Работы CompMechLab в области проектирования магистральных газопроводов и установок нефтеперерабатывающей промышленности
В раздел Выполненные работы лаборатории «Вычислительная механика» (CompMechLab) СПбГПУ добавлены новые материалы, характеризующие деятельность лаборатории в области химической, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности, механики грунтов и проектирования магистральных газопроводов. Конечно-элементные расчеты выполнены сотрудниками CompMechLab с помощью программной системы ANSYS по заказам ЗАО "НефтеХимПроект" и ОАО "ГипроСпецГаз" (ОАО "Институт по проектированию магистральных трубопроводов и специального строительства"):
1. Конечно-элементное моделирование и исследование вибрационного состояния обвязывающих трубопроводов установки каталитического риформинга с учетом пульсации потока рабочей среды и нестационарного воздействия от компрессоров.
Разработаны математические и пространственные конечно-элементные модели системы "компрессоры-трубопроводы-опоры-сепараторы". В рамках данного исследования разработаны пространственные геометрические и конечно-элементные модели обвязывающих трубопроводов, компрессоров и сепараторов. Моделирование компрессорных установок необходимо для корректного учета вибрационных воздействий от электродвигателей и кривошипно-шатунных механизмов.
На основе разработанных моделей и с применением программной системы конечно-элементного анализа ANSYS:
- на основе решения 3-D контактных задач выполнены оценки эквивалентных жесткостных характеристик опор трубопроводов;
- рассчитаны силовые воздействия от пульсации давления рабочей среды в трубопроводах;
- определены значения собственных частот системы и построены соответствующие формы свободных колебаний;
- построены амплитудно-частотные характеристики;
- определены местоположения зон, где наблюдаются максимальные перемещения.
2. Конечно-элементные расчеты пространственного теплового и термонапряженного состояния установки каталитического крекинга для различных режимов работы реактора и регенератора. Выбор толщин элементов конструкций, оценка статической и циклической прочности. Подготовка технической документации.
 |
 |
Разработаны математическая, пространственные геометрические и конечно-элементные (КЭ) модели установки, учитывающие все основные элементы конструкции:
- реактор,
- регенератор,
- камеру смешения,
- камеру снижения давления,
- катализаторопроводы,
- компенсаторы,
- опоры постоянного усилия,
- направляющие опоры,
- шиберные заслонки,
- внутренние устройства.
Для корректного моделирования работы компенсаторов была разработана принципиально новая численная модель шарнирной системы с заданными жесткостными характеристиками, позволяющая учитывать возможные относительные смещения и повороты участков катализаторопроводов в заданных направлениях, возникающих в процессе эксплуатации установки.
Для КЭ исследования пространственного термонапряженно-деформированного состояния конструкции использовалась оболочечная модель с двухслойной структурой: внешний слой – сталь, внутренний – футеровка (бетон). Вес внутреннего оборудования учитывался при помощи точечных масс, размещенных с учетом габаритов и областей опирания или подвеса оборудования.
3. Конечно-элементные исследования по определению ореола замерзания и оттаиванию грунтов, прилегающих к трубе Cеверо-Европейского газопровода вследствие сезонного и технологического изменения температуры газа.
Разработаны математические и конечно-элементные модели, предназначенные для расчета нестационарного нелинейного теплового состояния газопровода с прилегающими грунтами и деформированного состояния грунтов и газопровода.
Проанализированы зоны обмерзания газопровода в различные месяцы года с учетом различных климатических условий. Выявлены наибольшие области замерзания грунта вокруг трубы газопровода.