Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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管道热应力分析

(热应力分析,管道柔性分析)

Model of piping for Pipe Stress Analysis (Thermal Analysis, Thermal Flexibility)

管道热应力分析(热学柔性分析)可以预测由热梯度、 热瞬变、 重量、 压力以及螺栓紧固力导致的管道热应力和设备载荷。该研究一般适用于处于高温波动环境下的设备或长管道,比如连接至冷却器或汇管的热管。如果设备对外载荷敏感,则也需要进行管道应力分析。

在振动服务所涉及的管道系统中,该研究方法会更复杂化。因为该设计必须处理管道热应力分析(需要柔性)和机械振动分析(需要刚性)之间的需求矛盾。我们已有方法来处理该矛盾,并提供最优管道设计。 

以下链接提供了基本的静态和动态管道设计需求概览: 

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1 分析范围

该分析可计算由热循环、管道和配件重量、以及主要工艺管道的静态压力等造成的管道应力。通常,使用CAESAR II模拟系统,同时在有需要时,也会使用专业计算机程序,比如NozzlePRO和FETee进行设计。

  • 评估由热循环、重量以及管道静态压力引起的应力,参考以下工业标准,比如B31.3 B31.8,CSA Z662、BS826 BS7159 FDBR、DNV、Stoomwezen等。
  • 计算设备上的载荷(例如容器、冷却器、泵以及压缩机等)并进行设计,满足行业标准。
  • 提供管道布局、管道支撑以及夹具设计的建议。
2 其它分析选项

Piping Stress Model

  • 设计管道系统,以承受PSV卸载
  • 容器口载荷的具体分析,来满足ASME Section VIII, Div. 2 压力容器应力需求
  • 设计计算使冷却器接口载荷严格遵循API661标准
  • 分析地下管或埋设管
  • 根据ASME B31.3,第IX章,进行高压管道的疲劳分析
3 如何避免管道热应力和振动分析的矛盾

当管道系统中有动机械时,应要求进行动态振动有限元分析(FEA)的顾问公司也进行对管道的应力分析。这样可以避免支架柔度和刚度需求之间的矛盾,同时加速了确定最终方案。通常,动态振动分析会要求刚性支架,而管道柔性分析要求柔性支架。同时考虑静力和动力需求是很重要的。

Pipe Stress Analysis

  • 控制振动以及振动应力一般用约束管道的方法。其还需要管道支架(管夹)间距离更近,来提高管道的结构固有频率,避免共振。振动控制标准,还需要管道支架具有足够的刚度,能够限制支架上的振动,并尽量避免悬吊装置和引导装置的使用。
  • 管道热应力分析减少静态挠度和应力,且一般会根据柔度要求,有选择使用支撑支架、引导装置、管线栓、悬臂支架,弹簧支架以及抑制管夹。
  • 管道热应力分析的建议方案可能与振动需求设计意见相反。这种矛盾可以,并的确会导致设备建设和运行过程中很大的困惑和问题。

为避免这种矛盾,标准工业方法是请同样的顾问来执行振动分析和管道热应力分析。这样可以保障振动控制和管道设计被妥善处理,包括实际的管道支架刚度假设、并使用允许热膨胀的振动管夹等(更多信息请见以下文章)。

4 北塔优势

Pipe Stress Model

  • 50多年的现场和设计经验,为您推荐最佳实践方案。结合机械设计和现场经验,在管道设计评审方面就更具优势。
  • 分析专家使用最先进的分析软件,包括ANSYS, CAESAR II, NozzlePRO, FETee/FESIF,以及其他可用软件工具包。北塔的软件工具能提供更精准的应力强化因数,可以产生更贴近事实的结果(建议不会过分保守)。
  • FEA和现场测试数据结合,保障精确边界条件。特别是提供较精准的管道支撑刚度。
  • 我们的专利管道约束设计,可以适应振动载荷和热膨胀。
  • 使用已经过现场证实的方法来处理动力和静力设计,避免针对热学和动态/振动分析得出的结果和建议设计方法之间的矛盾。
  • 我们拥有综合性的管道分析,可涵盖FIV,AIV,美国能源研究所,喘振,水锤等分析要求。
  • 办公地点和服务网点分布各个大洲,我们能提供全球化的及时服务支持。
  • 广泛深入的工程资源,可以支持各种规模的项目。
  • 具有竞争力的价格。
5 客户收益
  • 保障安全运行的系统设计。
  • 通过合理平衡热力和动力支撑的要求,延长设备使用寿命,最小化维护费用。
  • 当北塔同时负责进行API 618 DA2和DA3机械分析和管道热应力分析时,会尽量统一管道布局和管道支撑数量,减少变更。
6 相关信息
7 相关服务
8 关键词
  • 热柔性
  • 管道柔性
  • B31.3
  • API M11 分析

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