一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法及系统，包括以下步骤：获取清管状态下架空管道弯头处的管头数据和清管器的运行速度，管头数据包括架空管道的外径、弯头的曲率半径、架空管道的截面惯性矩、架空管道对应材料的弹性模量、架空管道的屈服强度和架空管道的强度系数；根据管头数据和清管器的运行速度，确定架空管道的弯头处所受的应力；根据管头数据，确定架空管道的弯头处的许用应力，许用应力为架空管道的弯头处允许施加的最大应力；根据应力和许用应力，对清管状态下架空管道的弯头处的安全进行评价。解决了清管状态下架空管道弯头处安全状况无法评价的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及管道评价领域，尤其涉及一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法及系统。

技术介绍

[0002]管廊式架空结构可以同时架设多条管道，常用于化工区附近。管廊式架空管线走向复杂，常有多个不同平面的弯头。管道在长期运行过程中，会产生积水，积蜡等，因此需要清管以保障管道的运输能力。
[0003]清管时，清管器及前方清管杂质会对管道形成动载荷，且会对弯头产生较大的冲击力。对于管廊式架空管道，在弯头处由于缺乏约束，易产生应力超标，位移超限的情况，从而破坏整个结构，发生事故。因此，准确计算清管状态下管廊式架空管道弯头的应力并对其进行校核，对于保障油气管道的清管安全有着重要的意义。
[0004]管廊式架空管道不像一般的跨越结构，管道走向多样，结构不对称，弯头处由于扁率的存在，会使管道在相同弯矩作用下产生更大的变形，也会使管道所受的弯曲应力增大。在ASME B31.1中规定了弯管的应力增大系数，考虑了弯管截面椭圆化对其所受应力产生的影响，但并未考虑在动载荷对弯头受力的影响。国内外不少学者对管道不同条件下的位移与应力进行了研究，但常利用有限元软件通过建立模型，对其进行计算，对于使用者要求较高，需熟练掌握软件的操作，并且计算时间长，耗费大量时间。且对于架空管道的研究尤其是清管时结构的受力等方面还较欠缺。因此，目前尚未有成熟的清管状态下架空管道弯头的计算方法，难以对其安全性进行评价。

技术实现思路

[0005]为了克服清管状态下架空管道弯头处安全状况无法评价的问题，本专利技术提供了一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法及系统。
[0006]第一方面，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法，该方法包括以下步骤：
[0007]获取清管状态下架空管道弯头处的管头数据和清管器的运行速度，管头数据包括架空管道的外径、弯头的曲率半径、架空管道的截面惯性矩、架空管道对应材料的弹性模量、架空管道的屈服强度和架空管道的强度系数；
[0008]根据管头数据和清管器的运行速度，确定架空管道的弯头处所受的应力；
[0009]根据管头数据，确定架空管道弯头处的许用应力，许用应力为架空管道的弯头处允许施加的最大应力；
[0010]根据应力和许用应力，对清管状态下架空管道弯头处的安全进行评价。
[0011]采用上述方案的有益效果是：通过管头数据和清管器的运行速度，可以确定出架空管道的弯头处受到的应力，以及通过管头数据可计算出架空管道弯头处的许用应力，从而通过应力和许用应力来对架空管道的弯头的安全进行评价，解决了清管状态下架空管道
的弯头处的安全状况无法评价的问题。
[0012]进一步，当上述管头数据包括弹性模量、截面惯性矩、外径和曲率半径时，根据管头数据和清管器的运行速度，可确定架空管道的弯头处所受的应力。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是：通过弹性模量、截面惯性矩、外径、曲率半径和运行速度，获取架空管道的弯头处的应力，从而得到架空管道在清管状态下受到的作用力即应力。
[0014]进一步，上述根据弹性模量、截面惯性矩、外径、曲率半径和运行速度，确定架空管道的弯头处所受的应力，包括：
[0015]根据弹性模量、截面惯性矩、外径、曲率半径和运行速度，通过第一公式，确定架空管道的弯头处所受的应力，其中，第一公式为：
[0016][0017]其中，σ表示应力，MPa；E表示弹性模量，MPa；I
z
管道的截面惯性矩，m4；D表示外径，m；R表示曲率半径，m；v表示清管器运行速度，m/s。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第一公式，可获取架空管道的弯头处的应力，从而得到架空管道在清管状态下受到的作用力即应力。
[0019]进一步，上述当管头数据包括强度系数和屈服强度时，根据管头数据，确定架空管道的弯头处的许用应力，包括：
[0020]根据强度系数和屈服强度，确定架空管道的弯头处的许用应力。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是：通过强度系数和屈服强度，获取架空管道的弯头处的许用应力，从而将许用应力作为架空管道的弯头处的安全评价标准。
[0022]进一步，上述根据强度系数和屈服强度，确定架空管道的弯头处的许用应力，包括：
[0023]根据强度系数和屈服强度，通过第二公式，确定架空管道的弯头处的许用应力，其中，第二公式为：
[0024]σ＝Fσ
s
；
[0025]其中，σ表示许用应力，MPa。F表示强度系数，取0.8；σ
s
表示屈服强度，MPa。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果是：通过第二公式，获取架空管道的弯头处的许用应力，从而将许用应力作为架空管道的弯头处的安全评价标准。
[0027]进一步，上述根据应力和许用应力，对清管状态下架空管道的弯头处的安全进行评价，包括：
[0028]若应力小于许用应力，则判断清管状态下架空管道的弯头处为安全，若应力大于等于许用应力，则判断清管状态下架空管道的弯头处为不安全。
[0029]采用上述进一步方案的有益效果是：通过架空管道的弯头处的应力与许用应力进行比较，建立架空管道的弯头处的安全评价标准，从而对架空管道的弯头处的安全进行评价。
[0030]第二方面，本专利技术提供了一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价系统，包括：
[0031]管头数据获取模块，用于获取清管状态下架空管道的弯头处的管头数据和清管器的运行速度，管头数据包括架空管道的外径、弯头的曲率半径、架空管道的截面惯性矩、架空管道对应材料的弹性模量、架空管道的屈服强度和架空管道的强度系数；
[0032]应力获取模块，用于根据管头数据和清管器的运行速度，确定架空管道的弯头处所受的应力；
[0033]许用应力获取模块，用于根据管头数据，确定架空管道的弯头处的许用应力，许用应力为架空管道的弯头处允许施加的最大应力；
[0034]评价模块，用于根据应力和许用应力，对清管状态下架空管道的弯头处的安全进行评价。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0036]图1为本专利技术实施例的一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法的流程示意图；
[0037]图2为架空管道的结构示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例的一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价系统的结构示意图。
具体实施方式
[0039]下列实施例是对本专利技术的进一步解释和补充，对本专利技术不构成任何限制。
[0040]以下结合附图描述本专利技术实施例的一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法及系统。
[0041]如图1所示，本专利技术实施例的一种清管状态下管廊式架空管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清管状态下管廊式架空管道弯头安全评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取清管状态下架空管道弯头处的管头数据和清管器的运行速度，所述管头数据包括所述架空管道的外径、所述弯头的曲率半径、所述架空管道的截面惯性矩、所述架空管道对应材料的弹性模量、所述架空管道的屈服强度和所述架空管道的强度系数；根据所述管头数据和所述清管器的运行速度，确定所述架空管道的弯头处所受的应力；根据所述管头数据，确定所述架空管道的弯头处的许用应力，所述许用应力为所述架空管道弯头处允许施加的最大应力；根据所述应力和所述许用应力，对所述清管状态下架空管道的弯头的安全进行评价。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述管头数据包括所述弹性模量、所述截面惯性矩、所述外径和所述曲率半径时，根据所述管头数据和所述清管器的运行速度，确定所述架空管道的弯头处所受的应力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述弹性模量、所述截面惯性矩、所述外径、所述曲率半径和所述运行速度，通过第一公式，确定所述架空管道的弯头处所受的应力，其中，所述第一公式为：其中，σ表示应力，MPa；E表示弹性模量，MPa；I
z
管道的截面惯性矩，m4；D表示外径，m；R表示曲率半径，m；v表示清管器运行速度，m/s。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述管头数据包括所述强度系数和所述屈服强度时，根据所述管头数据，确定所述架空管道的弯头处的许用应力。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭云超，淦邦，曹旦夫，朱磊，侯学瑞，乔志刚，聂维明，马凯军，史振龙，齐峰，刘金燕，荣安华，刘东，
申请(专利权)人：国家管网集团东部原油储运有限公司徐州金桥石化管道输送技术有限公司，
类型：发明
国别省市：