【摘 要】
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燃气调压阀前/后的节流效应使阀后的燃气降温,燃气温度低于土壤冻结温度时会引发土壤冻胀问题,土壤冻胀严重则导致阀前/后管道失效而危害调压站内管道的安全,因此有必要对阀前/后的土壤温度场、管道应力进行计算分析。本文以国内某燃气调压站内调压阀前/后的土壤和管道为研究对象,基于现场数据并利用ANSYS建立了阀前/后的管道、土壤模型,编写UDF计算了阀前/后的土壤温度场,通过将计算结果和温度监测数据对比验证
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燃气调压阀前/后的节流效应使阀后的燃气降温,燃气温度低于土壤冻结温度时会引发土壤冻胀问题,土壤冻胀严重则导致阀前/后管道失效而危害调压站内管道的安全,因此有必要对阀前/后的土壤温度场、管道应力进行计算分析。本文以国内某燃气调压站内调压阀前/后的土壤和管道为研究对象,基于现场数据并利用ANSYS建立了阀前/后的管道、土壤模型,编写UDF计算了阀前/后的土壤温度场,通过将计算结果和温度监测数据对比验证了土壤温度场模型的正确性;根据阀前/后土壤温度场梳理出了土壤冻结范围,利用Origin拟合得到了站内输水管道的安全埋深计算式;用ANSYS完成了阀前/后土壤冻胀量的计算,设计土壤不均匀冻胀量测量方案并完成了定期实测,通过测量验证了土壤不均匀冻胀量计算结果的准确性;分别建立地下管道、土壤和地上管道的模型,模拟计算了在土壤冻胀区域内管道的最大等效应力,研究了管道许用应力下土壤最大不均匀冻胀量;针对阀前/后土壤冻胀问题,提出了加保温层、停站回温的防护措施并利用ANSYS模拟计算了防护效果。研究表明:1、2、12月份土壤冻结厚度在阀前约为290cm、阀后约为425cm;调压阀周边输水管道的敷设需要避开土壤冻结区,防止输水管道冻裂事故的发生;1、12月份阀后地下管道的最大等效应力约为许用应力的65%,12月份调压阀前/后地上管道的最大等效应力约为许用应力的90%;敷设保温层能够有效降低地下管道的最大等效应力,经计算保温层推荐用50mm玻璃棉/50mm岩棉;夏季停站的土壤回温效果随运行时间逐渐减弱,且停站对地下管道的防护效果比对地上管道明显。
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