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苏里格第二天然气处理厂主要负担着苏里格气田天然气处理及集输任务。放空系统是天然气处理厂必不可少的配套设施,当遇到紧急情况时,需要瞬时放空,放空气体将会对管道产生巨大的冲击力,并由此可能导致发生放空管撕裂、位移过大而脱离管架、塔架倒塌等事故。因此,对放空系统进行全面的动态分析,校核该系统的强度及稳定性,对确保系统的安全运行,有重要的意义。然而,有关放空系统动态分析的的研究尚未见报道。本文分别对放空系统的受力行为、动态特性和稳定性进行研究,对放空系统的可靠性设计具有指导意义。本文的主要工作和取得的主要结果如下: (1)对整个放空系统的建立了有限元数值模型,结果表明,局部位置位移和应力偏大,存在不安全因素,为确保结构安全运行,应增加部分管卡约束。对管卡的位置和数量进行了优化运算,得到了最少的管卡数量和最佳施加位置;并给出了管卡处的约束反力,可以据此设计管卡的尺寸。 (2)对火炬区进行模态分析计算,获得了火炬区前六阶的振动固有频率,为避开外部机械振动频率、防止火炬区产生共振提供了数值依据。分别用能量法和数值方法求得火炬塔架的一阶屈曲力,在紧急放空时火炬出口处压力小于两种方法求的的值,由此得出火炬塔架稳定的结论。 (3)通过大量计算得出了火炬管壁厚与临界失稳载荷的关系,为同类型结构设计提供了重要数值依据。