ManBetx厂

您的当前位置:网站首页 >ManBetx厂 > 浙江ManBetx厂除尘风管抗风安全校核考核情况

浙江ManBetx厂除尘风管抗风安全校核考核情况

来源:至德钢业 日期:2020-10-17 23:26:02 人气:34

至德钢业以浙江ManBetx厂内除尘风管为例,围绕架空ManBetx道的抗台风安全性展开校核。采用CAE应力分析计算和传统计算两种方法,考虑风向为垂直向下、水平横向和垂直向上三种工况进行安全校核计算,算例结果可为该钢厂管道抗风安保措施提出参考意见。在浙江省温州市龙湾区ManBetx厂地处北回归线以南的低纬地区,当地低压、热带风暴、台风影响频繁,夏季平均风速3.1m/s,冬季平均风速4.3m/s,历史最大风速26.7m/s,基本风压86.7kg/m2。钢厂内存在大量架空管道,特别是除尘风管,其管径大、架空高、跨距大、管系复杂,为确保这些管道的可靠性,提高管道的抗台风安全性,有必要对室外架空除尘风管进行抗风校核计算。综合性钢厂涵盖原料场、焦化、烧结、石灰、炼铁、炼钢、连铸、热轧等众多工艺单元,本文选取临近海岸、地形开敞的原料场单元中具有代表性的ManBetx道区段开展核算。


一、校核计算方法


 各行业、各专业对ManBetx道的抗风设计、校核的重视程度不尽相同,有的对建设地是否因气候条件而需考量抗风还缺乏敏感性。目前,针对ManBetx道的抗风设计、校核尚无专门的规程或标准,与其关联的术语、定义、算法、验证点分散在钢结构、建筑荷载、海岸设施、工业管道等规范或设计手册中,在形成明确合理的体系前,其思路和计算具有试探性、经验性、多样性等特点。结合该钢厂所在地区的气候条件,本次计算采用较不利的情况进行校核,以确保管系有足够的安全性。


 ManBetx系的抗风校核包括两部分:


 1. 是ManBetx道本身的强度可抵御该地区台风的影响以防形变和破坏;


 2. ManBetx道与支承结构的配合能防止台风时管道从管托处滑脱。本文主要论述管系校核,支承结构抗风安全性暂不讨论。


 ManBetx道抗风校核采用CAE应力分析计算和传统计算两种方法,从以下几个方面来考虑管系的安全性:


 1. 考虑风向垂直向下,与ManBetx道自重、积灰荷载耦合计算,校核管道的强度、刚度是否满足要求,管道支架的跨距是否合理;


 2. 考虑风向水平横向,与ManBetx道自重(不计灰重)耦合计算,校核管道和管托接触面的应力是否满足要求;


 3. 考虑风向垂直向上,与ManBetx道自重(不计灰重)耦合计算,校核管道是否被风力顶升。


二、典型算例


 1. 分析内容与计算环境


 考虑在重力、风荷载等自身及外加作用条件下,对ManBetx道的强度、刚度进行校核。分析软件采用通用有限元软件ANSYS,硬件采用信息中心Z800高性能计算机。


  2. 管道布置与基本信息


 原料场单元某除尘系统,其南向外线管径Φ1250mm×6mm、长160m、架高7.38m,支架平均跨距13.3m。在由北向南跨越公路处实际跨距最大,达到24.80m。ManBetx道用途为环境除尘用风管;管内介质为含尘空气(铁矿、焦炭、煤、杂矿等粉尘);介质温度为常温;介质压力比大气压略低,-6000Pa以内;介质流速为15~25m/s;管道壁厚见表。管内积灰量:当管道直径D≤1500,积灰高度按管道直径的1/5计算,当管道直径D>1500,积灰高度按管道直径的1/10计算。灰堆积密度为1500kg/m3。支架形式为导向支架,管道与管托间无焊接,管托与支架顶面焊接;管托角度为120°,即与管道1/3周长贴合。


 3. 管道建模


 以AutoCAD二维DWG图纸为基本原型,采用ANSYSWorkbench协同仿真平台的DesignModeler模块软件构建管道本体及管托的三维模型,再采用Meshing模块软件进行三维模型网格划分,并符合信息中心《流体仿真规范》提出的网格质量要求,从而使三维模型离散成由多种有限单元组成的计算模型。管道二维原型平面见图,管道三维模型分见图。


 4. ManBetx道材料、边界以及荷载


  a. 管道材料


  除尘风管为钢板卷制焊管,Q235B是国内常见、经济的碳素钢板,使用温度下限为0℃,因其伸长率和强度适中、韧性和铸造性良好、易于冲压和焊接而广泛应用于焊接结构件的制作。管材参数见表。


 b. 边界条件。


 按除尘风管的实际敷设情况,为便于计算,视区段管道的两端节点为固定约束,即该节点在空间六向上不能移动,管道沿途的12个支承管托的底板与支架顶面焊接视为固定面,而管托的弧板与管道外表不焊接视为非固定导向滑动面,并允许管道在弧面上切向(横向)错动。管道两端固定节点、管道沿途导向支点分别见图。


 c. 荷载种类  


    ①. 管道自重,算例中除尘风管规格为Φ1250mm×6mm,其延米质量为184.1kg/m。

 

    ②. 积灰荷载,除尘风管内流转介质为含尘空气,含尘浓度为0.5~10g/m3不等,管径取定一般考虑流速不小于携尘最低风速(例如矿物粉尘,14~16m/s),但实际运行中总有少量粉尘沉降于管底,而除尘风管清扫周期较长,靠近抽风末端侧的管内积灰高度可能达到1/5直径。随着支管逐渐汇集为枝状管系,考虑管材经济性,靠近设备侧的管道流速也逐步提高,在除尘器入口前可达20~22m/s,管内粉尘沉降几率进一步下降,清灰间隔内积灰高度可能达到1/10直径。Φ1250管道按1/5直径考虑积灰高度,折合积灰面积约管道横截面积的14.3%,其延米重量为442.3kg/m(粉尘堆积密度按1500kg/m3)。


    ③. 风荷载,即空气流动对工程结构所产生的压力,其大小与风速的平方成正比,与基本风压、地形、地面粗糙度、距离地面高度及结构体型等因素有关。该钢厂所在滨海地区的基本风压为0.867kN/m2,所处地块地形平坦,地面粗糙度为海岸地区A类,管道距地面高度7.38m,查表并按插值法计算风压高度变化系数。


 d. 荷载工况


   ①. 工况一


      当风由上垂直向下吹袭ManBetx道时,管道自重、积灰荷载和风荷载同向耦合叠加,对管道产生较不利影响,该工况的计算结果对于分析管道强度和刚度具有指针性。管道及支承分布如能应对此种风力影响,就可推定管道自身不会出现形变或破坏,满足设计应用和生产使用要求。

 

  ②. 工况二


    当风水平横向吹袭ManBetx道时,管道有沿管托弧板切向(横向)错动的趋势,若不考虑积灰荷载仅计入管道自重,此趋势会更加明显。该工况的计算结果对于分析管道及支承分布的自持力和稳定性具有代表性。管道及支承分布如能应对此种风力影响,就可推定管道就不会从管托中滑脱,ManBetx道也不会形变或破坏,管道安全性进一步提高。


  ③. 工况三


    当风由下垂直向上吹袭ManBetx道时,管道有被风力顶起上升并脱离管托的趋势,如不考虑积灰荷载仅考量管道自重,随管径和壁厚减小此趋势会愈加明显,该工况的计算结果对于分析管道与支承分布间是否设置抱持构件具有指导意义。管道脱离管托是一种隐患,在风向骤变后可能导致ManBetx道滑脱或邻近支架过载,影响管系安全。


 e. 校核结果


  荷载工况一和工况二采用CAE应力分析计算对前述有限元模型仿真模拟,荷载工况三采用传统计算并用比较法进行推定。

 

  ①. 工况一结果


   工况一管道位移分布、工况一管道应力分布、工况一管道于管托区域应力分布分别见图。计算结果表明,在荷载工况一条件下,管道最大位移为21.96mm,位于24.80m跨中间下部,跨间管道挠度f=21.96/24800=1/1129,小于挠度推荐限值1/600;管道最大应力为53.70MPa,小于材料许用应力113MPa。管道受强风吹袭不会发生形变或破坏,管系安全。若管道挠度过大或应力超过许用值,则应在适宜位置处增设支承构件。

 

 ②. 工况二结果


   工况二管道位移分布、工况二管道应力分布、工况二管道于管托区域应力分布分别见图。计算结果表明,在荷载工况二条件下,ManBetx道最大位移为7.08mm,位于24.80m跨中间侧部,跨间管道挠度f=7.08/24800=1/3502,小于挠度推荐限值1/600;管道最大应力为32.08MPa,小于材料许用应力113MPa。管道受强风吹袭不会从管托中滑脱,管系安全。

 

  ③. 工况三结果


   室外除尘风管的立面敷设区间一般为距地6.5~22.5m,主体通常距地15m以下。设定ManBetx道平均高度为15m,分列计算各特征管径所承受的强风影响。管道自重与风荷载比率见表。计算结果表明,在风垂直向上且管内无积灰或积灰很少(例如管道新装或清灰后)工况条件下,Φ500及以下管道的自重无法抵御强风顶升,Φ800管道的自重与风力几近持平,Φ1500以上管道的自重有充分裕量压制风力。为消除管系安全隐患,对位于室外的Φ1500及以下管道在支架处增设∩形抱持构件。


三、结论


 相对于实际环境中风的复杂流动情况,本文围绕简化的、趋于保守的3种荷载工况对管道开展CAE仿真模拟计算和传统计算,从ManBetx道是否形变、破坏及滑脱等角度对管系抗风能力进行校核,通过比对计算结果和界定值,推定管系在台风天气下能否安全运行,并提出如何消弭可能存在的隐患的方法。在一些浙江ManBetx厂数个单元参照此思路展开抗台风安全性核查,结果表明大部分管道满足运行要求,局部计算数据超过界定值的管道采取相应的补充措施。时隔数月,浙江ManBetx厂遭遇15级台风直接侵袭,多处高耸厂房和大型设备受损,而前述已校核单元的除尘风管经受住台风的考验。由此可见,强风地区的建设项目有必要开展抗风校核。


至德微信.jpg


本文标签:ManBetx厂 

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

北京 天津 河北 山西 内蒙 辽宁 吉林 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 海南 重庆 四川 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 台湾 香港 澳门
必威体育网下载龙8老虎机平台千亿国际886