Введение 2
1. Основы расчета трубопроводных конструкций 4
1.1 Определение НДС пространственной конструкции 4
1.2 Нагрузки и воздействия 9
2. Методы и системы 12
2.1 Метод конечных элементов (МКЭ) 12
2.2 Системы автоматизированного проектирования 13
3. Расчеты, используемые ANSYS 14
4. Построение геометрии 16
4.1 Выбор основных параметров трубопроводной системы 16
4.2 Построение модели 16
5. Расчетные данные 22
5.1 Модель с минимальным расстоянием просадки грунта (2 метра) 22
5.2 Модель с расстоянием провала грунта 4 метра 24
4.1 Модель с максимальным расстоянием просадки грунта (8 метров) 27
Заключение 31
Список литературы
Роль трубопроводного транспорта в системе нефтегазовой отрасли промышленности чрезвычайно высока. Он является основным и одним из дешевых видов транспорта нефти от мест добычи на нефтеперерабатывающие заводы и экспорт. Магистральный трубопроводы, обеспечивая энергетическую безопасность страны, в тоже время позволяют разгрузить железнодорожный транспорт для перевозок других важных для народного хозяйства грузов.
Как известно, магистральный трубопровод состоит из головных сооружений, линейной части, промежуточных перекачивающих или компрессорных станций, оборудования конечных пунктов и т. п. Отказ в работе любого из этих элементов приводит к остановке транспорта продукта, однако систематизация и анализ физической природы надежности трубопровода показывает, что решающее влияние на надежность рассматриваемой системы оказывает надежность ее линейной части.
Магистральные трубопроводы, несмотря на внешнюю конструктивную простоту, сильно отличаются от иных сооружений сложной схемой действующих силовых факторов, следовательно, неопределенностью уровня напряженно- деформированного состояния. Сложность осмотра и приборного освидетельствования трубопроводов при эксплуатации увеличивает вероятность возникновения отказов. Поэтому повышение надежности линейной части становится актуальной проблемой на всех этапах: проектирования, сооружения и эксплуатации трубопроводных систем. Очень важно выяснить степень надежности и адекватность поведения сооруженного трубопровода под действием эксплуатационных и внешних воздействий в расчетной схеме, т. е. необходимо исследовать конструктивную надежность магистральных трубопроводов.
Повреждаемость металла увеличивается в локализованных участках конструктивных элементов. В связи с этим возникает практическая необходимость в оценке ресурса элементов нефтепроводов с учетом фактического, технического состояния и временных факторов повреждаемости металла.
Расчет напряженно-деформированного состояния магистральных
трубопроводных конструкций, базирующийся на методах сопротивления материалов и строительной механики не позволяет провести адекватный анализ прочности трубопроводов топливно-энергетического комплекса c требуемой точностью, а в некоторых случаях может дать неверную качественную оценку напряженно-деформированного состояния конструкции. В наше время интенсивное развитие получают численные методы, позволяющие значительно расширить класс и постановку решаемых задач за счет более полного учета реальных условий нагружения и свойств используемых материалов. Среди этих методов наибольшее распространение получил метод конечных элементов. К достоинствам метода конечных элементов стоит отнести минимальное количество требований к исходной информации и оптимальную оценку результатов.
Информация, полученная в результате оценки напряженно- деформированного состояния линейной части магистральных нефтепроводов, позволяет вычислить участки с предаварийной ситуацией (еще до появления дефектов) и принять все необходимые меры для предотвращения таких положений, повышая тем самым надежность нефтепроводных систем.
В данной работе будет рассмотрена локальная проблема, заключающаяся в отклонении от нормы изгибов, возникающих в результате не равномерной просадки грунта под подземным линейным участком трубопровода.
В ходе работы была выявлена максимально возможная длина провала грунта, при которой конструкция понесла необратимые деформации вследствие климатических условий и других природных факторов.
Выполнение такого рода моделирования позволяет оценить риски при заложении и эксплуатации нефтепровода, что в свою очередь может обезопасить и удешевить производство нефтепроводных конструкций на всех этапах.
Так же, для предотвращения угрозы разрушения, на участках со сложными инженерно-геологическими условиями необходимо создать систему мониторинга трубопровода, заключающуюся:
• В контроле грунтовых изменений, включая такие сложные явления как карсты, пучения, сдвиги, оползни, обводнения и другие;
• В оценке уровня дефектности и напряженно деформированного состояния с учетом происходящих грунтовых изменений;
• В определении уровня безопасности трубопровода и допустимости внешних или внутренних нагрузок.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
