弹簧支吊架荷载变化系数的选取与汽水管道支吊架优化设计

目前,我国火力发电厂汽水管道设计标准规定,弹簧吊架荷载变化系数不应大于25%,据此设计的管道系统恒力吊架比例过高,其荷载“非法”转移会造成管道偏离设计线运行,应力升高。分析了恒力吊架恒定度与荷载变化系数的关系并给出了优化设计案例,研究结果表明,在汽水管道设计中适当增大弹簧吊架荷载变化系数,可增大弹簧吊架配置占比,减少管道膨胀异常现象的发生。

恒力支吊架性能指标研究及标准修改建议

高温汽水管道是发电厂的重要部件,由于管道垂直高差和水平跨距较大,为协调管道热膨胀和降低管道热胀应力,在管道设计时配置了较多恒力弹簧支吊架(恒力吊架)。由于存在转轴摩擦力矩等原因,恒力吊架并非恒力,其荷载偏差会造成管道运行时偏离设计冷态、热态线及管道应力升高。为控制恒力支吊架质量,国内相关标准中有恒定度和荷载偏差度2个质量性能控制指标。分析研究荷载偏差度可得:由于存在摩擦力矩等,恒力吊架在测试荷载偏差度时,不同加载方向测得的拔销荷载差异较大,导致其荷载偏差度差异较大,因此拔销荷载不宜作为代表性参数;平均荷载可表征位移-荷载曲线的位置,是恒力支吊架的代表性参数,并给出了新的平均荷载偏差度计算公式。建议对相关标准进行修订,提高恒力吊架性能。

常减压装置高温热油管道的应力分析及优化设计

为了确保管道布置和法兰连接的可靠性和安全性,高温管道的应力分析十分必要。利用CAESAR II软件对常减压装置的高温热油管道进行了一次应力和二次应力校核。分析了各节点的热态位移、约束力和力矩等关键数据。采用L型和Z型自然补偿方案,合理规划了管道布置,优化了支吊架设计。进一步采用Kellogg当量压力法校核了热油泵和常压塔设备管嘴与管道之间法兰连接的可靠性,最终确保了该热油管道的安全、长周期运行。

超深井套管卡瓦效应的拉伸极限载荷理论计算

针对新疆某油田超深井井口套管悬重过大,造成卡瓦牙对套管外壁齿入损伤,且累计损伤导致卡瓦悬挂器套管断裂失效的事故频繁,提出了“卡瓦效应的拉伸极限载荷”来评价井口卡瓦悬挂器夹持部分套管的强度设计,具体为基于第三强度理论和第四强度理论,分别建立了井口卡瓦悬挂器夹持套管的“卡瓦效应拉伸极限载荷”计算模型。计算结果表明,从安全角度评价套管强度,采用第三强度理论计算卡瓦悬挂器套管的卡瓦效应拉伸极限载荷更合理,但为更充分利用材料的力学性能,应采用第四强度理论进行评价,还得到在四通有限空间内,可以保证有较大的卡瓦效应拉伸极限载荷的最佳卡瓦半锥角为23°~25°,最佳卡瓦有效接触长度为135~145 mm。研究方法和结果将为卡瓦悬挂器井口套管的强度设计、各种安全施工作业等提供理论依据。

不同连接节点的重型管道支吊架承载性能研究

随着装配式建筑的快速发展,装配式管道支吊架的应用范围越来越广,与传统焊接支吊架相比,装配式支吊架具有施工效率高、环境污染小等优势。目前针对装配式重型支吊架的设计规范及相关研究较为缺乏,因此针对不同连接方式的装配式重型支吊架展开足尺试验研究,结合数值仿真与理论分析,探究不同连接节点支吊架的破坏形态与承载能力。研究结果表明:不同节点的支吊架破坏形式均表现为横梁弯扭破坏,且符合极值点失稳特征;使用槽钢横梁及半槽型连接件的支吊架承载力明显低于采用端板连接的H型钢横梁支吊架,外伸竖向端板连接结构的承载力优于平齐竖向端板连接,也优于水平端板连接节点;在进行理论计算时,半槽型连接节点和外伸端板连接节点可采用半刚接模型计算,平齐端板连接节点可采用铰接模型计算,4种节点形式的支吊架整体稳定系数均高于规范计算数值,能够满足整体稳定性的要求。

济南齐鲁黄河大桥网状吊杆系杆拱桥施工关键技术

济南齐鲁黄河大桥主桥为(95+280) m+420 m+(280+95) m五跨三连拱下承式网状吊杆系杆拱桥,主梁采用钢-混组合梁,梁宽60.7 m,采用“先梁后拱”的施工工艺。钢箱梁采用“静动结合”的吊装技术,解决了有限作业空间下超重、超宽钢箱梁节段上桥的难题,钢箱梁采用智能化步履式顶推设备与坦克轮相结合的方式顶推施工,提高了顶推过程的可控性、安全性和高效性。3跨拱肋中2个280 m跨采用满堂支架法施工,420 m跨采用“三段法”施工,即通过满堂支架法安装两端60 m边拱肋,300 m中拱段采用在钢箱梁上低位拼装,然后整体提升中拱段,使其与边拱肋配切合龙。对吊杆张拉方案进行对比,基于有限元分析,以吊杆内力控制为原则,最终选择吊杆应力水平更低的从跨中向拱脚对称张拉的吊杆张拉方案,张拉过程中采用接长杆减少张拉工作量,使吊杆张拉更高效、安全。

特高压套管悬挂器不同线型凸缘面密封性能分析与优化设计

针对油田井口密封装置圆形凸缘面存在的密封宽度窄、使用寿命短的问题,设计圆形、椭圆、锥面凸缘线型,并开展不同线型凸缘面的密封性能和使用寿命研究。研究表明,在相同结构尺寸、激发载荷条件下,锥面的密封宽度、结构寿命远远优于圆形、椭圆面,但较长的接触宽度导致锥面接触应力无法满足工况需求。建立以锥形密封环为优化对象的分析模型,通过单因素分析确定各结构参数的灵敏度和取值范围,以上下密封面接触应力为优化目标,得到显著因子与接触应力的一阶、二阶响应模型。优化后的接触应力达到密封要求且分别提高21.7%、8.2%,最大方差仅为曲面的30%,能获得可靠的结构寿命。

基于BIM技术的管道支吊架设计与校核

传统管道支吊架设计往往依据现场实际情况及工程师自身施工经验进行,缺乏科学的受力分析及规划,返工及报废率高,安全隐患大。本文以安徽阜南农村商业银行股份有限公司总部金融大厦建设项目为例,利用BIM技术,对该项目管道支吊架进行深化设计和强度校核,出具校核计算书及支吊架材料报表,为项目的管道支吊架施工提供数据支持以及合理化建议,并为类似工程项目提供借鉴依据。

BIM技术在1000MW大型火力发电工程中的应用

随着我国电力建设技术的快速发展,目前1000MW机组工程成为了主流,为保证工程顺利施工,需要借助数字化手段,赋能过程管理。本文介绍了将BIM技术应用于火力发电项目建设过程,辅助进行方案交底,特别是解决重大技术方案不直观、交底不透彻的问题,提升技术交底质量,从而减少返工和成本,产生良好的经济效益。重点介绍一种采用井字架吊具转换吊装高加设备的方法,在吊装施工前进行施工模拟重点技术工艺分析,开展建模内容分析和建模软件选择,进而建模和开展施工模拟,并以其中3个具有代表性的技术工艺模拟优化过程为例,阐述了BIM技术在项目立式高加安装中的应用。通过经济性分析,该施工方案经济效益明显,证明BIM技术的三维化、优化性、模拟性等优点,对于保障危重大施工方案的安全、顺利实施可以发挥十分重要的作用。

土耳其1915恰纳卡莱大桥无索区钢箱梁安装关键技术

土耳其1915恰纳卡莱大桥为主跨2023 m的双塔三跨钢箱梁悬索桥。钢箱梁总长3563 m,边跨及桥塔处无索区钢箱梁均为非标准节段,长度为9.8~43.6 m,吊装重量为344~1330 t,涉及多种吊装方式及节段安装工艺,施工难度大。该桥边跨S33节段定位精度要求高、顶推难度大,利用特殊设计牛腿,顺利实现节段顶推及边跨合龙;边跨焊接线形精度要求高、工序转换复杂,S32和S31节段布设临时吊索系统,确保焊接线形可控;塔区工作平台上的S01、T00和M01单个节段利用特殊设计三向可调支架及导向架施工,确保浮吊吊装安全可靠及定位精度可控;S02和M02节段吊装时与已吊装节段在空间上相互干扰,通过布设牵引荡移系统,顺利实现塔区S02和M02节段缆载吊机大角度吊装及节段荡移;采用吊索调节装置、边跨反拉系统及4台缆载吊机同步抬吊等措施,塔区S01、T00和M01组拼焊接的大节段顺利合龙。

长庆油田侧钻井∅95.25 mm套管固井完井技术应用

长庆油田油井侧钻井完井方式采用悬挂∅88.9 mm尾管固井完井,固井后油管内径仅76 mm,限制了后期修井作业及压裂增产作业的能力和规模,且现有完井管柱无法进行全通径压裂施工,不能满足致密油气储层压裂技术需求。通过应用∅95.25 mm套管扩大管柱内径(∅82.25 mm)以及分段压裂用尾管悬挂器与回接装置,尾管固井后利用水力泵送桥塞+分段压裂施工工艺,改造效果和施工效率得到了极大提升。侧钻井∅95.25 mm套管固井完井技术在长庆油田完成了5口井现场应用,固井质量合格率100%,较∅88.9 mm油管固井完井平均初期日产油量提高了46.5%,施工时间缩短了80%,对区域内侧钻井钻完井具有较好的借鉴作用。

基于有限元仿真技术的超大通径悬挂器的研制与应用

常规悬挂器由于通径小无法胜任膨胀筛管完井作业,并会给后续作业带来更大的风险。针对此问题,研制出一种径厚比超过8的超大通径悬挂器,将主体坐封、坐挂、下入传扭、丢手等功能结构全部集成到服务工具中。首先介绍了超大通径悬挂器的结构特点和工作原理,并对核心零部件胶筒进行了有限元分析,然后制造了悬挂器样机,开展了悬挂器的多项性能测试。分析和实验结果表明:防液锁球座密封性能良好;悬挂器坐挂、胀封、丢手动作顺畅,与设计预期相符;悬挂器的胶筒承压大于25 MPa;卡瓦以及基管等结构件可承受50 t悬挂力载荷;其性能指标满足膨胀筛管现场施工使用要求。

极值风环境下空间缆索体系悬索桥吊索耐久可靠度分析

空间缆索悬索桥是一种主缆、吊索等缆索系统向横桥向内侧倾斜或是外侧倾斜的悬索桥体系,其中吊索是重要的传力构件,但是其抗力会随着桥梁服役期的增加而下降,这会导致构件失效概率的增加和结构安全性问题。以主跨1666 m的整体式钢箱梁悬索桥为工程背景,采用不同的主缆内倾角度,试设计了7个空间缆索体系悬索桥方案。通过建立吊索抗力时变概率模型、恒载内力时变概率模型以及风载内力时变概率模型,分析比较了在恒载和极值静风荷载作用下,空间缆索悬索桥吊索可靠度指标随服役期的变化规律。分析结果表明:受均匀腐蚀与点蚀影响的吊索抗力在钢丝体开始腐蚀后的10年内,吊索的抗力不拒绝伽马分布;在第10年到第30年间,吊索抗力不拒绝韦布尔分布。吊索风载内力在服役期40年内不拒绝对数正态分布。悬索桥吊索的时变可靠度与空间缆索体系的内倾角度不相关,且同一悬索桥不同位置处的吊索耐久可靠度变化形式一致。

吊索材料对某大跨中承式铁路拱桥风致响应的影响研究

为研究钢吊索和碳纤维吊索对拱桥结构静动力性能的影响,以山区某大跨中承式铁路拱桥为研究对象,建立有限元分析模型开展非线性动力仿真分析,获取了主梁和吊索不同位置的振动响应,分析了吊索材料对拱桥构件风致响应的影响规律。结果表明:(1)基于等强替换的原则,将拱桥钢吊索更换为碳纤维吊索,主梁主导的振型频率增幅达3%~12%,吊索振动基频提升约27%;(2)与采用钢吊索相比,碳纤维吊索拱桥的主梁横桥向位移增大超50%,吊索自身的横桥向位移增大约60%,而主梁的竖向位移和吊索的顺桥向位移则大幅度减小;(3)不同材料吊索的风致应力幅差异不大,均接近3 MPa;(4)采用碳纤维吊索时,拱桥的风致响应频率相对集中,采用钢吊索时则较为发散,发生振动的可能性更高。

电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

装配式桥梁预埋钢绞线吊环受力性能试验研究

针对装配式桥梁预制件的预埋钢绞线吊环受力性能展开试验研究。考虑吊环形状、埋置深度、是否设置P锚等参数,共设计制作了6个不同的钢绞线吊环,通过拔出试验对钢绞线吊环的力学性能进行了测试。试验结果表明,钢绞线与混凝土黏结强度较低,很难充分发挥其抗拉强度;在钢绞线埋置端设置P锚和锚固钢板,可大幅提高其承载力并减小埋置深度。此外,对某高速公路130 t预制桥墩在原位竖直起吊、放倒和扶直等过程中钢绞线吊环的应变进行测试,验证了预埋钢绞线吊环的安全性,指出了钢绞线吊环受力的不均性特性,并对实际工程吊环设计提出优化建议。

钢管混凝土系杆拱桥吊杆连锁破断力学性能研究

通过有限元软件建立某下承式钢管混凝土系杆拱桥空间分析模型,建立评价标准分析桥梁结构各组成部分的响应,对拱桥发生吊杆破断连锁反应过程中结构力学性能进行研究。结果表明,仅跨中2根吊杆破断即有可能引发后续吊杆破断连锁反应。在吊杆破断连锁反应过程中,系杆梁与桥面会先于拱肋发生破坏;吊杆破断连锁反应不足以引发结构失稳,发生单侧吊杆破断连锁反应后结构破坏形式为桥面系与拱肋破坏的局部垮塌。

太阳能光热电站熔融盐管道支吊架应力分析

在工程设计领域开展管道设计工作时,为研判管道布置是否安全、合理,支吊架设计是否正确,需对管道进行应力分析。管道应力分析有多种方法,如图表法、目测法、计算机分析法和模型分析法等,方法的选择应结合管道的操作压力、公称直径、操作温度和连接的设备类型等确定。以国内某光热电站为例,使用ANSYS Workbench软件计算分析站内管道支吊架的应力情况,通过搭建管道支吊架的三维有限元模型,选取多种工况对管道支吊架进行应力分析,结合数据结果进行结构优化,提升管道支吊架的可靠性,以供参考。

沿海大气中某备用机组主蒸汽管道吊架的断裂原因

我国沿海地区某备用火力发电厂,基建过程经长期停工后复工,在复工检验中,发现主蒸汽管道两处吊架发生断裂。通过宏观检查、化学成分分析、硬度检测、拉伸试验、金相分析、扫描电镜及能谱分析等手段,对吊架断裂的原因进行了分析。结果表明吊架断裂原因主要有两点:一是材质不合格,Cr和Ni含量低于标准规定值;二是沿海大气环境含有较多的Cl元素,导致不锈钢吊架发生晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。针对断裂失效原因,提出了相应的措施。

超高大曲面玻璃砖幕墙施工技术

北京市某工程采用超高大曲面玻璃砖幕墙进行装饰,为解决传统施工工艺存在的问题,对超高大曲面玻璃砖幕墙施工关键技术进行研究,提出玻璃砖内吊挂法。采用玻璃砖内吊挂法施工时,可将传统玻璃砖幕墙施工时的受力体系进行转换,通过不锈钢通丝吊杆承受单元体玻璃砖全部重力荷载,利用转接件将各单元体进行连接,采用玻璃胶填充玻璃砖层间缝隙,以保证幕墙具有良好的整体性、稳定性、安全性和观感。