页岩气压裂弯管中液固两相流冲蚀磨损的数值模拟

为了研究超高压水力压裂下支撑剂颗粒进入弯管后冲蚀磨损区域的变化特性。基于液-固两相流理论、Fluent冲蚀模型建立弯管冲蚀模型,结合弯管内流场分析颗粒运动轨迹,引入斯托克斯数（St）探究冲蚀磨损区域变化,并进行数值分析。研究结果表明:弯管中冲蚀磨损发生区域有5处,主要严重区域有3处,弯管流场会改变固体颗粒数量及对壁面冲击动能与运动轨迹,St变化会明显引起冲蚀磨损区域的规律性变化;随着St从0~1至St>1变化,弯管段内壁面外侧（液体进入弯管后的正对区域）与直管段靠近弯管段的侧方区域的冲蚀磨损情况呈现“此消彼长”的规律性差异;管径越小,最大冲蚀速率的增长幅度越明显,增大管径,是减小冲蚀磨损的有效途径。研究结果对压裂弯管的改进设计及管道安全防护具有指导作用。     

气固两相流90°弯管抗冲蚀结构优化

为了提高天然气输送管道90°弯管的耐磨性能,提出了1种三段弯曲式弯管,通过对弯管弯曲段进行三段式改进来减小弯管中二次流的大小,优化弯管内的流场,改善弯管的冲蚀磨损状况。利用COMSOL仿真软件建立三段式弯管模型,并以弯管弯曲段和出口段二次流平均值之和最小为优化目标,在约束条件下凭借COMSOL中的COBYLA优化算法得到了最优管形;用Fluent对优化后的三段式弯管进行冲蚀数值模拟并与一段式弯管的模拟结果进行对比分析。研究结果表明:与一段式90°弯管相比,优化后的三段式弯管流场更加平稳,其弯曲段的二次流强度大幅降低,弯管壁面的冲蚀磨损程度得到较大的改善。     

半面式抗涡流护瓦总成

采用铁铝瓷护瓦已为循环流化床锅炉圆满解决了埋管、省煤器、过热器、空气预热器等锅炉管磨损问题。也为冷渣器、煤矸石破碎机、落渣管及排渣阀解决了防磨防腐问题。但水冷壁管采用铁铝瓷护瓦由于有凸台产生，不能消除涡流，使磨损不断上移。采用弯管加喷涂的办法取得一定的成功，但未能解决问题。直到半面式抗涡流护瓦总成的问世，才彻底解决水冷壁管的防磨问题。     

弯管与盲通管冲蚀磨损对比分析研究

为了研究石油管道流向急剧改变处的冲蚀磨损问题,采用DPM模型,通过改变入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径,对90°弯管与盲通管的流场分布及冲蚀情况进行数值模拟。结果表明:弯管与盲通管最大冲蚀速率随入口流速的增大呈指数增长,随颗粒质量流速的增大呈线性增长;在50~100 μm粒径范围内,最大冲蚀速率随粒径的增加逐渐减小,在100~300 μm粒径范围内,随粒径的增加而增大;在入口流速、颗粒质量流速、颗粒直径相同的条件下,弯管最大冲蚀速率明显高于盲通管最大冲蚀速率,盲通管的耐蚀性更强;由于流体在盲通管产生涡旋现象,增加了颗粒能量的耗散,从而减小了进入下游管线颗粒的速率,使得颗粒更易积存于盲通段形成堆积层,减小了下游管段冲蚀速率。     

某垃圾焚烧炉高温过热器磨损原因分析

某热能公司一台循环流化床垃圾焚烧炉高温过热器管子磨损严重,导致频繁更换,通过检验对其磨损原因进行分析、根据磨损状况提出相应的预防措施。     

内压作用下含体积型缺陷弯管极限载荷研究

油气管道一旦发生泄漏失效容易引发爆炸等灾难性事故,而管路中的弯管段是容易发生失效的部分,弯管段承载能力的高低将影响整个管道系统的安全性。为了解决油气管线中弯管的失效问题,考虑几何和材料非线性,建立内压作用下含体积型缺陷弯管的有限元模型,并与爆破试验结果对比验证模型的有效性,确定管道的失效判定准则。研究表明影响弯管极限载荷的主要因素有缺陷的几何尺寸、相对位置以及弯曲半径。基于模拟计算,讨论各因素对含缺陷弯管极限载荷的影响规律,通过对计算结果进行非线性拟合,提出内压作用下含体积型缺陷弯管的极限内压预测公式。该公式将为含缺陷弯管的剩余强度评价和完整性评价提供一定依据。     

水平弯管内硫沉积数值模拟研究

元素硫在集输管道中沉积会引起堵塞和腐蚀问题,而弯管是集输管道中较易出现硫沉积的部位之一。为此,采用数值模拟的方法研究水平弯管内的硫沉积问题,首先利用雷诺应力模型对流场进行模拟,其次采用Lagrange颗粒轨道模型对硫颗粒进行模拟追踪,研究不同因素对硫颗粒在弯管中沉积率的影响。结果表明:弯管内壁会出现负压区和低速区,气流速度和弯曲比会对流场产生影响;硫颗粒在弯管中的沉积率随流速、粒径和弯曲比的增大而增大;硫颗粒沉积是重力和离心力共同作用的结果,其中离心力是导致弯管中沉积率增大的重要原因。     

矿井主通风机叶轮磨损失效的评价

矿井主通风机叶轮严重磨损威胁着矿井安全生产 ,研究主通风机叶轮磨损和正确地评价叶轮的磨损失效 ,对煤矿安全生产具有重大的现实意义。应用气—固两相流动理论分析了主通风机叶轮的磨损部位 ,结论与现场叶轮的实际磨损相吻合。提出了叶轮磨损过程的 3个阶段。利用材料磨损理论分析了主通风机叶轮磨损机理 ,得出了叶轮磨损是以气体动力学磨料的冲蚀磨损为主 ,低应力擦伤型磨料磨损、腐蚀磨损为辅的结论。依据国家标准 ,结合矿井主通风机工作特点 ,从安全角度提出了矿井主通风机叶轮磨损永久失效的判据 ,并给出了判定标准。     

弯管椭圆度问题

在锅炉的安装、修理、改造中，经常会遇到弯管问题。管子弯曲以后，同一断面上就会存在一个椭圆度。椭圆度的大小是衡量弯管质量的一个重要指标。椭圆度小，说明弯管质量控制好：椭圆度大，说明弯管质量没有控制好。一般来说，安装、修理、改造单位对此问题还是比较重视，但总有个别弯头的椭圆度会超标。     

合成氨高温变换炉过热器出口弯管爆裂分析

2012年某合成氨装置高温变换炉过热器出口管弯管处发生爆管。本文对发生爆管的弯管失效试样进行了宏观检查、断口分析、显微组织观察及扫描电镜分析,探讨了弯管爆管失效的原因。     

电动葫芦小车车轮严重磨损的技术分析

（1）设备概况 某厂一台型号为LD3—15的电动单粱起重机．系杭州起重机械有限公司制造，2003年11月投入使用；其配套的电动葫芦使用一段时间后．发现小车车轮磨损严重。2005年3月份对电动葫芦进行了更换，但使用一段时间仍发现小车车轮踏面磨损严重。     

气体钻与泥浆钻全井段套管磨损对比研究

套管磨损会降低套管的抗挤强度和抗内压强度,造成套管柱变形、挤毁和泄漏等事故。为了对比气体钻与泥浆钻全井段套管磨损情况,建立了三维井眼中钻柱接触力计算模型;将基于能量损失的线性"磨损—效率"模型与月牙形磨损模型相结合,建立了全井段套管内壁磨损深度的预测模型;通过开展空气和泥浆环境套管磨损实验,获得了套管磨损系数;利用建立的模型和实验获得的参数进行了实例计算和分析,对比了气体钻和泥浆钻后套管的磨损深度。研究结果表明:气体钻井造成的全井段套管磨损量略比泥浆钻井大,但套管磨损严重的位置发生为狗腿度较大的井段。建立的预测模型和计算结果可为气体钻水平井套管磨损分析及套管完整性评价提供理论依据和工程参考。     

基于SVM的含缺陷20钢弯管爆破压力预测

为快速、精确预测含局部减薄缺陷的弯管爆破压力,首先验证显式非线性有限元模型的模拟精确性,然后以168组不同缺陷尺寸下20钢弯管爆破压力的有限元模拟数据作为学习样本,建立含局部减薄缺陷20钢弯管爆破压力预测的支持向量机(SVM)模型;其次利用交叉验证(CV)、遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)分别优化SVM模型;最后分析对比用于预测弯管爆破压力的3种优化SVM模型与ASME B31G-2009、DNV RP-F101、SHELL 92等3种通用规范的计算误差。结果表明：CV-SVM、GA-SVM、PSO-SVM等3种模型的预测误差均小于3种规范的计算误差,其最大相对误差分别为-2.33%、-3.4%和1.94%;说明SVM模型用于预测弯管爆破压力时操作简单、计算时间短、预测精度高、工程实用性好。     

偏心载荷作用下弯管组合段局部屈曲失效分析

为研究弯管组合段在复杂载荷作用下的屈曲行为,提出1种基于远场应变评估管道稳定性的方法,利用数值模拟方法,建立偏心载荷作用下弯管组合段有限元模型,确定临界屈曲状态下管道的极限载荷及应变状态,并研究内压、壁厚以及载荷分布对弯管组合段极限承载能力与极限应变能力的影响。研究结果表明：内压增加或壁厚减少都会降低管道的极限承载能力,均布载荷增加与非均布载荷减少会增强管道抵抗屈曲能力;距离褶皱中心为0.21D的远场应变可以作为管道临界屈曲应变,其极限压缩应变值为0.5%。研究结果可为复杂载荷下弯管组合段的稳定性评估提供参考。     

气固两相流下球阀磨损特性研究

旋塞球阀是钻柱内防喷系统中的关键设备,在气固两相流下球阀易受磨损而失效,并造成严重的井喷事故。为此,将计算流体动力学理论与冲蚀磨损理论相结合,运用FLUENT软件对球阀壁面在气固两相流下的磨损分布情况进行研究,并进一步分析了球阀结构参数对于球阀壁面磨损的影响规律。结果表明:当气固两相流流经球阀时,固体颗粒会与气流分离,并在壁面上产生三处磨损集中区;随着球阀开度的减小,球阀壁面磨损量会急剧增大,且阀球内通道壁面上的磨损集中区由块状逐步转化为带状,而球阀出口处的磨损集中区则会逐渐向下移动;球阀流道直径的减小也会使得壁面磨损量增加,但磨损集中区的分布基本不变。研究结果可为进一步优化球阀流道结构以减轻其壁面磨损提供理论依据。     

农用鼓风机的消声

为了防止粮库储藏的粮食发霉, 用离心式或轴流式鼓风机通风,一般都发出较强的噪声,风机功率愈大噪声愈严重。 美国在鼓风机的入口或出口处,安装了一个弯管式消声器,使鼓风机的噪声降低6-8分贝,如倍频带频率高于506赫兹,则可降低声压15—20分贝。弯管式消声器的构造见图.它由一个金属外壳和隔板构成,外壳内表面和隔板上气流通过的一面衬有玻璃纤维吸声材料,使消声器能最大程度地吸收声能及隔声。这种消声器也可使用20毫米厚的胶合板制造,弯管处允许做成直角。为了降低消声器所承受的压强,从鼓风机的出口到管路开口端的横断面应稍微加大。 鼓…     

埋地热油管道泄漏裂纹开裂的应力研究

研究了导致埋地热油管道泄漏裂纹开裂的应力机制,采用有限元方法对埋地热油管道进行模拟计算,求得热-结构耦合作用下管道整体当量应力变化云图,并得出管道弯管处应力高于直管段应力的结论;继而采用电阻应变测试法对埋地热油管道的弯管处进行实时应力测定,并绘制了各测点的轴向和周向应力变化曲线,通过各测点应力比较得出弯管内侧有两点应力波动幅值偏大,弯管外侧4号测点处轴向应力超过管材的屈服点。结果表明:在结构-热应力耦合作用下,埋地热油管道在弯管外侧轴向应力最大,易有I型裂纹萌生并扩展,在弯管内侧易有疲劳裂纹萌生并扩展。     

电站锅炉管件失效泄漏原因分析

火力发电厂管件失效泄漏是频发事故,严重影响机组的安全、经济运行。以某发电厂后墙省煤器和低温再热器管子失效泄漏事故为例,通过对失效泄漏的管件进行宏观形貌分析、金相分析和强度分析,论证了泄漏事故的原因是由于腐蚀和钢管固有缺陷导致低温再热器高温段弯管外侧发生泄漏,泄漏的高速流体冲刷、气蚀导致后隔墙省煤器发生泄漏,进而对低温再热器反冲刷,加剧泄漏事故的恶化。最后提出更换失效管件,加强金属监督,尽量扩大防磨防爆检查范围,对易被气流磨损、冲刷部位进行防磨喷涂或加装防磨罩。     

电梯蜗轮轮齿失效原因分析及警示

针对检验现场一台电梯出现异常抖动的原因进行分析,发现蜗轮齿轮磨损严重并出现断齿,得出蜗轮轮齿失效的结论,再通过蜗轮轮齿的失效形式,分析了蜗轮轮齿出现磨损的可能原因并进行思考,最后进行总结并引出相关注意事项,呼吁电梯制造厂家定期核查电梯主要部件供应商,同时呼吁电梯维护保养单位重视平时对蜗轮蜗杆磨损情况的检查,警示检验人员也要加强相关方面的检验。     

循环流化床锅炉防磨槽瓦П．E鳍片综合防磨探讨

CFB锅炉目前存在垂直水冷壁（及角部）受热面磨损严重的问题,而现行的各种单一防磨技术很难使受热面耐磨迭2年以上。本文分析了当前用于CFB锅炉的各种防磨损技术,论述了CFB锅炉采取和优选的防磨组合技术可使受热面耐磨3年以上。