石油石化吊装设备有限元简化模型分析.pdf

C r a n e＆L i f t i n g F o r u m l吊装专栏 明书君 焦博 叶尚武 王欣 1 大连理工大学机械工程学院辽宁大连 1 1 6 0 2 4 ； 2 大连益利亚工程机械有限公司 辽宁大连 1 1 6 0 2 4 3 中石化集团第十建设公司 山东淄博2 5 5 0 0 0 摘要在进行大型吊装设备有限元分析时， 由于模型较大， 导致建模与计算时间较长， 因此依据圣维南原理 ， 本文提出了 模型分析时的一种合理简化方法； 并通过实际案例分析表明了该简化模型的有效性。 关键词大型设备圣维南原理有限元分析 中图分类号 T E 6 8 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 9 3 2 3 2 0 1 4 叭一 0 0 4 2 0 3 随着石油化工行业的发展 ，越来越多的大型设备投入使 用⋯， 为保证吊装的安全性， 往往要对这些设备吊点附近的裙座 进行结构加强， 由于局部应力较为突出， 难以手工计算， 往往需 要用到有限元分析软件 。 但是设备体积及重量较大使得有限元 模型复杂、 数据量大、 计算机处理速度慢， 甚至导致无法分析。 而 为了简化， 仅对大型设备裙座结构进行建模分析 ， 是不科学的。 因此， 本文分析比较了不同简化建模的计算结果 ， 根据圣维南原 理口 】 ， 提出了最小规模的建模方法。 1被吊设备基本参数及载荷工况 本文以 中石化 5 0 0万 t ／ a重油深加工项 目加氢裂化一段反 应器为例 ， 分析其建模方法。此设备 自重 1 4 3 6 ． 4 t ， 长 4 0 3 6 4 mm， 筒体外径 4 6 1 3 mm， 壁厚 2 7 7 mm， 裙座壁厚 7 0 ram， 设备 重心距 离裙座底端 2 1 5 3 7 mm， 主吊点到溜尾吊点轴线距离 4 0 3 6 4 mm， 如图 1 所示。 A ．． 一 撞型互⋯～ k 型 豸 一 劈 下 繁 ≮ { l裙座结构 图 1设备整体及局部模型位置示意图 由于该设备为立式设备， 起始吊装时设备处于水平状态， 其 两端分别由主起重机与溜尾起重机提升并离开地面，再由双起 重机协 同将设备翻转竖立； 在直立状态时， 溜尾起重机脱钩， 由 主起重机将设备吊装到安装位置。 整个吊装过程中， 溜尾吊耳及 裙座结构在设备水平起吊时是最危险的工况，我们将对此工况 4 2 l 石 油 化 工 建 设 2 0 1 4 ．0 1 进行实例分析。 根据 吊装工艺的要求 ， 主 吊耳采用 吊盖形式 ， 并将 其固定在 如图 1所示的 A部位的法兰处 ；} 留 尾吊耳采用双板式吊耳形 式， 焊接在裙座尾部 图 1所示 B部位 ； 同时在 吊耳连接处 裙 座内部 增加补强板和支撑管， 如图 2 所示。 注 1 一 溜尾吊耳 ， 2 一补 强板 ， 3 一 支撑管 图 2设备溜尾结构 l 2 3 2被吊设备有限元建模 在吊装方案设计中， 为了保证吊装安全， 需要对裙座结构进 行加强设计与分析。 而本设备长达 4 0 m， 外径达 4 ． 6 m， 相比于吊 耳与裙座结构尺寸较大。 如果整体建模， 模型规模较大； 如果局 部建模选择不当， 可能导致计算结果存在较大误差。 因此， 这里 除了进行整体建模外， 还建立 了不同长度的局部模型， 与整体 模型结果对 比， 寻找合理长度的局部模型 ， 以减少建模规模。 如 图 1 所示， 选取长度分别为原模型的 1 ／ 2 ， 1 ／ 3 ， 1 ／ 6 ， 1 ／ 2 0进行 建模 ] ， 图 3是为以上不同尺寸三维模型。 在有限元建模时， 简体的附件对结构应力影响不大， 故只建 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m