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港清復(fù)線永清氣站管路振動(dòng)模擬研究

文檔作者：南子龍1 邵艷波1 張利亞2 張旭東2 文檔來(lái)源： 1中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司2中國(guó)石油北京天然氣管道有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年04月13日
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第35 卷第10 期（2016.10） 試驗(yàn)研究
油氣田地面工程http://www.yqtdmgc.com
港清復(fù)線永清氣站管路振動(dòng)模擬研究
南子龍1 邵艷波1 張利亞2 張旭東2
摘要：永清氣站通過港清復(fù)線為大港儲(chǔ)氣庫(kù)注氣，為解決注氣過程中站內(nèi)管線產(chǎn)生的
振動(dòng)問題， 建立了管道振動(dòng)數(shù)學(xué)模型， 并根據(jù)流固耦合理論對(duì)管路振動(dòng)進(jìn)行模擬研
究。通過改變管道結(jié)構(gòu)和流體流態(tài)，應(yīng)用Auto pipe 和Fluent 軟件對(duì)管道產(chǎn)生振動(dòng)的原
因進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明，改變管路系統(tǒng)固有頻率和流體流態(tài)可以解決管路系統(tǒng)的
振動(dòng)問題。將模擬結(jié)果應(yīng)用于工程實(shí)際，管路振幅大大降低。
關(guān)鍵詞：輸氣管網(wǎng)；管道振動(dòng)；Auto pipe；Fluent；仿真模擬
Doi:10.3969/j.issn.1006-6896.2016.10.009
Simulation Study of the Pipe Vibration at Yongqing Gas Station of the Multi?
ple Gang-Qing Pipelines
Nan Zilong，Shao Yanbo，Zhang Liya，Zhang Xudong
Abstract： In Yongqing gas station the pipe vibrated as the multiple pipelines from Dagang
to Yongqing (Gang- Qing) is used for injecting gas to Dagang Gas Storage． In order to study
the vibration of natural gas pipeline， the model of pipe vibration system is set up and researched
by the fluid- structure couple vibration theory． By changing pipeline structure and
fluid system，Auto pipe and Fluent are used for the detailed analysis of the cause of vibration，
provide two wags to solve the problem of pipeline system vibration， such as by changing the
pipeline system natural frequencg and change of fluid flow． Applying the simulation to the
project，the results show that the pipe vibration value greatly reduced．
Key words： natural gas transportation pipeline network； pipe vibration； Auto pipe； Fluent；
simulation
由管道振動(dòng)引起的疲勞損失會(huì)影響儀器儀表的
準(zhǔn)確性，甚至導(dǎo)致管道爆裂或系統(tǒng)失效，造成重大
生產(chǎn)事故[1]。據(jù)估計(jì)，美國(guó)過去因管道振動(dòng)而造成
的損失每年達(dá)100 億美元以上，我國(guó)這類事故也經(jīng)
常發(fā)生，所以研究管道振動(dòng)問題以及如何消除或減
輕管道振動(dòng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。
京津冀地區(qū)的天然氣主要來(lái)自陜京一、二、三
線以及與之相配套的儲(chǔ)氣庫(kù)（大港儲(chǔ)氣庫(kù)、華北儲(chǔ)
氣庫(kù)） 組成的陜京輸氣管網(wǎng)。永清氣站是陜京輸氣
管網(wǎng)的樞紐站，在該站可以實(shí)現(xiàn)陜京一線、陜京二
線、陜京三線、永唐秦輸氣管線、大港儲(chǔ)氣庫(kù)群、
京58 儲(chǔ)氣庫(kù)群相互連通。永清站通過港清線和港
清復(fù)線與大港分輸站相連通，保證了陜京系統(tǒng)與大
港儲(chǔ)氣庫(kù)之間的注采氣功能，提高了北京及周邊地
區(qū)的用氣可靠性。
為實(shí)現(xiàn)港清復(fù)線注氣壓力穩(wěn)定，降低大港儲(chǔ)氣
庫(kù)注氣前大港分輸站的節(jié)流溫降，在永清站內(nèi)增加
了運(yùn)行壓力控制系統(tǒng)，以分擔(dān)部分管道節(jié)流溫降。
工程建設(shè)完成后，投產(chǎn)初期運(yùn)行壓力較低，管路運(yùn)
行平穩(wěn)。隨著運(yùn)行壓力升高，現(xiàn)場(chǎng)管路發(fā)生明顯振
動(dòng)，在出站裝置區(qū)、港清復(fù)線方向球筒區(qū)及站外管
道等處氣流聲響巨大。
1 振動(dòng)模擬理論及測(cè)試
管道振動(dòng)是一類特殊的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，是典型的力
學(xué)現(xiàn)象，在有激振力的情況下，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生
振動(dòng)[3]。
常用的振動(dòng)模擬分析方法為有限元分析法。有
限元分析法通?；谧兎諿4]，應(yīng)用近似構(gòu)造變分形
式的控制方程可以計(jì)算任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，包括
流固耦合面上的振動(dòng)[5]， 從而得到結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)。

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