【摘要】：高溫工況下管道法蘭接頭受螺栓力、外彎矩等元素作用容易產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致墊片上不均勻壓力分布進(jìn)而泄漏。當(dāng)前并無(wú)有效的針對(duì)法蘭接頭偏轉(zhuǎn)測(cè)量和高溫法蘭泄漏預(yù)警的裝置或系統(tǒng),因此圍繞高溫法蘭轉(zhuǎn)角測(cè)量及漏前預(yù)警進(jìn)行研究。本文基于對(duì)管道法蘭接頭偏轉(zhuǎn)和泄漏機(jī)制的研究,由理論分析建立起利用偏轉(zhuǎn)角來(lái)評(píng)價(jià)法蘭接頭密封安全性的研究方向,順著這一方向通過(guò)公式推導(dǎo)給出了兩種利用偏轉(zhuǎn)角來(lái)對(duì)法蘭泄漏進(jìn)行預(yù)警的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。利用ANSYS建立一現(xiàn)有管道法蘭整體模型,對(duì)管道法蘭施加螺栓預(yù)緊力、內(nèi)壓、外彎矩來(lái)模擬分析其在三種工況下的偏轉(zhuǎn)狀況,并根據(jù)偏轉(zhuǎn)角進(jìn)行剛度評(píng)價(jià)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)法蘭接頭偏轉(zhuǎn)角的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),避開(kāi)直接對(duì)法蘭轉(zhuǎn)角的測(cè)量從易測(cè)量量入手,提出一種通過(guò)測(cè)量法蘭端部位移來(lái)獲得其偏轉(zhuǎn)角的方法。在此方法的指導(dǎo)下給出法蘭端部位移延伸轉(zhuǎn)換為偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)方案,并引入橋式位移放大機(jī)構(gòu)對(duì)方案進(jìn)行完善,最終設(shè)計(jì)出一種基于放大機(jī)構(gòu)的法蘭轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置。給出從測(cè)量量轉(zhuǎn)換成法蘭轉(zhuǎn)角的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法,提供了工程實(shí)踐安裝方案,以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在高溫工況下利用裝置實(shí)時(shí)獲取法蘭的總偏轉(zhuǎn)角,并以此衡量法蘭泄漏失效風(fēng)險(xiǎn)。將位移放大機(jī)構(gòu)加入到所設(shè)計(jì)的法蘭轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置中來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,引入柔性鉸鏈代替其中的普通鉸鏈。研究了柔性鉸鏈的尺寸與剛度設(shè)計(jì),完成了柔性放大機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)、剛度計(jì)算公式、整體放大倍數(shù)計(jì)算。為確定相關(guān)計(jì)算參數(shù)對(duì)柔性放大機(jī)構(gòu)所用材料聚丙烯進(jìn)行材料性能試驗(yàn)。通過(guò)改變結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)b和L設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)研究其對(duì)柔性放大機(jī)構(gòu)放大效果的影響。對(duì)最終選定的柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案建立有限元模型進(jìn)行分析,將分析得到的結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)論、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證其可靠性。搭建管道法蘭偏轉(zhuǎn)泄漏試驗(yàn)平臺(tái),利用試驗(yàn)研究檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)法蘭轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置是否可靠。試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)管道法蘭逐級(jí)施加彎矩,通過(guò)轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置所測(cè)得的結(jié)果與有限元模擬分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證裝置的功能可行性和測(cè)量精度。對(duì)管道法蘭連接系統(tǒng)通入一定壓力的氦氣,在逐級(jí)施加外彎矩的同時(shí)利用氦質(zhì)譜檢漏儀測(cè)量法蘭接頭泄漏量,將法蘭偏轉(zhuǎn)角與其泄漏量關(guān)聯(lián)起來(lái)。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH712
【圖文】：

高溫法蘭連接泄漏案例

法蘭變形主要位置

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本文編號(hào)：2729574