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港清復(fù)線永清氣站管路振動模擬研究

文檔作者：南子龍1 邵艷波1 張利亞2 張旭東2 文檔來源： 1中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司2中國石油北京天然氣管道有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2023年04月13日
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第35 卷第10 期（2016.10） 試驗研究
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)線為大港儲氣庫注氣，為解決注氣過程中站內(nèi)管線產(chǎn)生的
振動問題， 建立了管道振動數(shù)學(xué)模型， 并根據(jù)流固耦合理論對管路振動進(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 軟件對管道產(chǎn)生振動的原
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
振動問題。將模擬結(jié)果應(yīng)用于工程實際，管路振幅大大降低。
關(guān)鍵詞：輸氣管網(wǎng)；管道振動；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
由管道振動引起的疲勞損失會影響儀器儀表的
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，美國過去因管道振動而造成
的損失每年達(dá)100 億美元以上，我國這類事故也經(jīng)
常發(fā)生，所以研究管道振動問題以及如何消除或減
輕管道振動具有重要的現(xiàn)實意義[2]。
京津冀地區(qū)的天然氣主要來自陜京一、二、三
線以及與之相配套的儲氣庫（大港儲氣庫、華北儲
氣庫） 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，在該站可以實現(xiàn)陜京一線、陜京二
線、陜京三線、永唐秦輸氣管線、大港儲氣庫群、
京58 儲氣庫群相互連通。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
港儲氣庫之間的注采氣功能，提高了北京及周邊地
區(qū)的用氣可靠性。
為實現(xiàn)港清復(fù)線注氣壓力穩(wěn)定，降低大港儲氣
庫注氣前大港分輸站的節(jié)流溫降，在永清站內(nèi)增加
了運行壓力控制系統(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)初期運行壓力較低，管路運
行平穩(wěn)。隨著運行壓力升高，現(xiàn)場管路發(fā)生明顯振
動，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 振動模擬理論及測試
管道振動是一類特殊的機械運動，是典型的力
學(xué)現(xiàn)象，在有激振力的情況下，這個系統(tǒng)就會產(chǎn)生
振動[3]。
常用的振動模擬分析方法為有限元分析法。有
限元分析法通常基于變分[4]，應(yīng)用近似構(gòu)造變分形
式的控制方程可以計算任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動，包括
流固耦合面上的振動[5]， 從而得到結(jié)構(gòu)振動模態(tài)。

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