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    CAE咨询 / Data Area

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

    • 近些年,随着软、硬件环境的改善,有限元方法逐步引入压力容器行业,并取得很多成果。在接管、球罐、换热器、塔器、加氢反应器等设备的设计中,起到了关键性的作用。但是,由于分析软件和工具的限制,压力容器行业的有限元应用还局限于线弹性分析,并没有发挥有限元的强大功能。目前应用只是集中在有限元的一些基本功能。我国加入WTO后,项目总承包也越来越广泛地被国内的各个企业所接纳。国内的很多企业也采用项目总承包的方式承接了很多国内外大型项目的设计任务。几乎所有涉外的项目无一例外的要求承包方要有限元分析能力。随着国内外企业间的联系以及合作的多样性和紧密性,相信国内压力容器行业的有限元在应用将会更普及。充分利用有限元这个工具,设计出技术含量更高,更安全,更经济的产品。

      随着国内参与国际项目的投标,在初步设计和最终的产品设计上采用有限元这个现代化的工具来辅助我们的设计将会成为本行业的新亮点。加入到国际市场的竞争,国内的企业会一改过去凭经验设计的老路,在经济上追求更大的利润,这样,工程师把真正的时间和精力就会放在设备的设计和创新上。极限载荷的分析手段也将大放异彩,使得压力容器的设计做到更安全、更经济,效率更高。还要充分利用有限元软件已经有的“设计优化”的功能,使我们的设计赶上和超过国际水平。

      国际上,本行业的设计水平要普遍高于我国的水平,原因也是多方面的。国际上普遍采用项目总承包的方式,作为设计者,要在保证设备安全的前提下,尽可能的要保证设计的经济性,国外的企业已经越来越多得把极限载荷的分析设计方法应用到容器的分析设计中了。 国外企业的做法是:从招标前的初步设计到最后中标后的详细设计都把有限元分析做为分析设计的工具广泛使用。招标前的初步设计涉及到造价和投标的标值。所以,初步设计的初步分析也很重要。初步设计还要求分析人员要在较短的时间里完成初步的分析,对设计工程师的分析设计能力有比较高的要求;中标后的详细设计阶段,有限元方法的应用就更重要和广泛。这些都大大促进了国外石化行业有限元分析水平的提高。而国内的大部分企业对有限元的应用还局限于“验算”,而不是从一开始的初步设计到最后详细设计的贯穿始终。

       

       

    • 一、有限元在线在该行业能做什么,即我们的解决方案

      高级的分析技术将会越来越广泛地应用到压力容器领域。有限元技术及相关软件作为最有力和最有效的分析工具,它将进一步提高石化行业有限元分析的水平,并将有限元分析手段更广泛地应用到各个工程项目中。

      在石油化工行业,线性分析已经处理得相对完善。如果需要进一步提高有限元应用水平,必须在分析中引入非线性高级分析功能。从有限元软件在石油化工行业的广义应用中可以看出,有限元分析涉及石油化工行业的所有领域,具体包括在储运设备与储运工程中的应用、在钻井设备与钻井工程中的应用、在采油设备与采油工程中的应用等。

      1. 有限元在线在储运设备与储运工程中的应用

      石化行业的储运设备包括用于输运的管道设备和用于存储的储罐、球罐或一、二、三类压力容器等。

      石油化工管材是指两端开口并具有中空断面,其长度与周边之比较大的钢材,钢管的规格用外形尺寸(如外径或边长)及壁厚表示,其尺寸范围很广,从直径很小的毛细管到直径达数米的大口径管。结合专用管材在石油化工行业中应用,对钢管在加工成型、管道应用以及一些特殊用途等方面进行简单的介绍。

      有限元在线在存储石油、天然气或液化气等各种罐体、压力容器方面根据存储介质的不同采用相关的设计标准。在储液罐和压力容器的设计、制造以及装备等在石油化工行业的应用方面具有丰富的解决方案。

      2. 有限元在线在钻井设备与钻井工程中的应用

      钻井是一个非常复杂的工程问题,在实际的钻井过程中除了考虑与钻头、钻具、钻柱等设备相关的结构件问题之外,还需要关注钻井液、钻压、转速、排量、接单根等技术参数。此外,就工程分析而言,有限元分析对钻井过程的显示动力学或油液传输过程的模拟本身就具有非常好的工程应用价值。

      当前有限元分析在钻井过程中还没有得到很好的推广应用,但是公司却能够很好承接并完全完成非开挖定向穿越的钻探过程的模拟,为今后钻井设备和钻井工程的咨询项目分析积累了经验。

      3. 有限元在线在采油设备与采油工程中的应用

      采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项工程技术措施的总称。它所研究的是可以经济有效地作用于油藏,以提高油井产量和原油采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法及实施技术。

      采油工程的任务是通过一系列可作用于油藏的工程技术措施、使油、气畅流入井,并高效率地将其举升到地面进行分离和计量,其目标是经济有效地提高油井产量和原油采收率。

      此外,随着科技的不断进步,采油设备和工艺也在不断的进步。有限元在线一直同国内石油石化生产企业紧密合作,在该方面的积累了大量的经验。

      二、我们是如何做的

      1. 有限元在线在储运设备与储运工程中的应用
      有限元在线通过对储运设备如压力容器、管道、阀门等众多结构件的强度分析,可以实现不同工况载荷条件下的结构应力情况分析,实现结构件的强度校核。此外,对于具体储运过程中的问题,如油压、油液对管道焊缝剩余强度和寿命的影响等都具有很好的解决办法。
       
       
      2. 有限元在线在钻井设备与钻井工程中的应用
      石油钻机井架作为石油钻采设备钢结构的重要组成部分,其杆件多、受力复杂,且由于使用工况复杂,对其进行精确的计算和分析十分重要。石油钻采井架结构型式种类繁多,除少数特殊井架外,基本类型有塔形、前开口式、A形及桅形等。
      有限元在线在结构静力分析可用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。有限元在线可以在以下钻井设备和钻井工程方面发挥优势:石油钻机井架系统结构设计、钻柱强度与环空气动力学、钻头与井底钻具组合设计、高压水射流破岩、井下环空气流体动力学、钻柱结构与井下工具优化设计、地面钻井配套设备静动力学。
       
       
      3. 有限元在线在采油设备与采油工程中的应用
      采油方法主要有自喷采油和人工举升两种。在油井的开发过程中,当对油井试油后,会根据油井的油层物性、压力,选择合适的开采方式。在实际生产中,油层物性好、压力高的油井,油气可自喷到地表,即自喷采油。油层物性差、压力低的油井,当地层能量不足以将油气举升到底表时,应人工补充能量,进行人工举升。人工举升是指人工给井筒流体增加能量将井底原油举升至地面的采油方式。分为气举采油和机械采油,其中机械采油又分为有杆泵和无杆泵采油。
       

       

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