روشهای تجزیه و تحلیل استرس برای طراحی تجهیزات پالایشگاه چیست؟

سلام! من به عنوان تأمین کننده تجهیزات پالایشگاه ، مدتی در ضخامت صنعت پالایشگاه بوده ام. یکی از مهمترین جنبه های طراحی تجهیزات پالایشگاه ، تجزیه و تحلیل استرس است. این فقط یک اصطلاح فانتزی نیست ؛ این ستون فقرات برای اطمینان از اینکه تجهیزات ما می توانند شرایط سخت در یک پالایشگاه را کنترل کنند. در این وبلاگ ، من می خواهم شما را از طریق برخی از روش های تجزیه و تحلیل استرس که در طراحی تجهیزات پالایشگاه استفاده می کنیم ، قدم بزنم.

چرا تجزیه و تحلیل استرس اهمیت دارد

قبل از اینکه به روشها شیرجه بزنیم ، بیایید در مورد اینکه چرا تجزیه و تحلیل استرس بسیار مهم است صحبت کنیم. تجهیزات پالایشگاه در برخی از محیط های بسیار سخت کار می کند. درجه حرارت بالا ، فشارهای زیاد و مواد خورنده همه بخشی از آسیاب روزانه هستند. اگر تجهیزات برای تحمل استرس مورد نظر با آن طراحی نشده اند ، خوب ، همه چیز به شکلی بزرگ می تواند پیش برود. ما در مورد نشت ، خرابی و حتی خطرات ایمنی احتمالی صحبت می کنیم. به همین دلیل ما باید استرس تجهیزات خود را به طور دقیق تجزیه و تحلیل کنیم تا مطمئن شویم که قابل اعتماد و ایمن است.

روشهای تحلیلی

یکی از متداول ترین راه های تجزیه و تحلیل استرس در تجهیزات پالایشگاه از طریق روشهای تحلیلی است. اینها بر اساس معادلات و نظریه های ریاضی است. به عنوان مثال ، تئوری کشش اغلب برای محاسبه استرس و کرنش در ساختارهای ساده استفاده می شود. ما می توانیم از معادلات استفاده کنیم تا بفهمیم چگونه یک لوله یا یک کشتی تحت یک بار خاص تغییر شکل می یابد.

فرمول استرس حلقه یک نمونه کلاسیک است. از آن برای محاسبه استرس در جهت محیطی یک کشتی استوانه ای استفاده می شود. فرمول σ = PD/2T است ، جایی که σ استرس حلقه است ، P فشار داخلی ، D قطر رگ است و T ضخامت دیوار است. این معادله ساده ایده خوبی را در مورد میزان استرس کشتی به دلیل فشار داخلی به ما می دهد.

روش تحلیلی دیگر استفاده از تئوری پرتو است. هنگامی که ما در حال طراحی پشتیبانی یا فریم برای تجهیزات پالایشگاه هستیم ، می توانیم از تئوری پرتو برای محاسبه استرس خمش و استرس برشی استفاده کنیم. این به ما کمک می کند تا اطمینان حاصل کنیم که تکیه گاه ها به اندازه کافی قوی هستند که بتوانند تجهیزات را بدون شکست نگه دارند.

با این حال ، روش های تحلیلی محدودیت های خود را دارند. آنها برای هندسه های ساده و شرایط بارگیری به خوبی کار می کنند ، اما وقتی اوضاع پیچیده تر می شود ، مانند تجهیزات با اشکال نامنظم یا بارهای غیر یکنواخت ، روشهای تحلیلی ممکن است به اندازه کافی دقیق نباشند.

تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA)

این جایی است که تجزیه و تحلیل عناصر محدود یا FEA وارد می شود. FEA یک روش عددی قدرتمند است که می تواند هندسه های پیچیده و شرایط بارگذاری را اداره کند. این تجهیزات را به عناصر کوچک و ساده مانند مثلث ها یا چهار ضلعی تقسیم می کند و سپس رفتار هر عنصر را تجزیه و تحلیل می کند. با ترکیب نتایج همه عناصر ، می توانیم تصویری دقیق از توزیع استرس در کل تجهیزات دریافت کنیم.

در FEA ، ابتدا یک مدل سه بعدی از تجهیزات پالایشگاه را با استفاده از نرم افزار طراحی رایانه (CAD) ایجاد می کنیم. سپس خصوصیات مادی مانند مدول یانگ و نسبت پواسون را تعریف می کنیم و بارها و شرایط مرزی را اعمال می کنیم. سپس این نرم افزار مجموعه ای از معادلات را برای محاسبه استرس و کرنش در هر عنصر حل می کند.

یکی از موارد عالی در مورد FEA این است که می تواند مناطقی از استرس بالا را به ما نشان دهد که ممکن است از روشهای تحلیلی آشکار نباشد. به عنوان مثال ، در یک کشتی با یک ساختار داخلی پیچیده ، FEA می تواند غلظت استرس را در گوشه ها یا در نزدیکی مفاصل شناسایی کند. این به ما امکان می دهد تا برای کاهش استرس و بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات ، تغییرات طراحی را انجام دهیم.

اما FEA چالش های خود را نیز دارد. برای تنظیم و تفسیر نتایج به منابع محاسباتی و تخصص زیادی نیاز دارد. یک اشتباه کوچک در مدل یا پارامترهای ورودی می تواند به نتایج نادرست منجر شود. بنابراین ، ما باید مهندسان باتجربه ای داشته باشیم که می دانند چگونه از FEA به طور موثر استفاده کنند.

روشهای تجربی

علاوه بر روشهای تحلیلی و عددی ، ما همچنین از روشهای تجربی برای تجزیه و تحلیل استرس استفاده می کنیم. یک روش تجربی متداول سنجهای کرنش است. سنجهای کرنش دستگاههای کوچکی هستند که می توانند فشار (تغییر شکل) یک ماده را اندازه گیری کنند. ما آنها را به سطح تجهیزات پالایشگاه در مکان های بحرانی وصل می کنیم. هنگامی که تجهیزات تحت بار است ، سنجهای کرنش مقاومت الکتریکی خود را تغییر می دهند ، که می توانند اندازه گیری و به مقادیر کرنش تبدیل شوند.

با اندازه گیری کرنش می توانیم استرس را با استفاده از رابطه استرس ماده - کرنش ماده محاسبه کنیم. سنجهای کرنش نصب نسبتاً آسان است و می تواند داده های زمان واقعی را ارائه دهد. با این حال ، آنها فقط می توانند کرنش را در سطح تجهیزات اندازه گیری کنند و می توانند تحت تأثیر عواملی مانند دما و رطوبت قرار گیرند.

روش آزمایشی دیگر فوتولاستیک است. این روش از یک ماده خاص استفاده می کند که خصوصیات نوری خود را هنگام فشار تحت فشار تغییر می دهد. ما یک مدل از تجهیزات پالایشگاه را از این ماده فوتولاستیک درست می کنیم و بارها را اعمال می کنیم. سپس ، با درخشش نور قطبی از طریق مدل ، می توانیم الگوهای خطوط استرس را مشاهده کنیم. این الگوهای را می توان برای تعیین توزیع استرس در مدل مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.

فوتولاستیک برای تجسم توزیع استرس در یک ساختار پیچیده بسیار عالی است. این می تواند الگوی کلی استرس را به ما نشان دهد و به ما در درک چگونگی انتقال استرس از طریق تجهیزات کمک کند. اما همچنین زمان آن است - تنظیم و گران قیمت است و عمدتاً برای اهداف تحقیق و توسعه استفاده می شود.

اهمیت انتخاب روش مناسب

انتخاب روش تجزیه و تحلیل استرس مناسب به چندین عامل بستگی دارد. پیچیدگی هندسه و شرایط بارگذاری تجهیزات یک عامل اصلی است. برای تجهیزات ساده با بارهای یکنواخت ، روشهای تحلیلی ممکن است کافی باشد. اما برای تجهیزات پیچیده ، ممکن است نیاز به استفاده از FEA یا ترکیبی از روش ها داشته باشیم.

محدودیت های هزینه و زمان نیز نقش دارد. روشهای تحلیلی نسبتاً سریع و ارزان هستند ، در حالی که روشهای FEA و آزمایشی می توانند زمان بیشتری داشته باشند - مصرف و پرهزینه. ما باید با منابعی که در دسترس داریم ، دقت نتایج را متعادل کنیم.

راه حل های ما به عنوان تأمین کننده تجهیزات پالایشگاه

ما به عنوان یک تامین کننده تجهیزات پالایشگاه ، از ترکیبی از این روشهای تجزیه و تحلیل استرس برای اطمینان از کیفیت محصولات خود استفاده می کنیم. آیا شما به دنبال آن هستیداتوماسیون های پالایشگاهبادستگاه پالایشگاه کوچک روغن، یادستگاه تصفیه روغن، ما شما را پوشانده ایم.

ما با استفاده از روشهای تحلیلی شروع می کنیم تا یک تخمین سریع از استرس در تجهیزات دریافت کنیم. سپس ، در صورت لزوم ، ما از FEA برای تجزیه و تحلیل دقیق تر استفاده می کنیم. و ما همچنین آزمایشات تجربی را برای اعتبارسنجی نتایج خود انجام می دهیم. این رویکرد چند روش به ما کمک می کند تا تجهیزات را طراحی کنیم که می توانند در یک پالایشگاه در برابر شرایط سخت مقاومت کنند.

بیایید صحبت کنیم

اگر در بازار تجهیزات پالایشگاه هستید ، دوست داریم با شما گپ بزنیم. ما می توانیم در مورد نیازهای خاص شما و اینکه چگونه روشهای تحلیل استرس ما می تواند اطمینان حاصل کند که تجهیزات ارائه شده قابل اعتماد و ایمن است ، بحث کنیم. این که آیا شما در حال ساخت یک پالایشگاه جدید هستید یا یک مورد موجود را به روز می کنید ، ما برای کمک به اینجا هستیم. بنابراین ، در دستیابی و شروع مکالمه در مورد نیازهای تجهیزات پالایشگاه خود دریغ نکنید.

منابع

• Timoshenko ، SP ، & Goodier ، JN (1970). نظریه خاصیت ارتجاعی. مک گرا - هیل.
• Zienkiewicz ، OC ، & Taylor ، RL (2000). روش عنصر محدود: جلد 1: مبنای. Butterworth - Heinemann.
• Dally ، JW ، & Riley ، WF (1991). تجزیه و تحلیل استرس تجربی. مک گرا - هیل.