Проектирование трубопроводных систем, испытывающих в процессе эксплуатации динамические нагрузки при перекачке многофазных сред, является сложной инженерной задачей. Ударные воздействия, возникающие в процессе транспорта продукта, негативно влияют на усталостную прочность системы, а также могут привести к значительным смещениям трубопровода относительно строительных конструкций и его падению с опор, на которых он установлен. Для оценки поведения трубопроводов и безопасности их эксплуатации при пробковом режиме течения транспортируемого продукта, требуются моделирование и анализ влияния неравномерного режима перекачки на механический отклик трубопроводной системы.
В статье рассмотрено построение конечно-элементной модели участка трубопровода с П-образным компенсатором. Вычислены и смоделированы усилия, возникающие при прохождении пробки через отводы компенсатора. Получено решение задачи в нелинейной постановке, учитывающее контактное взаимодействие опор трубопровода со строительными конструкциями. Результат решения задачи подтверждается наблюдением реальной работы системы, приведшей к аварийной ситуации – падению трубопровода с опор. В статье предложен альтернативный вариант закрепления системы, который помогает исключить возможность схода трубопровода в зоне П-образного компенсатора с опор.
Показано, что требуется дальнейшая проработка проблемы влияния пробкового режима течения на механическую работу трубопроводов. На следующих этапах исследования планируется осуществить детальное моделирование гидродинамических эффектов, решение связанных задач. Потребуется опытное и эксплуатационное подтверждение результатов моделирования, а также оценка эффективности разрабатываемых конструкций компенсаторов с точки зрения вибраций и смещений опор, возникающих в реальных условиях работы трубопроводной системы.
Список литературы
1. Анализ влияния многофазного потока на механические колебания нефтегазового трубопровода Новопортовского нефтегазоконденсатного месторождения / Р.А. Хабибуллин, С.С. Девятьяров, Е.В. Жигалев. [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2017. – № 12. – С. 56–59.
2. Гаврилин А.В., Перов С.Н., Скворцов Ю.В. Оценка влияния двухфазного потока на параметры нагружения трубопроводной системы // «Энергоэффективность. Проблемы и решения». Материалы Девятой Всероссийской научно-практической конференции 21 октября 2009 г. – Уфа, 2009. – С. 91–93.
3. Моделирование трубопроводных систем с помощью МКЭ – пакета «Ansys» / Ю.В. Скворцов [и др.]. – Самара: Гипровостокнефть, 2000. – 84 с.
