理解vibration-induced管道工程失败

2014年4月29日

振动引起的疲劳过程管道系统是一个重要的和基本的失效机理。资产完整性专家尼尔·帕金森、技术总监AV技术,解释了六个阶段的认识,纠正和防止vibration-induced管道工程失败。


公布的数据由英国健康&安全执行(HSE)离岸产业已经表明,在英国北海的部门,疲劳和振动故障占21%的碳氢化合物的释放。虽然总体统计数据不能用于陆上设施、为个人植物可用数据表明,在西欧,在10%和15%之间的管道工程失败是由振动引起的疲劳引起的。

基于能源研究所出版的指导方针,避免振动引起的疲劳破坏过程中管道工程”,旨在最小化当前最佳实践从vibration-induced失败导致失去控制的风险。增强和扩展版的前海军陆战队员技术理事会指南(1999),文档中扮演着重要角色在维护完整的设计和维护过程中管道工程在石油、天然气和石化行业。

能源研究所指导方针分解成两个主要场景——主动和被动评估和目标,以确保遵守法定责任,提高安全性和可靠性,减少从leakeage责任,减少停机时间。主动评估可以用来定期评估所有管道工程在一个网站,是否现有的或计划,以确保采用最佳实践,识别可能的令人担忧的地方。反应评估,用于进一步研究已知的振动问题或解决实际的故障在两个主线管道工程(SBCs)以及小孔连接。有六个关键阶段实现管道工程振动评估符合要求的指南:

•定性评估。
•视觉评估。
•基本振动监测。
•专业的测量技术。
•专家预测技术。
•纠正措施。

定性评估阶段可能是最具挑战性的实现,涉及到大量的计算评估遇到vibration-induced疲劳问题的可能性——在现有或计划中的工厂。它考虑很多相关因素,包括流体能量,流动速度和循环操作以及基础设施的施工质量,包括处理机械和类型的阀门。也评估闪烁或空化的机会,得分和包括一个计算过程可能激发因素,结合条件和操作因素预测失败的可能性(LOF)每个管子的分支。

目视检查是一个快速和有效的方法来识别潜在的关注领域。许多管道工程振动问题仅仅是运营商不遵循推荐的良好实践的结果,由技术熟练的评估者可以很快国旗和视觉检查管道基础设施相关的需要改进的地方。这可能包括更有效的管道安装支持或更换磨损或损坏的支持,SBCs适当支撑,避免焦虑和可怜的几何形状,并允许油管的热膨胀。

基本的管道振动测量阶段识别领域的关注基于管道振动的测量值。在这个阶段专业工程师将首先使用单轴加速度计连接到便携式数据收集器将初始振动水平,从1赫兹到300赫兹。这些测量提出了振动振幅和频率,使振动被归类为可接受,问题或问题,基于能源研究所与评估标准的指导方针。

如果振动评估是在问题或问题层面,或更高的频率振动的管道工程超过300赫兹,振动工程师使用的下一个阶段是基于专业的测量技术。在这里,各种各样的可以根据部署需要更深入的测试,包括:动态应变测量和疲劳分析;试验模态分析;操作偏转形状分析;和动态压力测量(脉动)。此外,工程师可以实现专家预测技术,应用复杂的工具和建模提供一个更详细的评估特定管道在其生命周期的动态。很大一部分的工作由我们自己的特别项目部门关心的是现场测量动态应变和振动数据,使用多通道测量系统一起之前测量的数据。专家预测技术包括有限元分析(FEA),计算流体动力学,脉动和分析。

任何管道工程的最后阶段评估建议纠正措施以减少振动水平和未来vibration-induced疲劳失效的可能性。这些行动不等从改善基础设施的支持在管道工程包括支撑和抑制,或修改工艺条件本身减少流体载荷。

实际的设计和适当的纠正措施是很重要的在实现成本效益的全面解决方案,并经常利用有限元分析技术预测矫正修复的影响,为机械设计与CAD软件的支持和支撑系统。

管道工程中振动可以通过大量的直接和间接影响因素,不限于管道工程本身,还包括相邻的支持结构和建筑。因此开发一个全面的概述至关重要的振动模式为了推荐建设性的改进。应变测量和有限元分析强大的工具在这一分析过程中,尽管这些经常被认为明显和替代评估技术,AVT一直认可的力量结合实际应变仪与理论有限元分析工作。

虽然有限元分析模型可以提供重要的预测压力、位移和频率,结果往往是不可靠的,除非与应变测量等实际在职数据进行验证。相反,虽然实际应变仪数据可以产生准确的信息压力振幅和疲劳,他们通常局限于测量在几个位置沿线——因此不给一个完整的三维结构的模态行为的照片。

最全面的提供在英国和爱尔兰,AVT的管道振动的解决方案服务提供从最初的现场调查和振动诊断,通过解决方案建议,设计和安装。开发自己的支撑以及捆扎解决方案控制振动和提高结构完整性,AVT的服务帮助客户大大降低管道工程振动造成的重大事件的风险,以及支撑HSE责任COMAH和海上设施(安全)规章2005 (OSCR)。

进一步的信息在AVT的管道工程振动服务及其广泛的状态维修和资产完整性提供可以找到www.avtechnology.co.uk


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