LNG加氣站泵池結(jié)構(gòu)設(shè)計及其溫度場、應(yīng)力場模擬分析.pdf

1、節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟正越來越受到人們的關(guān)注，天然氣以及天然氣汽車的普及可以有效的控制生產(chǎn)生活中的碳排放量。橇裝式液化天然氣(Liquid Natural Gas，LNG)加氣站應(yīng)運而生，它主要是將設(shè)備集成在一個一體化的底座上，具有成本低、占地面積小、方便移動等多方面的優(yōu)點，因此在實際應(yīng)用中越來越受到市場的青睞。低溫泵池是整個LNG加氣站中的一個關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，功能特殊，加工工藝要求嚴(yán)格，而且工作環(huán)境較惡劣，運行過程中需要經(jīng)受-1

2、62℃的超低溫和液態(tài)天然氣因吸熱氣化產(chǎn)生的內(nèi)壓以及長期運行所導(dǎo)致的氣蝕，因此，泵池及其附近管道的設(shè)計對于LNG加液撬尤為重要。本文選取橇裝式LNG加氣站的泵池及其管道系統(tǒng)為研究對象，進行其工藝流程和三維結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并運用ANSYS有限元分析軟件對泵池及其管道系統(tǒng)的溫度場、應(yīng)力強度進行模擬分析，獲得以下主要結(jié)論和創(chuàng)新性成果:
　　(1)根據(jù)實際使用要求和工藝條件，泵池選擇高真空多層絕熱，絕熱材料為玻纖鋁箔，纏繞層數(shù)為40;泵池部件的

3、內(nèi)、外簡體設(shè)計中，主要考慮其低溫環(huán)境和承壓情況，兼顧泵的體積大小，流量流速，合理設(shè)計其壁厚，內(nèi)筒體采用橢圓形封頭，外簡體采用圓形平蓋封頭;上、下法蘭設(shè)計中，采用任意式榫槽面法蘭，有效厚度皆為50mm，下法蘭留有不同凹槽焊接內(nèi)、外簡體，上法蘭根據(jù)要求開5個孔;針對接管處的強度較弱，專門設(shè)計了進液管和回氣管的筒套。
　　(2)泵池在室溫下運行時溫度場分布均勻，法蘭處不會產(chǎn)生結(jié)冰結(jié)霜現(xiàn)象;出液口、回氣口和出液口管道溫度較低，熱流密度較高

4、，是內(nèi)、外熱量傳遞的主要位置，需要包裹柔性保溫材料;環(huán)境溫度對泵池整體溫度影響很大，環(huán)境溫度越高，吸熱量就越大，最終泵池的溫度就越高，但是24小時后內(nèi)簡體底部溫度要遠(yuǎn)低于相應(yīng)的外界溫度，說明泵靜置時絕熱性能良好。
　　(3)通過應(yīng)力強度計算與ANSYS有限元分析得出泵池的熱-結(jié)構(gòu)耦合最大應(yīng)力出現(xiàn)在進液管處;在底座的四個螺栓孔固定下，從泵池整體的位移形變圖可以發(fā)現(xiàn)最大形變出現(xiàn)在出液管口，且形變范圍合理，說明該方法可以有效固定泵池，保