石油化工行業(yè)的CAE解決方案
隨著計算機(jī)軟件和硬件的發(fā)展，有限元方法在壓力容器、輸送管道、鉆井和采油工程中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。目前，有限元分析越來越成為石油化工行業(yè)工程項目設(shè)計和實施階段不可或缺的一個環(huán)節(jié)。通過進(jìn)行有限元分析，可有效改進(jìn)方案設(shè)計、提高工程質(zhì)量并降低成本。
壓力容器是石油化工行業(yè)的重要設(shè)備，安全性對于壓力容器的設(shè)計至關(guān)重要，在設(shè)計研發(fā)過程中常涉及到強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞壽命等多方面的工程問題。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，為了提高設(shè)備的安全性，通常將壓力容器的壁厚等參數(shù)設(shè)置的較為保守，使得設(shè)計出來的容器笨重，且還浪費材料。隨著計算機(jī)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，CAE仿真技術(shù)的日趨成熟，利用有限元軟件對容器進(jìn)行仿真分析，并與試驗和經(jīng)驗相結(jié)合，獲得優(yōu)化的設(shè)計參數(shù)，從而使得設(shè)計的容器能夠滿足安全性能要求，同時也可以節(jié)省制造成本。
CAE技術(shù)在壓力容器、輸送管道中的應(yīng)用包括：
- 壓力容器靜力分析：壓力容器整體強(qiáng)度、剛度分析；封頭、開孔及補(bǔ)強(qiáng)零件校核，壓力容器熱應(yīng)力分析，法蘭連接螺栓強(qiáng)度分析；壓力容器穩(wěn)定性分析等。
- 壓力容器動力分析：模態(tài)分析、瞬時動力學(xué)分析、隨機(jī)振動分析、譜分析等。
- 管道、閥門、焊接接頭分析，如接管開口強(qiáng)度分析，方形排汽管道（容器）的強(qiáng)度/剛性分析；接頭熱應(yīng)力疲勞和振動疲勞分析
鉆井設(shè)備、鉆井平臺有限元分析
由于海洋平臺所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜和惡劣，風(fēng)、波浪、海流和潮汐及其他不確定載荷等各種動靜載荷往往對平臺安全構(gòu)成極大的威脅，因此海洋平臺的設(shè)計施工涉及到強(qiáng)度、剛度和疲勞壽命等問題，應(yīng)用CAE技術(shù)，與理論、經(jīng)驗相結(jié)合，可有效提升研發(fā)設(shè)計能力，節(jié)省開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期并提高市場競爭力。
CAE技術(shù)在鉆井設(shè)備、鉆井平臺中的應(yīng)用包括：
- 鉆井平臺，鉆機(jī)井架振動沖擊分析
- 旋轉(zhuǎn)機(jī)械和管道等的疲勞分析
- 巖石水力壓裂紋分析
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采油設(shè)備、采油工程有限元分析
采油工程中包括采油機(jī)械設(shè)備、桿管柱與封隔器裝置、井下泵與動力工具等配套設(shè)備。由于采油機(jī)械設(shè)備的工作條件惡劣、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、要求無故障工作壽命長、自動化程度高等特點，用傳統(tǒng)的設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高性能配套采油設(shè)備設(shè)計的要求，隨著計算機(jī)硬件技術(shù)和CAE仿真分析技術(shù)的不斷完善，使得采用有限元技術(shù)進(jìn)行采油工程設(shè)計表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。
- 套管與油管柱設(shè)計
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- 井口裝置、閥門與法蘭設(shè)計
- 油管與采油封隔器、卡瓦系統(tǒng)設(shè)計
- 井下電潛泵、水利活塞泵有桿泵管柱優(yōu)化設(shè)計
- 射孔完井
- 高壓注水強(qiáng)度
- 稠油熱采工程
- 套管損壞機(jī)理
