Колебания и динамическая устойчивость глубоководных нефтегазопроводов

• Автор: Ефимов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 95 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Обзор литературы по теме диссертации

1.1 Динамический расчет магистральных трубопроводов по стержневой теории

1.2 Свободные колебания цилиндрических оболочек

1.3 Параметрические колебания и динамическая устойчивость трубопроводов с потоком жидкости с позиции теории оболочек
1.4 Оценка современного состояния динамического расчета трубопроводов и задачи, поставленные в диссертации
Глава 2 Уравнения движения цилиндрической оболочки для определения собственных частот колебаний трубопроводов
2.1 Основные положения и допущения геометрически нелинейного варианта полубезмоментной теории цилиндрических оболочек

2.2 Уравнения движения геометрически нелинейной теории оболочек

2.3 Собственные колебания магистрального газопровода при подводной прокладке

Глава 3 Собственные колебания магистральных нефтепроводов с учетом скорости потока нефти при подводной прокладке
3.1 Определение гидродинамического давления потока нефти на стенку трубы
3.2 Решение задачи о собственных колебаниях трубопровода с учетом скорости потока нефти и внешнего давления
3.3 Оценка влияния потока нефти на частоты собственных колебаний трубопроводов
Глава 4 Параметрические колебания и динамическая устойчивость трубопроводов при подводной прокладк
4.1 Общее решение задачи о параметрических колебаниях трубопроводов
4.2 Исследование динамической устойчивости газопроводов при подводной прокладке
4.3 Исследование динамической устойчивости подводных нефтепроводов с учетом потока нефти
Общие выводы и рекомендации
Список литературы


Поэтому для расчета такого трубопровода следует применять не традиционную стержневую теорию, которую рекомендует СНиП 2- [] и СНиП 2-* [], а теорию тонких оболочек с учетом взаимодействия конструкции с внутренней и внешней средой. Все это в значительной степени относится к подводным магистральным трубопроводам большого диаметра, которые все чаще применяются в практике прокладки газо- и нефтепроводов. Так, если подводный трубопровод, проложенный по дну Средиземного моря между Тунисом и островом Сицилия, состоит из трех ниток диаметром 8 мм каждая, то газопровод канадской компании Полар Газ в Арктике имеет диаметр труб 4 мм с рабочим давлением МПа. И это увеличение диаметров подводных трубопроводов продолжается. Проект Североевропейского газопровода из России в страны Западной Европы протяженностью по дну Балтийского моря км также предусматривает применение тонкостенных -дюймовых труб. Все это говорит о том, что решение проблем расчета трубопроводов при подводной прокладке является актуальной задачей. Особенно это касается проблем динамического расчета, связанного с влиянием нестационарных потоков нефти или газа в трубопроводе, а также с большим внешним гидростатическим давлением, зависящим от глубины подводной прокладки. Так, например, трубы газопроводы "Южный поток" протяженностью 0 км по дну Черного моря на глубине м будут подвергаться внешнему давлению не менее 0 атм ( МПа). При эксплуатации подводного трубопровода, загруженного внешним давлением и содержащего пульсирующие потоки нефти или газа, пульсация которых вызвана периодической работой поршневых или центробежных нагнетательных насосов, возникают параметрические колебания. Опасность этих колебаний заключается в том, что при некоторых определенных соотношениях между собственными частотами колебаний трубопровода и частотами возбуждения происходит неограниченное возрастание амплитуды параметрических колебаний и наступает явление параметрического резонанса. Этот резонанс значительно опаснее обычного резонанса, при котором имеет место простое совпадение собственных частот колебаний конструкции с частотой возмущения. При параметрическом резонансе опасные зоны занимают целые области соотношений параметров конструкции и частот возмущения, называемые областями динамической неустойчивости конструкции. В условиях параметрического резонанса конструкция подвергается опасному циклическому воздействию, которое может привести к усталостному разрушению. В диссертации поставлена задача определения на основании теории оболочек частот и форм собственных колебаний подводных трубопроводов большого диаметра с нестационарным потоком нефти или газа, построению областей динамической неустойчивости для этих трубопроводов и разработке методики оценки их устойчивости. Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедр "Строительная механика" и "Строительные конструкции" Тюменского государственного архитектурно-строительного университета, научному руководителю - доценту Соколову Владимиру Григорьевичу за заботу и постоянное внимание к работе над диссертацией. В соответствии с требованиями СНиП [,] динамический расчет магистральных трубопроводов проводится по стержневой теории. Так, нормы [] в п. Там же в приложении 4 рекомендуется проводить поверочный расчет наземных трубопроводов, как стержней, на вихревое возбуждение в направлении, перпендикулярном ветровому потоку. Нормы [] в разделе 8 "Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость" предусматривают рассчитывать магистральные трубопроводы при надземной прокладке в соответствии с общими правилами строительной механики стержневых систем. Там же указано, что при скоростях ветра, вызывающих колебание трубопровода с частотой, равной частоте собственных колебаний, необходимо производить поверочный расчет трубопровода на резонанс. Кроме этих,' довольно скупых рекомендаций, в п. НПС). Однако методика расчета отсутствует. В нормах по расчету трубопроводов атомных энергетических установок [] вопросам динамического расчета уделяется больше внимания, но также в пределах стержневой теории.