Введение к работе
Актуальность работы
Получение нефтяного кокса - это тяжелый термодеструктивный периодический процесс, происходящий в реакторе установки замедленного коксования в результате протекающих в нем сложных цепочек физико-химических превращений и связанный с образованием каналов высокотемпературных сырьевых струй в момент фазового перехода в коксующейся массе Образование и закупорка сырьевых каналов при периодическом ведении технологического процесса создает неравномерные (как во времени, так и по поверхности аппарата) температурные поля, носящие вероятностный характер
Действие изменяющихся температурных полей приводит к циклическим отклонениям оси аппарата от вертикального положения, достигающим размаха 30-40 см, которые происходят по хаотической траектории и осложняются появлением (как кратковременно, так и на большие промежутки времени) эффекта «пластического шарнира» в зоне приварки опорной обечайки, отличающейся от остальных узлов реактора большой скоростью накопления термоусталостных повреждений в процессе эксплуатации, следствием чего является низкий ресурс аппарата в целом
Несмотря на то, что по указанной теме выполнено много работ, в настоящее время нет эффективной методики, позволяющей как при проектировании, так и в процессе эксплуатации оценивать ресурс основных узлов ректора установки замедленного коксования
Поэтому следует признать актуальным и отвечающим потребностям промышленной практики исследование, посвященное созданию методики и алгоритма расчета ресурса узлов оболочки реактора замедленного коксования, находящегося в переменном температурном поле
Цель работы
Разработка научно-методологических основ генерирования переменных неравномерных температурных полей для определения напряженно-деформированного состояния реактора установки замедленного коксования
Задачи исследования
-
Анализ распределения температурных полей на поверхности реактора методом контрольных карт Шухарта и разработка программы генерирования температур как случайного процесса
-
Моделирование процесса термодеформирования реактора методом конечных элементов с использованием программы генерирования температур
-
Оценка напряженно-деформированного состояния сварного шва в узле приварки опорной обечайки как зоны концентрации напряжений
-
Прогнозирование наработки реактора на отказ на основе расчета и оценки полей напряжений в оболочке реактора с учетом нестационарности температурного поля
-
Оценка возможностей полученной методики применительно к разработке конструктивного решения, позволяющего демпфировать термические деформации в области узла приварки опоры к корпусу аппарата
Научная новизна
-
Доказано, что применение контрольных карт Шухарта при генерировании неравномерных температурных полей как случайных величин позволяет рассчитать перемещения оси реактора, коррелирующие с реально измеренными значениями на действующих аппаратах
-
Методом конечных элементов получена и применена модель деформирования реактора, которая позволила оценить изменения напряжений в течение цикла коксования, выявить зоны преимущественного появления дефектов и рассчитать ресурс с точки зрения возникновения и раз-
вития трещин в области малоциклового нагружения
3 Установлена возможность оценки ресурса реактора с учетом неоднородности напряжено-деформированного состояния от действия температурных полей при проектировании новых конструктивных решений
Практическая ценность
Разработана методика расчета ресурса реактора установки замедленного коксования с учетом нестационарности температурного поля при реализации технологического процесса Данная методика внедрена в учебный процесс при подготовке магистров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» по программе 551831 «Надежность технологических систем и оборудования»
Предложено техническое устройство, демпфирующее отклонения реактора от вертикальной оси, что позволило уменьшить изгибные напряжения реактора, возникающие в зоне приварки опорной обечайки, и увеличить наработку на отказ
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены
на 54, 55-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2003, 2004),
XI Международной научно-технической конференции при XI специализированной выставке «Строительство Коммунальное хозяйство-2007» (Уфа, 2007)
Публикации
Результаты исследований опубликованы в 5 работах, в том числе 2 статьях, тезисах 3 докладов
Структура и объем диссертации
