วิธีการวิเคราะห์ความเครียดสำหรับการออกแบบอุปกรณ์โรงกลั่นคืออะไร?

เฮ้ ในฐานะซัพพลายเออร์ของอุปกรณ์โรงกลั่นฉันอยู่ในอุตสาหกรรมโรงกลั่นที่หนามาระยะหนึ่งแล้ว หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดของการออกแบบอุปกรณ์โรงกลั่นคือการวิเคราะห์ความเครียด มันไม่ใช่แค่คำแฟนซี มันเป็นกระดูกสันหลังของการทำให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ของเราสามารถจัดการกับสภาพที่ยากลำบากในโรงกลั่น ในบล็อกนี้ฉันจะพาคุณผ่านวิธีการวิเคราะห์ความเครียดที่เราใช้ในการออกแบบอุปกรณ์โรงกลั่น

ทำไมการวิเคราะห์ความเครียดจึงมีความสำคัญ

ก่อนที่เราจะดำน้ำในวิธีการเรามาพูดถึงสาเหตุที่การวิเคราะห์ความเครียดมีความสำคัญมาก อุปกรณ์โรงกลั่นทำงานในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างรุนแรง อุณหภูมิสูงแรงกดดันสูงและสารกัดกร่อนล้วนเป็นส่วนหนึ่งของการบดทุกวัน หากอุปกรณ์ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรับมือกับความเครียดมันจะต้องเผชิญดีสิ่งต่าง ๆ อาจผิดพลาดได้อย่างมาก เรากำลังพูดถึงการรั่วไหลความล้มเหลวและอันตรายจากความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่เราต้องวิเคราะห์ความเครียดอย่างแม่นยำในอุปกรณ์ของเราเพื่อให้แน่ใจว่าเชื่อถือได้และปลอดภัย

วิธีการวิเคราะห์

หนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการวิเคราะห์ความเครียดในอุปกรณ์โรงกลั่นคือผ่านวิธีการวิเคราะห์ สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสมการทางคณิตศาสตร์และทฤษฎี ตัวอย่างเช่นทฤษฎีความยืดหยุ่นมักใช้ในการคำนวณความเครียดและความเครียดในโครงสร้างที่เรียบง่าย เราสามารถใช้สมการเพื่อหาว่าท่อหรือเรือจะเปลี่ยนรูปอย่างไรภายใต้โหลดที่แน่นอน

สูตรความเครียดห่วงเป็นตัวอย่างคลาสสิก มันใช้ในการคำนวณความเครียดในทิศทางเส้นรอบวงของเรือทรงกระบอก สูตรคือσ = pd/2t โดยที่σคือความเครียดห่วง, p คือความดันภายใน, d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเรือและ t คือความหนาของผนัง สมการที่เรียบง่ายนี้ทำให้เรามีความคิดที่ดีว่าเรือจะมีความเครียดมากเพียงใดเนื่องจากแรงกดดันภายใน

วิธีการวิเคราะห์อื่นคือการใช้ทฤษฎีลำแสง เมื่อเราออกแบบการสนับสนุนหรือเฟรมสำหรับอุปกรณ์โรงกลั่นเราสามารถใช้ทฤษฎีลำแสงเพื่อคำนวณความเครียดในการดัดและแรงเฉือน สิ่งนี้ช่วยให้เราตรวจสอบให้แน่ใจว่าการสนับสนุนนั้นแข็งแกร่งพอที่จะถืออุปกรณ์โดยไม่ล้มเหลว

อย่างไรก็ตามวิธีการวิเคราะห์มีข้อ จำกัด พวกเขาทำงานได้ดีสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายและเงื่อนไขการโหลด แต่เมื่อสิ่งต่าง ๆ มีความซับซ้อนมากขึ้นเช่นในอุปกรณ์ที่มีรูปร่างผิดปกติหรือโหลดที่ไม่สม่ำเสมอวิธีการวิเคราะห์อาจไม่แม่นยำเพียงพอ

การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (FEA)

นี่คือที่การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด หรือ FEA เข้ามา FEA เป็นวิธีตัวเลขที่ทรงพลังที่สามารถจัดการรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและเงื่อนไขการโหลด มันแบ่งอุปกรณ์ออกเป็นองค์ประกอบเล็ก ๆ ที่เรียบง่ายเช่นสามเหลี่ยมหรือจัตุรมุขแล้ววิเคราะห์พฤติกรรมของแต่ละองค์ประกอบ ด้วยการรวมผลลัพธ์ขององค์ประกอบทั้งหมดเราสามารถรับภาพโดยละเอียดของการกระจายความเครียดในอุปกรณ์ทั้งหมด

ใน FEA เราจะสร้างรุ่น 3 มิติของอุปกรณ์โรงกลั่นโดยใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ - Aided Design (CAD) จากนั้นเรากำหนดคุณสมบัติของวัสดุเช่นโมดูลัสของ Young และอัตราส่วนของ Poisson และใช้ภาระและเงื่อนไขขอบเขต จากนั้นซอฟต์แวร์จะแก้ชุดสมการเพื่อคำนวณความเครียดและความเครียดในแต่ละองค์ประกอบ

หนึ่งในสิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับ FEA คือมันสามารถแสดงพื้นที่ที่มีความเครียดสูงซึ่งอาจไม่ชัดเจนจากวิธีการวิเคราะห์ ตัวอย่างเช่นในเรือที่มีโครงสร้างภายในที่ซับซ้อน FEA สามารถระบุความเข้มข้นของความเครียดที่มุมหรือใกล้กับข้อต่อ สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถปรับเปลี่ยนการออกแบบเพื่อลดความเครียดและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์

แต่ FEA ก็มีความท้าทายเช่นกัน ต้องใช้ทรัพยากรและความเชี่ยวชาญด้านการคำนวณจำนวนมากในการตั้งค่าและตีความผลลัพธ์ ความผิดพลาดเล็กน้อยในโมเดลหรือพารามิเตอร์อินพุตอาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นเราจำเป็นต้องมีวิศวกรที่มีประสบการณ์ซึ่งรู้วิธีใช้ FEA อย่างมีประสิทธิภาพ

วิธีการทดลอง

นอกเหนือจากวิธีการวิเคราะห์และตัวเลขแล้วเรายังใช้วิธีการทดลองสำหรับการวิเคราะห์ความเครียด วิธีการทดลองทั่วไปอย่างหนึ่งคือเกจวัดความเครียด เกจวัดความเครียดเป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กที่สามารถวัดความเครียด (การเสียรูป) ของวัสดุ เราแนบไว้กับพื้นผิวของอุปกรณ์โรงกลั่นในสถานที่สำคัญ เมื่ออุปกรณ์อยู่ภายใต้การโหลดเกจวัดความเครียดจะเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้าซึ่งสามารถวัดและแปลงเป็นค่าความเครียด

โดยการวัดความเครียดเราสามารถคำนวณความเครียดโดยใช้ความเครียดของวัสดุ - ความสัมพันธ์ความเครียด เกจวัดความเครียดนั้นค่อนข้างง่ายต่อการติดตั้งและสามารถให้ข้อมูลเวลาจริงได้ อย่างไรก็ตามพวกเขาสามารถวัดความเครียดที่พื้นผิวของอุปกรณ์เท่านั้นและสามารถได้รับผลกระทบจากปัจจัยเช่นอุณหภูมิและความชื้น

วิธีการทดลองอีกวิธีหนึ่งคือ photoelasticity วิธีนี้ใช้วัสดุพิเศษที่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด เราสร้างแบบจำลองของอุปกรณ์โรงกลั่นออกจากวัสดุโฟโตลิสต์นี้และใช้โหลด จากนั้นโดยการส่องแสงโพลาไรซ์ผ่านแบบจำลองเราสามารถเห็นรูปแบบของเส้นความเครียด รูปแบบเหล่านี้สามารถวิเคราะห์เพื่อกำหนดการกระจายความเครียดในแบบจำลอง

Photoelasticity นั้นยอดเยี่ยมสำหรับการแสดงภาพการกระจายความเครียดในโครงสร้างที่ซับซ้อน มันสามารถแสดงรูปแบบความเครียดโดยรวมของเราและช่วยให้เราเข้าใจว่าความเครียดถูกส่งผ่านอุปกรณ์อย่างไร แต่ก็ถึงเวลา - การบริโภคและมีราคาแพงในการตั้งค่าและส่วนใหญ่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัยและพัฒนา

ความสำคัญของการเลือกวิธีที่เหมาะสม

การเลือกวิธีการวิเคราะห์ความเครียดที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ความซับซ้อนของเรขาคณิตและเงื่อนไขการโหลดของอุปกรณ์เป็นปัจจัยสำคัญ สำหรับอุปกรณ์ง่าย ๆ ที่มีโหลดสม่ำเสมอวิธีการวิเคราะห์อาจเพียงพอ แต่สำหรับอุปกรณ์ที่ซับซ้อนเราอาจต้องใช้ FEA หรือวิธีการรวมกัน

ข้อ จำกัด ด้านต้นทุนและเวลายังมีบทบาทเช่นกัน วิธีการวิเคราะห์ค่อนข้างรวดเร็วและราคาไม่แพงในขณะที่วิธีการทดลองและวิธีการทดลองอาจใช้เวลามากขึ้น - การบริโภคและค่าใช้จ่ายสูง เราจำเป็นต้องปรับสมดุลความถูกต้องของผลลัพธ์ด้วยทรัพยากรที่เรามีอยู่

โซลูชั่นของเราในฐานะผู้จัดหาอุปกรณ์โรงกลั่น

ในฐานะผู้จัดหาอุปกรณ์โรงกลั่นเราใช้วิธีการวิเคราะห์ความเครียดเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์ของเรา ไม่ว่าคุณจะกำลังมองหายานยนต์โรงกลั่น-เครื่องกลั่นน้ำมันขนาดเล็ก, หรือเครื่องกลั่นน้ำมันเรามีคุณครอบคลุม

เราเริ่มต้นด้วยการใช้วิธีการวิเคราะห์เพื่อประเมินความเครียดอย่างรวดเร็วในอุปกรณ์ จากนั้นหากจำเป็นเราใช้ FEA เพื่อรับการวิเคราะห์โดยละเอียดมากขึ้น และเรายังทำการทดสอบการทดลองเพื่อตรวจสอบผลลัพธ์ของเรา วิธีการหลายวิธีนี้ช่วยให้เราออกแบบอุปกรณ์ที่สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงในโรงกลั่น

มาคุยกัน

หากคุณอยู่ในตลาดอุปกรณ์โรงกลั่นเรายินดีที่จะคุยกับคุณ เราสามารถหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณและวิธีการวิเคราะห์ความเครียดของเราสามารถมั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ที่เราให้นั้นมีความน่าเชื่อถือและปลอดภัย ไม่ว่าคุณจะกำลังสร้างโรงกลั่นใหม่หรืออัพเกรดโรงกลั่นที่มีอยู่เราอยู่ที่นี่เพื่อช่วย ดังนั้นอย่าลังเลที่จะเข้าถึงและเริ่มการสนทนาเกี่ยวกับข้อกำหนดของอุปกรณ์โรงกลั่นของคุณ

การอ้างอิง

• Timoshenko, SP, & Goodier, JN (1970) ทฤษฎีความยืดหยุ่น McGraw - Hill
• Zienkiewicz, OC, & Taylor, RL (2000) วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์: เล่มที่ 1: พื้นฐาน Butterworth - Heinemann
• Dally, JW, & Riley, WF (1991) การวิเคราะห์ความเครียดจากการทดลอง McGraw - Hill