정유 장비 설계를위한 스트레스 분석 방법은 무엇입니까?

이봐! 정유소 장비 공급 업체로서 저는 정유소 산업의 두꺼운 곳에서 꽤 오랫동안있었습니다. 정유 장비 설계의 가장 중요한 측면 중 하나는 스트레스 분석입니다. 그것은 단지 멋진 용어가 아닙니다. 우리 장비가 정유소에서 힘든 조건을 처리 할 수 있도록하는 것은 중추입니다. 이 블로그에서는 정유 장비 설계에서 사용하는 스트레스 분석 방법 중 일부를 안내합니다.

스트레스 분석이 중요한 이유

우리가 방법을 다루기 전에 스트레스 분석이 왜 중요한지에 대해 이야기합시다. 정유 장비는 꽤 가혹한 환경에서 작동합니다. 고온, 고압 및 부식성 물질은 모두 일일 갈기의 일부입니다. 장비가 스트레스를 처리하도록 설계되지 않았다면, 직면하게 될 것입니다. 우리는 누출, 실패 및 잠재적 안전 위험에 대해 이야기하고 있습니다. 그렇기 때문에 장비의 스트레스를 정확하게 분석하여 신뢰할 수 있고 안전한 지 확인해야합니다.

분석 방법

정유 장비에서 스트레스를 분석하는 가장 일반적인 방법 중 하나는 분석 방법을 통한 것입니다. 이들은 수학적 방정식과 이론을 기반으로합니다. 예를 들어, 탄성 이론은 종종 간단한 구조에서 응력과 변형을 계산하는 데 사용됩니다. 방정식을 사용하여 파이프 또는 용기가 특정 하중 하에서 어떻게 변형되는지 파악할 수 있습니다.

후프 응력 공식은 전형적인 예입니다. 원통형 용기의 원주 방향으로 응력을 계산하는 데 사용됩니다. 공식은 σ = pd/2t이고, 여기서 σ는 후프 응력, p는 내부 압력, d는 용기의 직경이며, t는 벽의 두께입니다. 이 간단한 방정식은 내부 압력으로 인해 용기가 얼마나 많은 스트레스를 받는지에 대한 좋은 아이디어를 제공합니다.

또 다른 분석 방법은 빔 이론의 사용입니다. 정유 장비의 지지대 또는 프레임을 설계 할 때 빔 이론을 사용하여 굽힘 응력 및 전단 응력을 계산할 수 있습니다. 이를 통해 지지대가 장비를 실패하지 않고 보관할 수있을 정도로 강력한 지 확인하는 데 도움이됩니다.

그러나 분석 방법에는 한계가 있습니다. 그들은 단순한 형상 및 하중 조건에 적합하지만 불규칙한 모양 또는 비 균일 하중이있는 장비에서와 같이 상황이 더 복잡해지면 분석 방법이 충분하지 않을 수 있습니다.

유한 요소 분석 (FEA)

FEA는 유한 요소 분석 또는 FEA가 들어오는 곳입니다. FEA는 복잡한 형상 및 하중 조건을 처리 할 수있는 강력한 수치 방법입니다. 장비를 삼각형이나 사면체와 같은 작고 간단한 요소로 나눈 다음 각 요소의 동작을 분석합니다. 모든 요소의 결과를 결합하여 전체 장비의 응력 분포에 대한 자세한 그림을 얻을 수 있습니다.

FEA에서는 먼저 CAD (Computer -Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 정유 장비의 3D 모델을 만듭니다. 그런 다음 Young 's Modulus 및 Poisson의 비율과 같은 재료 특성을 정의하고 하중 및 경계 조건을 적용합니다. 그런 다음 소프트웨어는 각 요소의 응력과 변형을 계산하기 위해 방정식 세트를 해결합니다.

FEA의 가장 큰 장점 중 하나는 분석 방법에서 분명하지 않을 수있는 스트레스가 높은 영역을 보여줄 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 복잡한 내부 구조가있는 용기에서 FEA는 모서리 또는 관절 근처에서 응력 농도를 식별 할 수 있습니다. 이를 통해 스트레스를 줄이고 장비의 신뢰성을 향상시키기 위해 설계 수정을 할 수 있습니다.

그러나 FEA는 또한 도전이 있습니다. 결과를 설정하고 해석하려면 많은 계산 리소스와 전문 지식이 필요합니다. 모델 또는 입력 매개 변수의 작은 실수는 부정확 한 결과로 이어질 수 있습니다. 따라서 FEA를 효과적으로 사용하는 방법을 알고있는 경험이 풍부한 엔지니어가 필요합니다.

실험 방법

분석 및 수치 적 방법 외에도 스트레스 분석을 위해 실험 방법을 사용합니다. 일반적인 실험 방법 중 하나는 스트레인 게이지입니다. 스트레인 게이지는 재료의 변형 (변형)을 측정 할 수있는 작은 장치입니다. 우리는 임계 위치의 정유 장비 표면에 부착합니다. 장비가 하중 아래에있을 때, 스트레인 게이지는 전기 저항을 변경하여 측정하고 변형 값으로 변환 할 수 있습니다.

변형을 측정함으로써 재료의 응력 - 변형 관계를 사용하여 응력을 계산할 수 있습니다. 스트레인 게이지는 비교적 쉽게 설치하기 쉽고 실제 데이터를 제공 할 수 있습니다. 그러나 장비 표면의 변형 만 측정 할 수 있으며 온도 및 습도와 같은 요인에 영향을받을 수 있습니다.

또 다른 실험 방법은 광 탄력입니다. 이 방법은 스트레스가있을 때 광학적 특성을 변경하는 특수 재료를 사용합니다. 우리는이 광음성 재료에서 정유 장비의 모델을 만들고 하중을 적용합니다. 그런 다음 모델을 통해 편광 조명을 빛나면 응력 라인 패턴을 볼 수 있습니다. 이러한 패턴을 분석하여 모델의 응력 분포를 결정할 수 있습니다.

광탄성은 복잡한 구조에서 응력 분포를 시각화하는 데 좋습니다. 스트레스의 전반적인 패턴을 보여주고 장비를 통해 스트레스가 어떻게 전달되는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 시간이기도합니다. 소비하고 비용이 많이 듭니다. 주로 연구 개발 목적으로 사용됩니다.

올바른 방법을 선택하는 것이 중요합니다

올바른 응력 분석 방법을 선택하는 것은 몇 가지 요인에 따라 다릅니다. 장비의 기하학 및 하중 조건의 복잡성이 주요 요인입니다. 균일 한 하중이있는 간단한 장비의 경우 분석 방법이 충분할 수 있습니다. 그러나 복잡한 장비의 경우 FEA 또는 방법 조합을 사용해야 할 수도 있습니다.

비용과 시간 제약도 역할을합니다. 분석 방법은 비교적 빠르고 저렴하지만 FEA 및 실험 방법은 더 많은 시간과 비용이 많이들 수 있습니다. 결과의 정확성과 사용할 수있는 리소스의 정확도의 균형을 맞춰야합니다.

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우리는 분석 방법을 사용하여 장비의 응력을 빠르게 추정하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 필요한 경우 FEA를 사용하여보다 자세한 분석을받습니다. 또한 실험 테스트를 수행하여 결과를 검증합니다. 이 다중 방법 접근 방식은 정유소의 가혹한 조건을 견딜 수있는 장비를 설계하는 데 도움이됩니다.

얘기하자

정유 장비 시장에 있다면 대화를 나누고 싶습니다. 우리는 귀하의 특정 요구와 스트레스 분석 방법이 우리가 제공하는 장비가 신뢰할 수 있고 안전한 지 확인 할 수있는 방법에 대해 논의 할 수 있습니다. 새로운 정유소를 구축하든 기존 정유소를 업그레이드하든 우리는 도와 드리겠습니다. 따라서 주저하지 말고 정유소 장비 요구 사항에 대한 대화를 시작하십시오.

참조

• Timoshenko, SP 및 Goodier, JN (1970). 탄성 이론. 맥그로 - 힐.
• Zienkiewicz, OC, & Taylor, RL (2000). 유한 요소 방법 : 볼륨 1 : 기본. 버터 워스 - 하이네만.
• Dally, JW, & Riley, WF (1991). 실험 스트레스 분석. 맥그로 - 힐.