申请/专利权人：国家石油天然气管网集团有限公司;国家管网集团东部原油储运有限公司;徐州金桥石化管道输送技术有限公司

申请日：2022-04-19

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114925497B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F113/14;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.09.06#实质审查的生效;2022.08.19#公开

摘要：本发明公开了一种π型原油管道跨越结构清管载荷计算方法，包括重力载荷计算、摩擦力载荷计算和冲击力载荷计算。本π型原油管道跨越结构清管载荷计算方法主要考虑清管过程中随着清管器的运行，清管器前方污物段的油水比例、污物段长度等参数的变化对清管载荷所产生的影响，能够精确计算出原油管道在清管过程中所受到的载荷，能够实现对π型跨越结构在清管过程中承受的载荷进行理论计算，将不同时间下的π型原油管道跨越结构的管道结构尺寸、运行参数及清管器相关参数分别代入公式，即可得到定量数据，并可根据定量数据形成整个清管过程的载荷‑时间曲线，进而能够为π型跨越结构清管安全性评价提供理论基础和数据支持。

主权项：1.一种π型原油管道跨越结构清管载荷计算方法，其特征在于，包括重力载荷计算、摩擦力载荷计算和冲击力载荷计算；a重力载荷计算：重力载荷包括清管器重力和前方污物段的重力两部分，且在清管器运动过程中，清管器重力分量会随着原油管道起伏而变化，因此需将π型原油管道分为水平段和上下坡段；清管器位于π型原油管道的水平段内时，清管器和前方污物段对管道产生的重力载荷为FG＝mp+mlg＝[mp+aρo+bρwAL]g式中：mp为清管器的质量，单位kg；ml为污物段的质量，单位kg；g为重力加速度，单位ms2；a为污物中含油的比例；b为污物中含水的比例；ρo为油相的密度，单位kgm3；ρw为水相的密度，单位kgm3；A为管道的横截面积，单位m2；L为污物段的长度，单位m；清管器位于π型原油管道的上下坡段内时，清管器和前方污物段对管道产生的重力载荷为FG＝mp+mlgcosθ＝[mp+aρo+bρwAL]gcosθ式中：θ为管道倾角；b摩擦力载荷计算：摩擦力产生的载荷为Ff＝λFc式中：Ff为清管器与管壁的摩擦力，单位N；λ为清管器与管壁的摩擦系数；Fc为挤压力，单位N；挤压力Fc的计算公式为：Fc＝nPcAc式中：Ac为清管器与管壁间的接触面积，单位m2；n为皮碗数量；Pc为清管器与管壁间的接触应力，单位Pa；而Pc与Ac的计算公式为 式中：Ep为清管器弹性模量，单位Pa；d为管道直径，单位m；ε为清管器材料的泊松比；δ为清管器变形带平均高度，单位m；dp为清管器直径，单位m；h为清管器与管道接触产生的变形量，单位m；c冲击力载荷计算：清管器对管道的冲击力为 式中：FS1为清管器对管道的冲击力，单位N；mp为清管器的质量，单位kg；vp为清管器的运行速度，单位ms；r为弯头的曲率半径，单位m；前方污物段对管道的冲击力为： 式中：FS2为污物段对管道的冲击力，单位N；ml为污物段的质量，单位kg；vl为污物段的运行速度，单位ms；r为弯头的曲率半径，单位m；a为污物中含油的比例；b为污物中含水的比例；ρo为油相的密度，单位kgm3；ρw为水相的密度，单位kgm3；A为管道的横截面积，单位m2；L为污物段的长度，单位m；则总冲击力为：FS＝FS1+FS2式中：FS为总冲击力，单位N；FS1为清管器对管道的冲击力，单位N；FS2为污物段对管道的冲击力，单位N；则π型原油管道跨越结构清管载荷表示为Fn＝FG+FS+Ff式中：Fn为清管载荷；FG为重力载荷；FS为冲击载荷；Ff为摩擦力载荷。

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