石油化工行業(yè)的CAE解決方案
隨著計算機軟件和硬件的發(fā)展，有限元方法在壓力容器、輸送管道、鉆井和采油工程中獲得越來越廣泛的應用。目前，有限元分析越來越成為石油化工行業(yè)工程項目設計和實施階段不可或缺的一個環(huán)節(jié)。通過進行有限元分析，可有效改進方案設計、提高工程質(zhì)量并降低成本。
壓力容器是石油化工行業(yè)的重要設備，安全性對于壓力容器的設計至關重要，在設計研發(fā)過程中常涉及到強度、穩(wěn)定性、疲勞壽命等多方面的工程問題。在傳統(tǒng)的設計中，為了提高設備的安全性，通常將壓力容器的壁厚等參數(shù)設置的較為保守，使得設計出來的容器笨重，且還浪費材料。隨著計算機技術水平的飛速發(fā)展，CAE仿真技術的日趨成熟，利用有限元軟件對容器進行仿真分析，并與試驗和經(jīng)驗相結(jié)合，獲得優(yōu)化的設計參數(shù)，從而使得設計的容器能夠滿足安全性能要求，同時也可以節(jié)省制造成本。
CAE技術在壓力容器、輸送管道中的應用包括：
- 壓力容器靜力分析：壓力容器整體強度、剛度分析；封頭、開孔及補強零件校核，壓力容器熱應力分析，法蘭連接螺栓強度分析；壓力容器穩(wěn)定性分析等。
- 壓力容器動力分析：模態(tài)分析、瞬時動力學分析、隨機振動分析、譜分析等。
- 管道、閥門、焊接接頭分析，如接管開口強度分析，方形排汽管道（容器）的強度/剛性分析；接頭熱應力疲勞和振動疲勞分析
鉆井設備、鉆井平臺有限元分析
由于海洋平臺所處的海洋環(huán)境十分復雜和惡劣，風、波浪、海流和潮汐及其他不確定載荷等各種動靜載荷往往對平臺安全構(gòu)成極大的威脅，因此海洋平臺的設計施工涉及到強度、剛度和疲勞壽命等問題，應用CAE技術，與理論、經(jīng)驗相結(jié)合，可有效提升研發(fā)設計能力，節(jié)省開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期并提高市場競爭力。
CAE技術在鉆井設備、鉆井平臺中的應用包括：
- 鉆井平臺，鉆機井架振動沖擊分析
- 旋轉(zhuǎn)機械和管道等的疲勞分析
- 巖石水力壓裂紋分析
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采油設備、采油工程有限元分析
采油工程中包括采油機械設備、桿管柱與封隔器裝置、井下泵與動力工具等配套設備。由于采油機械設備的工作條件惡劣、結(jié)構(gòu)受力復雜、要求無故障工作壽命長、自動化程度高等特點，用傳統(tǒng)的設計方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高性能配套采油設備設計的要求，隨著計算機硬件技術和CAE仿真分析技術的不斷完善，使得采用有限元技術進行采油工程設計表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。
- 套管與油管柱設計
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- 井口裝置、閥門與法蘭設計
- 油管與采油封隔器、卡瓦系統(tǒng)設計
- 井下電潛泵、水利活塞泵有桿泵管柱優(yōu)化設計
- 射孔完井
- 高壓注水強度
- 稠油熱采工程
- 套管損壞機理
