 大直徑薄壁管件法蘭片旋壓研究現(xiàn)狀
大直徑管件主要用于航空、兵器工業(yè)部門，目前掌握此項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)的德國(guó)LEIFELD公司設(shè)計(jì)制造的世界最大強(qiáng)力旋壓機(jī)ST650H9100，其生產(chǎn)的產(chǎn)品最大規(guī)格為：
直徑800mm，反旋長(zhǎng)度13000mm。多年前，我國(guó)也曾對(duì)大型強(qiáng)力旋壓機(jī)進(jìn)行過科研立項(xiàng)一1.2MN大型數(shù)控強(qiáng)力旋壓機(jī)研制，但是由于我國(guó)缺乏如此大型旋壓機(jī)設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，僅是從理論上進(jìn)行過一些分析，最終沒有對(duì)其實(shí)際生產(chǎn)。目前，中航工業(yè)北京航空制造工程研究所憑借多年的旋壓機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)研制了一臺(tái)立式三旋輪100T大型數(shù)控強(qiáng)力旋壓機(jī)，是我國(guó)目前自主研發(fā)的力能參數(shù)最大的旋壓機(jī)。
選用最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式
法蘭片在管道運(yùn)行過程中，要根據(jù)管道現(xiàn)狀、輸送油品的性質(zhì)和當(dāng)?shù)赜?、水、電的資源情況，合理制定輸油方案，以求獲取最佳經(jīng)濟(jì)效益。在克拉瑪依油田，主要采取的輸送方式有如下幾種。
(1)稠稀油混合輸送：對(duì)于環(huán)烷基稠油輸送，因其粘度高，設(shè)計(jì)人員往往選不到理想的輸油設(shè)備。經(jīng)科研和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性實(shí)驗(yàn)證明，在稠油中加人部分稀油之后，稠油的粘度和稀油的加人比例按雙對(duì)數(shù)的變化趨勢(shì)減小，大大改善了原油的流動(dòng)性，所以選用一般輸油泵即可正常輸送，加熱爐的負(fù)荷也可減少一半以上?？藶醭硐∮洼斔凸艿谰褪浅硐∮突燧敼に噾?yīng)用的成功典范之一?？藶踺斢凸艿涝瓰檩斔涂死斠?號(hào)(中間基)原油設(shè)計(jì)，沿線輸油泵均為DKS泵和D型泵，目前利用這些泵輸送稠油和0號(hào)油的混合(約各占50%)原油。
(2)磁化處理輸送：磁化處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)外原油開采和集輸處理過程中已得到較廣泛的應(yīng)用，其原理是由于原油中含有一定量的水，當(dāng)永久性磁鐵將其極化后，使其在管道內(nèi)形成有序排列，致使原油在管道中的流動(dòng)有序化，以達(dá)到管道減阻的目的。1994年，在克烏DN500管道上的701~702站間安裝了三套外磁式磁減阻器，磁場(chǎng)方向和管道輸油方向相同，輸油管道內(nèi)壁漏磁為50~30mT，使該段管道的摩阻降低了11%，每組處理效果可保持8h左右。該方法投資少、安裝方便、不耗能，是較理想的節(jié)能措施之一。
(3)加劑輸送：目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道上加注降粘、降凝、減阻等化學(xué)藥劑的輸送方法較多，克拉瑪依油田使用比較成功的有降粘降凝劑和減阻劑。其中與國(guó)內(nèi)一所大學(xué)研制開發(fā)的EP型降粘降凝劑加人到火燒山原油中后，可使火燒山原油的凝點(diǎn)降低5~7℃，牛頓流和非牛頓流之間的反常點(diǎn)降低3~5℃，為管道的冬季安全運(yùn)行提供了保障條件。
美國(guó)的北極型減阻劑加注到火燒山原油、彩南原油和石西原油中后，增輸和減阻效果都非常顯著，是管道實(shí)現(xiàn)超(設(shè)計(jì))負(fù)荷輸送的重要手段之一。
(4)在管道安全停輸?shù)幕A(chǔ)上間歇輸送：克烏DN350輸油管道在設(shè)計(jì)輸送彩南油時(shí)，由于其在最小啟輸量之下運(yùn)行，所以設(shè)計(jì)運(yùn)行方案為三天正輸，一天反輸，以保證管道安全運(yùn)行。帶頸對(duì)焊法蘭在管道的實(shí)際運(yùn)行過程中，反復(fù)對(duì)管道的輸油工況進(jìn)行了核算，并進(jìn)行了停輸再啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)后，采用了在管道允許的安全停輸時(shí)間范圍內(nèi)間歇輸油的運(yùn)行方式，避免了長(zhǎng)時(shí)間的全線反輸，大大提高了管道的輸送效率，經(jīng)濟(jì)效益倍增。
(5)避開用電高峰期輸油：在克烏輸油管道沿線泵站，用電多由地方供電系統(tǒng)供給，用電高峰期電價(jià)為0.45元//(kW·h)，用電低谷期電價(jià)為0.15元/(kW·h)，所以將該管道泵站的開泵時(shí)間和大排量輸油時(shí)間多安排在用電低谷期(凌晨0~8時(shí))，大大降低了輸油成本。
(6)改造輸油泵，使其在高效區(qū)運(yùn)行：由于部分管道的設(shè)計(jì)輸油能力大，實(shí)際輸量小，所以這些輸油管道往往不能滿負(fù)荷運(yùn)行。在輸油過程中，一般采用泵出口節(jié)流或打回流的方法來調(diào)節(jié)泵額定排量和管道實(shí)際輸量之間的不匹配關(guān)系，這些方法使輸油泵的工作點(diǎn)遠(yuǎn)離高效區(qū)，造成能量的浪費(fèi)。例如克烏DN500輸油管道上的200D65*8輸油泵，額定揚(yáng)程為520m，而管道實(shí)際運(yùn)行需要的壓頭僅為280~340m。針對(duì)這種情況，拆除了該泵的兩級(jí)葉輪，改變了管路系統(tǒng)的工作點(diǎn)，系統(tǒng)效率提高13%。
拆減離心式泵葉輪級(jí)數(shù)的方法與切削泵葉輪直徑的方法相比，前者拆除后在需要時(shí)可以重新安裝上使用，有可恢復(fù)性，靈活性也較大。
(7)利用變頻調(diào)速器：根據(jù)離心泵的相似工作原理，泵的轉(zhuǎn)速和排量成一次方的比值關(guān)系，和揚(yáng)程成二次方的比值關(guān)系，和軸功率成三次方的比值關(guān)系，所以利用變頻器來調(diào)節(jié)電機(jī)的輸人電流頻率，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，以改變泵的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到調(diào)節(jié)管路系統(tǒng)工作點(diǎn)，是最好的調(diào)節(jié)方法之一。在克獨(dú)DN350管道的四、六泵站，安裝了德國(guó)產(chǎn)的12脈沖6517136-SNJ20-3AAO-2型變頻調(diào)速器，將交流電的頻率從50Hz降到了38Hz，與泵出口節(jié)流方式相比，系統(tǒng)效率提高了35%。
目前，國(guó)內(nèi)的旋壓技術(shù)距離國(guó)內(nèi)航天、航空和兵器制造業(yè)用戶對(duì)大口徑無縫材國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)還有一定距離，縱觀強(qiáng)力旋壓技術(shù)、特別是大型強(qiáng)力旋壓裝備技術(shù)的現(xiàn)狀，需要在以下兩個(gè)方面做出努力。
(1)我國(guó)雖然逐步積累了生產(chǎn)各類鍛造壓機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，旋壓技術(shù)在許多方面和鍛造壓力機(jī)有許多相似之處，但是也有一些差別。設(shè)計(jì)旋壓機(jī)時(shí)不能照搬其他壓力機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，必須結(jié)合自身特點(diǎn)有針對(duì)性分析。
(2)我國(guó)對(duì)大直徑薄壁件的生產(chǎn)工藝研發(fā)有待提高，薄壁件不同于厚壁件，最大區(qū)別在于變形的失穩(wěn)問題，不能將生產(chǎn)厚壁件的工藝參數(shù)套用于薄壁件，應(yīng)該有所針對(duì)性。
因此，我們的研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)大直徑薄壁筒形件極限減薄旋壓，將筒形件直徑增大到800mm。并且研制生產(chǎn)相應(yīng)規(guī)格帶頸平焊法蘭管件的強(qiáng)力旋壓設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大徑厚壁管件生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。
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