 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，目前掌握此項生產(chǎn)技術(shù)的德國LEIFELD公司設(shè)計制造的世界最大強力旋壓機ST650H9100，其生產(chǎn)的產(chǎn)品最大規(guī)格為：
直徑800mm，反旋長度13000mm。多年前，我國也曾對大型強力旋壓機進行過科研立項一1.2MN大型數(shù)控強力旋壓機研制，但是由于我國缺乏如此大型旋壓機設(shè)計和制造經(jīng)驗，僅是從理論上進行過一些分析，最終沒有對其實際生產(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設(shè)計經(jīng)驗，開發(fā)研制了一臺立式三旋輪100T大型數(shù)控強力旋壓機，是我國目前自主研發(fā)的力能參數(shù)最大的旋壓機。
選用最經(jīng)濟的運行方式
法蘭片在管道運行過程中，要根據(jù)管道現(xiàn)狀、輸送油品的性質(zhì)和當(dāng)?shù)赜汀⑺?、電的資源情況，合理制定輸油方案，以求獲取最佳經(jīng)濟效益。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：對于環(huán)烷基稠油輸送，因其粘度高，設(shè)計人員往往選不到理想的輸油設(shè)備。經(jīng)科研和現(xiàn)場工業(yè)性實驗證明，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數(shù)的變化趨勢減小，大大改善了原油的流動性，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(中間基)原油設(shè)計，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有序化，以達到管道減阻的目的。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：目前國內(nèi)長輸管道上加注降粘、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降低5~7℃，牛頓流和非牛頓流之間的反常點降低3~5℃，為管道的冬季安全運行提供了保障條件。
美國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，是管道實現(xiàn)超(設(shè)計)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)計輸送彩南油時，由于其在最小啟輸量之下運行，所以設(shè)計運行方案為三天正輸，一天反輸，以保證管道安全運行。帶頸對焊法蘭在管道的實際運行過程中，反復(fù)對管道的輸油工況進行了核算，并進行了停輸再啟動實驗后，采用了在管道允許的安全停輸時間范圍內(nèi)間歇輸油的運行方式，避免了長時間的全線反輸，大大提高了管道的輸送效率，經(jīng)濟效益倍增。
(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，用電高峰期電價為0.45元//(kW·h)，用電低谷期電價為0.15元/(kW·h)，所以將該管道泵站的開泵時間和大排量輸油時間多安排在用電低谷期(凌晨0~8時)，大大降低了輸油成本。
(6)改造輸油泵，使其在高效區(qū)運行：由于部分管道的設(shè)計輸油能力大，實際輸量小，所以這些輸油管道往往不能滿負(fù)荷運行。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際輸量之間的不匹配關(guān)系，這些方法使輸油泵的工作點遠(yuǎn)離高效區(qū)，造成能量的浪費。例如克烏DN500輸油管道上的200D65*8輸油泵，額定揚程為520m，而管道實際運行需要的壓頭僅為280~340m。針對這種情況，拆除了該泵的兩級葉輪，改變了管路系統(tǒng)的工作點，系統(tǒng)效率提高13%。
拆減離心式泵葉輪級數(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)電機的輸人電流頻率，改變電機轉(zhuǎn)速，以改變泵的轉(zhuǎn)速，最終達到調(diào)節(jié)管路系統(tǒng)工作點，是最好的調(diào)節(jié)方法之一。在克獨DN350管道的四、六泵站，安裝了德國產(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，國內(nèi)的旋壓技術(shù)距離國內(nèi)航天、航空和兵器制造業(yè)用戶對大口徑無縫材國產(chǎn)化的目標(biāo)還有一定距離，縱觀強力旋壓技術(shù)、特別是大型強力旋壓裝備技術(shù)的現(xiàn)狀，需要在以下兩個方面做出努力。
(1)我國雖然逐步積累了生產(chǎn)各類鍛造壓機的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，旋壓技術(shù)在許多方面和鍛造壓力機有許多相似之處，但是也有一些差別。設(shè)計旋壓機時不能照搬其他壓力機的設(shè)計經(jīng)驗，必須結(jié)合自身特點有針對性分析。
(2)我國對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)該有所針對性。
因此，我們的研究目標(biāo)是實現(xiàn)對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力旋壓設(shè)備，實現(xiàn)大徑厚壁管件生產(chǎn)技術(shù)的國產(chǎn)化。
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