[發明專利]一種船舶動力管道疲勞應力的監測方法

有效

• 申請號: 201910901092.3
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110646184B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 林原勝;柳勇;劉永生;白凡;廖夢然;趙振興;柯志武;馬燦
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01D21/02
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

本發明公開了一種船舶動力管道疲勞應力的監測方法，涉及動力管道的安全控制技術領域，包括以下步驟：建立動力管道的應力分析模型，生成管道在單位載荷情況下，所有監測點的應力對照表；獲取船舶航行過程中，管道受到的低周循環載荷和高周循環載荷的時間歷程曲線；計算并繪制監測點的低周應力循環的累積頻數表；計算管道的等效重力載荷因子；計算監測點的高周應力循環的累積頻數表；合并監測點的低周應力循環的累積頻數表和高周應力循環的累積頻數表，得到完整的應力循環的累積頻數表，以完成對船舶管道的監測點進行疲勞分析與校核，本發明能夠減少傳感器的設置，并避免傳感器直接貼在危險點測量，間接完成對船舶動力管道任意區域的應力監測。

技術領域

本發明涉及動力管道的安全控制技術領域，具體涉及一種船舶動力管道疲勞應力的監測方法。

背景技術

動力管道是能源系統中重要組成部分，承擔著汽、水、油等工質輸送和能量傳遞的任務，對能源系統來說至關重要。一般的，動力管道內部的工質存在較高壓力，在交變載荷的作用下，一旦結構發生疲勞破壞，會導致大量工質泄漏，可能產生爆炸、火災、中毒等嚴重的安全事故，造成巨大的經濟損失。特別對于船舶能源系統，由于遠離陸地，外部的救援力量無法快速到達事故區域，一旦船舶能源系統發生動力管道泄漏事故，產生的事故后果更為嚴重。為此，對船舶能源系統復雜動力管道上可能發生破壞的區域進行疲勞應力監測，對疲勞破裂危險進行預報顯得尤其重要。

目前，現有的應力測量主要采用在測量點布置應力傳感器的方式，測量比較直接。但是對于船舶管道系統，這種方法存在以下問題：一是船舶能源系統的動力管道復雜龐大，存在的可能發生疲勞破壞的區域較多，實現整個管路的應力監測需要設置大量傳感器以及采集數據的導線，投資與維護成本高，布置空間也不允許；二是船舶艙室環境惡劣，高溫、高濕、振動等環境并不適合應力傳感器長期工作。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種船舶動力管道疲勞應力的監測方法，能夠減少傳感器的設置，并避免傳感器直接貼在危險點測量，間接完成對船舶動力管道任意區域的應力監測。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

提供一種船舶動力管道疲勞應力的監測方法，包括以下步驟：

建立動力管道的ANSYS應力分析模型，分別計算在各載荷形式的單位載荷下，監測點產生的應力值，并完成對所有監測點的計算，生成管道在單位載荷情況下，所有監測點的應力對照表，所述載荷形式包括壓力、溫度、搖擺和振蕩；

在船舶不同用途的動力管道上均設置一壓力傳感器和溫度傳感器，并在船舶的船體上設置加速度傳感器；

通過壓力傳感器、溫度傳感器和加速度傳感器獲取船舶航行過程中，管道受到的低周循環載荷和高周循環載荷的時間歷程曲線，所述低周循環載荷包括壓力和溫度，所述高周循環載荷包括搖擺和振蕩；

根據應力對照表和低周循環載荷的時間歷程曲線，計算并繪制監測點的低周應力循環的累積頻數表；

根據高周循環載荷的時間歷程曲線和管道中心距船舶中心位置的距離，計算管道的等效重力載荷因子；

根據應力對照表和管道的等效重力載荷因子，計算監測點的高周應力循環的累積頻數表；

合并監測點的低周應力循環的累積頻數表和高周應力循環的累積頻數表，得到完整的應力循環的累積頻數表，以完成對船舶管道的監測點進行疲勞分析與校核。

在上述技術方案的基礎上，分別計算在各載荷形式的單位載荷下，監測點產生的應力值時，具體包括以下步驟：

計算管道溫度相對初始狀態升高1℃時，監測點產生的等效應力值σ_0t；

計算管道內壓相對初始狀態升高0.1MPa時，監測點產生的等效應力值σ_0y；