[发明专利]一种传输深水大粒径物料的管道设计方法

说明书

本发明公开了一种传输深水大粒径物料的管道设计方法，包括以下步骤：确定传输管道结构；确定传输管道的预设性能参数和允许工作条件；计算传输管道环向应力σ_c；计算传输管道的壁厚t；计算传输管道受深水水流冲击的应力F_s；计算传输管道疲劳次数N₁；计算传输管道的使用寿命T₁；判断传输管道设计是否满足要求：满足设计要求，进行下一步骤；若不满足设计要求，则重新进行设计，直到得到满足设计要求的传输管道；完成传输深水大粒径物料的管道设计。本发明提供一种传输深水大粒径物料的管道设计方法，针对传输管道在水中的时刻经受水流冲击产生振动，计算出管道的使用寿命，从而判断管道是否符合设计要求的管道设计方法。

技术领域

本发明属于传输管道设计技术领域，具体涉及到一种传输深水大粒径物料的管道设计方法。

背景技术

随着深水资源利用的发展，在深水区管道传输很普遍，特别是传输深水区大粒径物料，这些物料粒径范围比较广，通常包括大比例的块石和一些杂物，而且所处的河段流速和水位变幅大，水较深。由于深水中的环境远比陆地复杂，需考虑材质、水流、水深等各种因素的影响，管道实际安装过程中难以临时改变，因此便需要在管道安装之前进行优良的设计，并且采用多节段的管道设计方式，便于拆卸同时也能保证管道在深水中的使用性能和使用寿命，目前的各种管道设计方法中，多数基于管道能否适应各种应力的作用进行设计，而基于使用寿命的设计方法较少。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种传输深水大粒径物料的管道设计方法，针对传输管道在水中的时刻经受水流冲击产生振动，计算出管道的使用寿命，从而判断管道是否符合设计要求的管道设计方法。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种传输深水大粒径物料的管道设计方法，包括以下步骤：

S1、确定传输管道结构；其中，所述管道包括外管和内管，所述外管和所述内管材质相同，且内管中嵌入单模光纤，所述管道分节，且节与节之间通过卡箍式连接器连接；

S2、确定传输管道的预设性能参数和允许工作条件：包括管道外径D、内径d、管道长度L、设计使用寿命T₀、管道用材屈服强度σ₁、抗拉强度σ₂、屈服强度安全系数η₁、抗拉强度安全系数η₂；其中，外管和内管材质一样，且单模光纤直径很小，计算中外管和内管看作整体一起计算；

S3、计算传输管道环向应力σ_c：

σ_c＝min(σ₁η₁，σ₂η₂)

其中，η₁取0.75，η₂取0.65；

S4、计算传输管道的壁厚t：

其中，p₁为传输管道内部压力，p₂为传输管道外部压力，t_c为传输管道预设壁厚腐蚀裕量；

S5、计算传输管道受深水水流冲击的应力F_s：

其中，E为传输管道材料弹性模量，A为传输管道受水流冲击时的振幅；

S6、计算传输管道疲劳次数N₁：

其中，m、n为与管道连接方式相关的系数；

S7、计算传输管道的使用寿命T₁：