[发明专利]一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法

说明书

本发明公开了一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法，涉及动力管道的安全控制技术领域，包括以下步骤：建立动力管道的应力分析模型，生成管道在单位载荷情况下，所有监测点的应力对照表；获取船舶航行过程中，管道受到的低周循环载荷和高周循环载荷的时间历程曲线；计算并绘制监测点的低周应力循环的累积频数表；计算管道的等效重力载荷因子；计算监测点的高周应力循环的累积频数表；合并监测点的低周应力循环的累积频数表和高周应力循环的累积频数表，得到完整的应力循环的累积频数表，以完成对船舶管道的监测点进行疲劳分析与校核，本发明能够减少传感器的设置，并避免传感器直接贴在危险点测量，间接完成对船舶动力管道任意区域的应力监测。

技术领域

本发明涉及动力管道的安全控制技术领域，具体涉及一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法。

背景技术

动力管道是能源系统中重要组成部分，承担着汽、水、油等工质输送和能量传递的任务，对能源系统来说至关重要。一般的，动力管道内部的工质存在较高压力，在交变载荷的作用下，一旦结构发生疲劳破坏，会导致大量工质泄漏，可能产生爆炸、火灾、中毒等严重的安全事故，造成巨大的经济损失。特别对于船舶能源系统，由于远离陆地，外部的救援力量无法快速到达事故区域，一旦船舶能源系统发生动力管道泄漏事故，产生的事故后果更为严重。为此，对船舶能源系统复杂动力管道上可能发生破坏的区域进行疲劳应力监测，对疲劳破裂危险进行预报显得尤其重要。

目前，现有的应力测量主要采用在测量点布置应力传感器的方式，测量比较直接。但是对于船舶管道系统，这种方法存在以下问题：一是船舶能源系统的动力管道复杂庞大，存在的可能发生疲劳破坏的区域较多，实现整个管路的应力监测需要设置大量传感器以及采集数据的导线，投资与维护成本高，布置空间也不允许；二是船舶舱室环境恶劣，高温、高湿、振动等环境并不适合应力传感器长期工作。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法，能够减少传感器的设置，并避免传感器直接贴在危险点测量，间接完成对船舶动力管道任意区域的应力监测。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

提供一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法，包括以下步骤：

建立动力管道的ANSYS应力分析模型，分别计算在各载荷形式的单位载荷下，监测点产生的应力值，并完成对所有监测点的计算，生成管道在单位载荷情况下，所有监测点的应力对照表，所述载荷形式包括压力、温度、摇摆和振荡；

在船舶不同用途的动力管道上均设置一压力传感器和温度传感器，并在船舶的船体上设置加速度传感器；

通过压力传感器、温度传感器和加速度传感器获取船舶航行过程中，管道受到的低周循环载荷和高周循环载荷的时间历程曲线，所述低周循环载荷包括压力和温度，所述高周循环载荷包括摇摆和振荡；

根据应力对照表和低周循环载荷的时间历程曲线，计算并绘制监测点的低周应力循环的累积频数表；

根据高周循环载荷的时间历程曲线和管道中心距船舶中心位置的距离，计算管道的等效重力载荷因子；

根据应力对照表和管道的等效重力载荷因子，计算监测点的高周应力循环的累积频数表；

合并监测点的低周应力循环的累积频数表和高周应力循环的累积频数表，得到完整的应力循环的累积频数表，以完成对船舶管道的监测点进行疲劳分析与校核。

在上述技术方案的基础上，分别计算在各载荷形式的单位载荷下，监测点产生的应力值时，具体包括以下步骤：

计算管道温度相对初始状态升高1℃时，监测点产生的等效应力值σ_0t；

计算管道内压相对初始状态升高0.1MPa时，监测点产生的等效应力值σ_0y；