工业与信息化 TECHNOLOGY AND INFORMATION内浮盘与浮动出油装置受力分析研究张巧同 北京中航油工程建设有限公司 北京 100621摘 要 内浮盘与浮动出油装置的安全运行目前已成为航油系统重点关注的问题，通过建立内浮盘与浮动出油装置理论受力模型，分析计算得出上、下浮管的相对运动关系以及顶端弯头的受力变化情况，为进一步研究两者之间的安全运行提供了理论依据。关键词 内浮盘；浮动出油装置；受力分析随着民航供油工程建设的飞速发展，越来越多的机场供油图所示，假设在上升过程中浮动出油装置的吸入口相对于内浮顶工程中航煤储罐采用了内浮盘装置，并通过与之联动的浮动出位置不变， L0为常数，根据图2可以得出如下几何关系模型：油装置往外发油；两者的运行工况的统一性、协调性直接决定H=L1sinα+L2sinβ了民用机场供油的安全可靠性。L0=L1cosα−L2cosβ通常情况下，航煤储罐的内浮盘和浮动出油装置由不同的供应商供货，而且从设备本身的运行来看也是的，设备运行的浮力设计计算也是分开的，再加上系统在运行过程中会根据工况的变化对设备运行有一定的影响，导致在航油系统机场油库出现了浮动出油装置撞坏内浮盘的现象，引发了安全事故。因此对航油系统航煤储罐内浮盘与浮动出油装置受力情况的研究就显得尤为重要，只有从最基本的受力分析入手，了解两者在共同运行过程中的受力情况，才能逐步找到后续解决问题的突破口。1 内浮盘简介图1 浮动出油装置简图内浮盘是漂浮在油罐液面上随油品上下升降的浮动顶盖。对于非线性方程组，可以求解在某个高度H的条件下的α和采用内浮顶油罐储存甲类和乙A类油品可以减少油品蒸发损耗β的角度采用Newton-Raphson方法进行求解，该方法是由Newton85％以上，减少油气对空气的污染；同时，也减少了空气对油首先提出，后经英国人Raphson改进的一种迭代法。令：品的氧化，保证了油品质量，此外对保证储油安全也非常有利。内浮盘有多种结构形式，目前，机场油库油罐使用的内浮构造向量函数F(x)的Jacobi矩阵：盘主要为铝合金组装式浮盘[1]。 2 浮动出油装置简介构造迭代函数：油罐浮动出油装置适用于各类卧式、立式储罐使用，其一端连于油罐底部出油短管上，另一端由浮筒吊在液面下，并随液面升降而上下浮动，始终抽取表面层燃料。由于水分、杂质记x(k+1)=x(k)+∆x(k)迭代式：，给定初值x(0)Raphson，得到Newton-受重力场的沉降作用，上层燃油的水分和杂质始终低于底部油层。因此，航油系统使用浮动出油装置，抽取上层燃料，能保证发出较洁净的燃料，确保飞机油品安全，同时也延长下游净以在国内某机场使用的DN500浮动出油装置为例进行计化设备的使用寿命。算，取L0=6m，L1=13.06m，L2=6.53m，应用Newton-Raphson3 内浮盘与浮动出油装置作用力分析迭代法计算出高度H在0～13m变化范围的上浮管角度α和下浮对于浮动出油装置，其吸入口随内浮顶的升降而升降，吸管角度β变化情况如图2所示。入口相对于内浮顶的位置不能改变，整个结构包含两根浮管和两套旋转接头。双摆臂浮动出油装置相对于单摆臂浮动出油装置有如下特点：①装置结构受力复杂。双摆臂的浮动出油装置结构不仅增加的一个摆臂和一套旋转接头，同时其顶端弯头也不再是自由端，受内浮顶约束受力情况复杂。②浮力配置要求苛刻。单摆臂浮动出油装置对浮力配置比较宽松，只要浮力足以提升浮动出油装置就可以，而双摆臂浮动出油装置的浮力配置要求苛刻，不仅要满足提升浮动出油装置的要求，而且浮力配置后的浮动出油装置对内浮顶的作用力必须在内浮顶所能承受力的很小范围内。3.1 几何关系模型浮动出油装置顶端弯头上升到H高度时的几何关系图如下图2 浮动出油装置上、下浮管角度图112 科学与信息化2019年11月下 TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化3.2 内浮顶浮动出油装置的浮力配置和β以后，可以对浮动出油装置进行受力分析。在计算出浮动出油装置吸入口不同高度的上下浮管角度α浮动出油装置整体受力分析模型如图3所示。图3 浮动出油装置受力分析模型上浮管的受力分析模型如图4所示。图4 上浮管受力分析∑MB=0，得GL从设计上考虑，要求浮动出液装置与浮盘间的相互作用力222cosβ+G4L2cosβ=F拉YL2cosβ+F浮3D3cosβ−F拉XL2sinβ最小，但是，为了避免浮动出油装置浮力过剩或因旋转接头的∑FY=0，得阻力导致顶坏内浮顶，浮动出油装置应始终具有一定的对内浮顶向下拉的作用力。下面仍以机场油库大量使用的DN500内浮顶油罐浮动出油装∑FX=0，得置为例进行计算，浮动出油装置和介质的已知条件如下表所示：上浮管重量146kg下浮管重量292kg旋转接头重量70kg铝弯头重量44kg顶端弯头重量84kg浮子重量23kg浮子容积229L燃油密度0.775～0.84kg/L上浮子：4m，距中间旋转接头中心轴浮子安装位置中间浮子：9m，距底部旋转接头中心轴下部浮子：5m，距底部旋转接头中心轴此时顶端弯头的受力变化规律应为先增大后减小。4 计算结果分析5 结束语通过计算，随着浮动出油装置的上升，顶端弯头的受力下通过系统分析了内浮盘与浮动出油装置的受力，了解了浮降，对内浮盘的作用力减小。同时，顶端弯头的水平方向作用力动出油装置上、下浮管的运动规律，上、下浮子的安装位置对变化较大，随着浮动出油装置的升高逐渐减小，而上述计算结果浮动出油装置受力的影响以及顶端弯头的受力变化情况，对后没有考虑顶端弯头连接钢丝绳的长度，如果考虑顶端弯头连接钢续内浮盘与浮动出油装置安全运行研究提供了理论计算依据。丝绳有1m的长度，则浮动出油装置上、下浮管上升的规律为：在上升的开始阶段，只有上浮管上升，而下浮管不动，当上浮管参考文献上升到一定高度，上浮管开始提升下浮管，此时顶端弯头的拉力[1] 葛亮,高广平.某内浮顶罐浮盘损坏原因分析与防范措施[J].内蒙继续增大，当增大到一定程度时下浮管开始随上浮管一起上升，古石油化工,2015,(19):102-103.科学与信息化2019年11月下 113
