水壓的案例
淺談海外長輸油氣管道工程水壓試驗(yàn)“試壓包”的編制
淺談海外長輸油氣管道工程水壓試驗(yàn)“試壓包”的編制
馮成功 洪亮 張恒 王春梅
（中國石油天然氣管道第二工程公司，徐州 221008）
摘要：本文以阿聯(lián)酋阿布扎比原油管道工程為例，詳細(xì)介紹了海外高端油氣市場長輸管道水壓試驗(yàn)試壓包的概念及主要組成部分，分析了編制試驗(yàn)包的工作流程，及試壓包各組成部分的詳細(xì)內(nèi)容和試壓包的檔案管理注意事項(xiàng)，對海外油氣管道工程水壓試驗(yàn)工作的開展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，有一定借鑒價值。
關(guān)鍵字：管道 水壓試驗(yàn) 試壓包 編制
0 引言
2008年4月，在中東地區(qū)石油貿(mào)易中心阿聯(lián)酋，中石油承攬了至今最大的海外EPC總承包項(xiàng)目——阿布扎比原油管道工程（英文簡稱ADCOP）。由中石油管道二公司（英文簡稱SPCC）承擔(dān)其中307km 48"管線的施工合同。在這個石油行業(yè)的高端市場，業(yè)主的要求幾乎是執(zhí)行行業(yè)內(nèi)最為嚴(yán)格的施工規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，水壓試驗(yàn)作為長輸油氣管道試運(yùn)投產(chǎn)前最重要的一道工序，是對整個管道系統(tǒng)的管材質(zhì)量、管道螺旋焊縫或直焊縫焊接質(zhì)量、管道環(huán)縫焊接質(zhì)量等進(jìn)行的一項(xiàng)最終的綜合性檢驗(yàn)。在水壓試驗(yàn)開始前，承包商需編制試壓包，試壓包經(jīng)業(yè)主批復(fù)后，才能開始水壓試驗(yàn)工作。與國內(nèi)項(xiàng)目試壓包相比，海外項(xiàng)目的試壓包內(nèi)容更精確、豐富。水壓試驗(yàn)試壓包的編制工作與國內(nèi)工程存在著差異及特殊之處，有待于國內(nèi)項(xiàng)目管理者認(rèn)識和借鑒。
1 試壓包的概念及主要組成部分
試壓包是長輸油氣管道水壓試驗(yàn)前向項(xiàng)目第三方、監(jiān)理和業(yè)主遞交的申請開始實(shí)施管道水壓試驗(yàn)的一套資料。試壓包是關(guān)于試壓段落施工質(zhì)量及水壓試驗(yàn)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的資料匯總，可證明該試壓段落滿足水壓試驗(yàn)前業(yè)主要求的有關(guān)規(guī)定，可申請開始水壓試驗(yàn)工作。試壓包經(jīng)業(yè)主批復(fù)后，方可開始水壓試驗(yàn)工序。
展開 隔爆箱水壓試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計
摘 要：設(shè)計了礦用隔爆箱水壓試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)，使用AMESim軟件對液壓系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，得到壓緊端蓋的位移、速度和加速度曲線以及壓緊油缸的上、下腔壓力曲線，跟蹤并記錄了某礦用變頻器隔爆外殼的水壓試驗(yàn)過程。
關(guān)鍵詞：礦用隔爆箱水壓試驗(yàn)機(jī);液壓系統(tǒng)仿真;AMESim;
0 引言
某礦用隔爆外殼共四個門，分別使用四個液壓缸提供壓緊力。液壓缸分組分開動作，兩個上液壓缸為一組，兩個側(cè)液壓缸為一組。并且約定壓向箱體時，上液壓缸先動作，待壓到箱體表面后，側(cè)油缸再動作[1]。壓緊端蓋壓向箱體時應(yīng)動作緩慢以防止箱體產(chǎn)生不必要的變形，而考慮到被測箱體排水的時間，壓緊端蓋離開箱體時也不必快退，因此各個液壓缸在工作過程中的運(yùn)動速度較小[2]。本文的液壓系統(tǒng)負(fù)載等于箱體內(nèi)部承受的水壓，水壓為1 MPa時達(dá)到最大值為20 T。
1 擬定液壓系統(tǒng)圖
隔爆箱水壓試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)如圖1所示。設(shè)計的水壓試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)的速度較低，工作負(fù)載變化小，因此可以省去調(diào)速回路。兩組液壓缸使用四位三通手動換向閥即可完成換向。為防止上液壓缸和壓緊端蓋因自重而自行下落，調(diào)節(jié)單向順序閥8使液壓缸內(nèi)的背壓能支撐住活塞和壓緊端蓋，活塞就可平穩(wěn)地下落。當(dāng)換向閥6處于中位時，活塞就不會自行下落，最后考慮壓力控制回路，系統(tǒng)靠溢流閥調(diào)節(jié)壓力[3]。另外，使用卸荷閥，在液壓泵不停止轉(zhuǎn)動時，使其輸出的流量在壓力很低的情況下流回油箱，以減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長泵和電機(jī)的壽命[4]。
展開 紡織品防水測試篇 - AATCC 127耐靜水壓測試
耐靜水壓指標(biāo)是防水透濕織物的重要指標(biāo)之一。靜水壓指水通過織物時所遇到的阻力，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，織物承受持續(xù)上升的水壓，直到織物背面滲出水珠為止，此時，測得的水的壓力值即為靜水壓。織物能承受的靜水壓越大，防水性或抗?jié)B漏性越好。針對于不同的織物材料，會有不同的測試方法。
測試原理：
試樣被固定在標(biāo)準(zhǔn)面積的測試區(qū)域上，空壓機(jī)將0-5bar的空氣加入一個充滿蒸餾水的水罐中，將一定的壓力的水作用于試樣。可通過動態(tài)或靜態(tài)兩種方法進(jìn)行測試。
(1)動態(tài)法：通過測試一定升壓速率下未與水接觸的試樣的一面的滲出固定數(shù)量水珠時的壓力判定試樣的耐靜水壓性能。
(2)靜態(tài)法：通過測試一定靜水壓下，對試樣保持該壓力一定時間后的滲水情況來判定材料的耐靜水壓性能。
耐靜水壓測試儀測試法：
耐靜水壓測試儀一般用于戶外運(yùn)動服裝防水測試，防水面料測試，醫(yī)用防護(hù)服防護(hù)材料透液性，透血性測試。
展開 高速響應(yīng)光纖壓力傳感器FPI-HS在實(shí)驗(yàn)室水壓監(jiān)控中的作用
一般自來水水壓是0.7公斤左右，1MPa等于10公斤水壓。1MPa=10kg/平方厘米，MPa兆帕為新單位。依照自來水供水規(guī)范：龍頭水，一般認(rèn)為0.1Mpa=10米，國家規(guī)定的管網(wǎng)末梢供壓是0.14Mpa，更直觀地說，0.1MPa，就相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，管網(wǎng)末梢供壓是0.14Mpa，相當(dāng)于水龍頭離供水塔(池)有14米的高度。所以，家住的位置越高，水壓就會越低。
1.水壓與水的多少無關(guān)，只與水的深淺和密度有關(guān)系。（水越深，水壓大；密度越大，水壓越大），在實(shí)際生活中，家中水壓還受水管的彎折度的影響，彎折次數(shù)越多，水壓就會有所減小。
2.水越深處，水壓越大
3.在同樣的深度上，水壓對四周都有壓力
監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中應(yīng)用最多的系統(tǒng)之一，現(xiàn)在市面上較為適合的工地監(jiān)控系統(tǒng)是手持式視頻通信設(shè)備，視頻監(jiān)控現(xiàn)在是主流。 從最早模擬監(jiān)控到前些年火熱數(shù)字監(jiān)控再到現(xiàn)在方興未艾網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地變化。在IP技術(shù)逐步統(tǒng)一全球今天，我們有必要重新認(rèn)識視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展歷史。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)，到第二代基于“PC+多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)(DVR)，到第三代完全基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)(IPVS)。
推薦一款應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室水壓監(jiān)控中的光纖傳感器，由工采網(wǎng)從國外引進(jìn)的高質(zhì)量光纖壓力傳感器 - FPI-HS，該傳感器具備尺寸、精度高、不受EMI/RFI影響和耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。主要用于惡劣和危險環(huán)境下的一般工業(yè)應(yīng)用，通常這種惡劣和危險環(huán)境中存在很高的壓力。
光纖壓力傳感器 - FPI-HS主要特點(diǎn)：
傳感器信號診斷
兼容FOT-HERO
受震動影響有限
擴(kuò)展長度和連接不影響
傳感器標(biāo)定
溫度補(bǔ)償模塊
展開 
CFD學(xué)習(xí)：靜水壓與滲透壓有什么區(qū)別？
計算滲透壓
理想溶液的滲透壓可用下式計算：
π = iCRT
i 是 Vant Hoff 因子
C是溶液中溶質(zhì)的摩爾濃度
R 是通用氣體常數(shù)
T是溫度
靜水壓與滲透壓測量
那么，靜水壓力與滲透壓之間有什么區(qū)別？
讓我們看一個例子來說明差異。在體內(nèi)，靜水壓力確保血液循環(huán)，而滲透壓有助于交換體內(nèi)必要的液體。
靜水壓和滲透壓之間的另一個顯著區(qū)別是它們的測量方式。通過測量滲透壓，通常記錄溶液的濃度。滲透壓計用于測量滲透壓，而壓力計用于靜水壓力測量。負(fù)載壓力表、麥克勞德壓力表和活塞式壓力表等壓力表也用于測量靜水壓力。
滲透壓和靜水壓的應(yīng)用
靜水壓與滲透壓之間的差異在我們周圍的環(huán)境中很明顯；有許多基于這些原則的化學(xué)和生物過程。植物中的水分運(yùn)輸和使用鹽和糖保存食物只是滲透應(yīng)用的幾個例子。靜水壓力是導(dǎo)致帶有倒置容器的水冷卻器中水的流動和水力發(fā)電等許多因素的原因。
Cadence 的 CFD 工具套件可用于分析復(fù)雜系統(tǒng)中靜水壓力和滲透壓的影響。訂閱我們的時事通訊以獲取最新的 CFD 更新或?yàn)g覽 Cadence 的CFD 軟件套件，包括Fidelity和Fidelity Pointwise，以了解有關(guān) Cadence 如何為您提供解決方案的更多信息。
文章來源：CFD博客
展開 案例24-充氣滾動輪胎的靜水壓流體分析
主要用到了下列特點(diǎn)和能力：
• 使用具有負(fù)體積和正體積的靜水壓流體單元
• 氣體材料模型
• 加固
一個充氣滾動輪胎的瞬態(tài)分析將通過多個載荷步展示輪胎的變形。
簡介
對于包含流體-固體之間相互作用的耦合問題，靜水壓流體單元很適合計算流體體積和壓力。通過對靜水壓流體的建模，我們可以研究當(dāng)其包含在一個固體當(dāng)中對固體施加多種載荷時流體行為的變化。
這樣的分析在本案例的問題中很有用，能夠檢查在一個輪胎充氣和滾動過程中其內(nèi)部的空氣壓力、密度和體積的改變。另一個案例應(yīng)用是研究活塞在壓力缸移動過程中內(nèi)部氣體體積和壓力的改變。
汽車行業(yè)致力于改進(jìn)氣體燃燒效率和減小能量損耗，而兩者均受到車輛輪胎的滾動阻力影響。為了實(shí)現(xiàn)上述兩個目標(biāo)，準(zhǔn)確預(yù)測滾動變形輪胎內(nèi)部的氣體變化情況是十分必要的。
問題描述
一個三維輪胎模型充氣并在道路表面受壓，然后滾動過路面的一個隆起處。輪胎由超彈性材料和加固單元建模，內(nèi)部的空氣由靜水壓流體單元建模，當(dāng)載荷施加到輪胎時，監(jiān)控其壓力、體積和密度。
輪胎充氣到36psi，1ton壓力施加在車軸上來模擬車輛在該車軸上作用的質(zhì)量部分。
分析分為五個載荷步：
1. 施加重力載荷并設(shè)置空氣的參考溫度
2. 將輪胎充氣
3. 將輪胎移動到路面上
4. 移除位移和壓力邊界條件
5. 施加一個加速度邊界條件使輪胎滾過隆起處
載荷步1-4靜態(tài)加載，載荷步5為瞬態(tài)分析，來研究加載效應(yīng)對豎直加速度的影響。
建模：
為模擬實(shí)際情況，輪胎尺寸與P215/65R16/minivan的一個輪胎大致相同。輪胎使用不可壓縮超彈性材料模型，在實(shí)體單元內(nèi)部有加強(qiáng)單元，用于模擬輪胎結(jié)構(gòu)中的鋼加固。
展開 靜水壓梯度與邊界的協(xié)調(diào)問題 ￥60
靜水壓的設(shè)置與邊界的不協(xié)調(diào)問題是設(shè)置靜水壓過程中遇到最麻煩的問題，尤其是在需要模擬無限水域條件下，無返射邊界的設(shè)置與梯度設(shè)置的沖突問題。
ls-dyna通過邊界層的設(shè)置與調(diào)用相關(guān)的關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)，模擬無限水域的無返射邊界的設(shè)置。
對于實(shí)現(xiàn)靜水壓力有更搞得效率，減少運(yùn)行的時間，加快運(yùn)行的速度。
詳細(xì)k文件見后附件
人類探索海底世界需要克服多大水壓？ | 操作視頻
有報道稱人類對于大洋底部的探索還不如對于浩瀚星空的探索，讓人類無法接觸海底的根本原因是無法抵抗的水壓。人類的潛水設(shè)備在水底時會受到來自四面八方的擠壓力，即使結(jié)構(gòu)設(shè)計的再好也到不了最深的洋底。
為了展示水下的壓力對潛水設(shè)備的影響，我們繪制了一艘潛艇，觀察它在水下20M處的受力情況，并同時計算它在水下1KM處的受力。通過對比來展示水深帶來的壓力對潛艇內(nèi)部應(yīng)力的影響。
本例有限元分析關(guān)鍵步驟：
1.建立如何要求的三維模型
2.為模型添加帶表水深的相關(guān)坐標(biāo)系
3.設(shè)定潛艇的約束方式
4.設(shè)定水壓的作用力，注意要考慮水的不均勻壓力
通過分析可以了解到，對于潛艇來說：在水下20M處整體內(nèi)部應(yīng)力是比較小的，而水下1KM處明顯存在較大的應(yīng)力，具體數(shù)值大家可以動手使用探測工具獲得，詳細(xì)操作過程請查看以下視頻：
點(diǎn)擊觀看視頻
揭秘潛艇在水下20米與水下1米的受壓區(qū)別
展開 Lsdyna-靜水壓調(diào)節(jié) ￥1200
圖 1 靜水壓云圖
圖 2 不同深度凈水壓力
付費(fèi)內(nèi)容為模擬文件，附帶答疑服務(wù)。
LSDYNA load density depth 靜水壓設(shè)置
邊界條件是spc設(shè)置，靜水壓通過load-density-depth進(jìn)行模擬，有人說這個關(guān)鍵字和加速度不能同時用，但是我這個沒問題不知道啥原因
ls-dyna模擬流場壓力梯度（靜水壓） ￥30
靜水壓數(shù)值模擬
k文件見附件
基于ANSYS/LS-DYNA的深孔水壓爆破數(shù)值模擬k文件 ￥68
單孔徑向不耦合水壓爆破數(shù)值模擬。
按平面應(yīng)變問題來處理，單元厚度方向1mm。
模型10×10m，鉆孔直徑180mm，裝藥直徑120mm，不耦合系數(shù)1.5，耦合介質(zhì)分別為空氣和水，計算時長5ms。（炸藥采用初始體積分?jǐn)?shù)法建模，炸藥及巖石材料參數(shù)可利用k文件直接修改）
模型示意圖如下圖所示：
模擬結(jié)果如下圖所示：
mises應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果：
給水系統(tǒng)水壓水量和設(shè)備講解（PPT可下載）
資料下載
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基于LS-DYNA的初始靜水壓調(diào)試
內(nèi)容：
分別采用 *INITIAL_ALE_HYDROSTATIC 和*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC 對初始靜壓進(jìn)行調(diào)試
1.采用 *INITIAL_ALE_HYDROSTATIC 研究氣泡初始時刻靜水壓，但是邊界條件只能用pool-like邊界，即固定邊界
2.*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC 靈活度比*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC高很多，邊界可以定義流體的流入和流出，4周的邊界條件可以定義遠(yuǎn)場邊界。該邊界條件可以用于模擬開闊水域的無反射邊界條件。
結(jié)果：
1.首先是*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC結(jié)果
和官方公布的計算結(jié)果很相近了！
前邊提到，僅僅使用*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC只能用于pool-like邊界而不能用于遠(yuǎn)場邊界
（2）*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC+*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC
4。結(jié)論
采用*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC+*INITIAL_ALE_HYDROSTATIC相結(jié)合的方法可能是未來靜水壓力初始化的方向，該方法計算效率很高，但是建模需要添加邊界層！
展開 降雨強(qiáng)度及持時對邊坡穩(wěn)定性影響研究
邊坡除邊界位移條件限制外，還需設(shè)置孔隙水壓邊界條件。將邊坡前緣孔壓設(shè)置為零，降水滲透基底處孔隙水壓不為零，透水界線設(shè)置為離坡底位置10米處，其它區(qū)域設(shè)置為不透水界線。邊坡土體經(jīng)過雨水的滲透，會逐漸滲入土體內(nèi)部，導(dǎo)致土體飽和度增加，同時加大了孔隙水壓強(qiáng)。降雨強(qiáng)度為72h, 邊坡不同位置的孔隙水壓分布云圖。如圖2所示。
邊坡孔隙水壓沿深度逐漸減小，坡底處孔壓最高。邊坡最大孔隙水壓受降雨強(qiáng)度影響，降雨強(qiáng)度由5mm/h提高到10、15、20mm/h, 最大孔壓分別提高到107.5、109.7和110.9kPa。隨 著降雨強(qiáng)度的加大，邊坡安全系數(shù)在降雨持續(xù)72h內(nèi)逐步降低，見表2。這是因?yàn)榻涤杲档土似旅嫱馏w的抗剪強(qiáng)度。降雨強(qiáng)度增大，孔隙水入滲程度增大，導(dǎo)致土體的抗剪強(qiáng)度明顯降低。
表2 不同雨量強(qiáng)度下邊坡安全系數(shù)
不同降雨強(qiáng)度下邊坡等效塑性應(yīng)變云圖，如圖3所示。從圖中可以看出，降雨強(qiáng)度對邊坡塑性應(yīng)變有一定影響。在降雨強(qiáng)度不同的情況下，邊坡的失穩(wěn)區(qū)域從坡腳發(fā)展到坡頂，并形成連續(xù)近似圓弧的面，可視為滑動面。其中，15mm/h雨量強(qiáng)度下的斜坡塑性區(qū)貫穿的情況更為明顯。此外，隨著降雨強(qiáng)度的加大，邊坡最大塑性應(yīng)變也有所提高。例如，降雨強(qiáng)度為15mm/h時，邊坡可塑性應(yīng)變最大為4.306×10-1,而降雨強(qiáng)度為5和20mm/h時，邊坡塑性應(yīng)變最大為5.446×10-2和8.394×10-2。
圖2 雨量強(qiáng)度不同的邊坡孔壓分布情況
圖3 不同于下坡雨量強(qiáng)度應(yīng)變示意圖
2.2 降雨持續(xù)時間對邊坡滲流的影響
不同降雨持續(xù)時間情況下，邊坡孔隙水壓分布云圖，如圖4所示。隨著降雨持續(xù)時間的增加，邊坡孔隙水壓逐漸增大，同時受降雨持續(xù)時間影響的還有邊坡最大孔隙水壓。最大孔隙水壓在降雨持續(xù)7h后達(dá)到最大值104.3kPa。
展開 