管道吊装下沟可行性分析方法及系统与流程

本发明涉及油气管道铺设，尤其涉及一种管道吊装下沟可行性分析方法及系统。

背景技术：

1、随着社会经济的发展，对能源的需求增加，石油石化企业逐步增多，输油、输气等金属管道的需求量也在不断增加。管道吊装下沟过程对管道和焊缝的受力、变形情况影响最为严重，甚至会导致焊缝的失效和钢管的严重变形。

2、管道在吊装(下沟)过程中将承受弯曲和轴向应力作用，在不合理的吊装应力下，管道焊缝及母材发生塑性变形，特别是焊缝在低温吊装应力下将有形成裂纹的可能性，甚至导致断裂。

3、目前国内外施工标准中没有管道吊装下沟过程受力分析的相关内容。相关研究仅仅局限于平面静态应力分析，对管道三维状态的复杂受力情况(弯矩、扭矩)未作分析。如何确保管道在合理应力下吊装下沟，保证管道及焊缝的安全性，对于确保试验段及后续管道的建设具有至关重要的意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种管道吊装下沟可行性分析方法及系统。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种管道吊装下沟可行性分析方法，包括：根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道-管沟作用模型；基于预设起吊方案对所述管道-管沟作用模型进行参数配置，基于所述管道-管沟作用模型调用有限元fea对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性。

3、为解决上述技术问题，本发明还提供一种管道吊装下沟可行性分析系统，包括：模型构建模块、模拟分析模块和可信性分析模块；

4、模型构建模块用于根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道-管沟作用模型；模拟分析模块用于基于预设起吊方案对所述管道-管沟作用模型进行参数配置，基于所述管道-管沟作用模型调用有限元fea对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；可行性分析模块用于基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性。

5、为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述技术方案提供的管道吊装下沟可行性分析方法。

6、为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行上述技术方案提供的管道吊装下沟可行性分析方法。

7、本发明的有益效果是：通过构建管道管沟作用模型，对管道的下沟过程进行模拟分析，基于模拟分析结果和预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定预设起吊方案的可行性，对管道能否成功下沟进行有效预判，能够有效指导管道下沟过程的施工过程，避免吊装下沟过程中伤人及设备损伤。

8、本发明附加的方面及其优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

技术特征：

1.一种管道吊装下沟可行性分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道-管沟作用模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述管道几何模型和所述管沟计算模型基于面-面接触算法构建管道-管沟作用模型，公式如下：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设起吊方案对所述管道-管沟作用模型进行参数配置，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述管道-管沟作用模型调用有限元fea对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调用有限元fea模拟计算管道吊装下沟过程，遵从薄壳理论的基本假设，采用壳体分析模型计算输出管道位移、管道变形以及吊点位置位移和吊点位置反作用载荷。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述模拟分析结果和所述预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定所述预设起吊方案的可行性，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述模拟分析结果和所述最大吊绳偏斜角度和最大起吊力矩确定所述预设起吊方案中每一台吊管机是否具备起吊安全偏角和安全力矩，包括：

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述吊管机的最大吊绳偏斜角α计算公式如下：

10.一种管道吊装下沟可行性分析系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种管道吊装下沟可行性分析方法、系统、存储介质及设备，方法包括：根据管道几何模型和管沟计算模型基于接触算法构建管道‑管沟作用模型；基于预设起吊方案对管道‑管沟作用模型进行参数配置，基于管道‑管沟作用模型调用有限元FEA对管道吊装下沟过程进行模拟计算分析，得到模拟分析结果；基于模拟分析结果和预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定预设起吊方案的可行性。本发明通过构建管道管沟作用模型，对管道下沟过程进行模拟分析，基于模拟分析结果和预设起吊方案中各起吊机的属性信息确定预设起吊方案的可行性。能够有效指导管道下沟过程的施工过程，避免因下沟吊管机设置错误而造成下沟失败，出现伤人及设备的损伤。

技术研发人员：余东亮,杨川,戴联双,冯庆善,轩恒,王爱玲,王晔,苏鑫,雷智杰,李洪涛
受保护的技术使用者：国家石油天然气管网集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15