[发明专利]用于管道支撑设计的系统和方法

说明书

提供了管道应力分析系统（200）。管道应力分析系统（200）获得与一个或多个管道（702）相关联的管道数据，使用数学模型基于管道数据生成管道应力，基于管道应力获得数学系数，并使用数学系数生成一组更新的管道应力。该组更新的管道应力用于以时间和成本有效的方式设计管道（702）的支撑结构（701）。

本发明涉及基于诱导应力的估计来设计用于管道的支撑结构。

通常在发电厂中用于管道布置的支撑结构包括动态夹具。图1图示目前技术水平的支撑结构100的透视图，该支撑结构100支撑管101。如图1中示出的，目前技术水平的支撑结构100包括标准动态夹具102，该标准动态夹具102通过一对支持构件103和104（称为支柱）被保持在管道101周围的位置中。已知这种支撑结构100在管道-耳轴接口105处诱导少量的应力。然而，这种支撑结构100的设计和制造是昂贵，费时且劳动密集的。可替代地，用于支撑结构的焊接附接几何结构对于本领域技术人员也是已知的。然而，这样的焊接几何结构会在管道附接界面中诱导大量应力，在设计支撑结构的时候，要求准确估计并考虑所述大量应力。

本领域技术人员已知的用于估计用于管道的支撑结构中的诱导应力的常规方法和系统包括严格的有限元分析方法。有限元分析方法虽然准确，但仍要求根据具体情况来执行，由此导致昂贵且费时的估计诱导应力和设计支撑结构的过程。可替代地，使用诸如WRC-297（焊接研究理事会公告-297号）之类的方法来估计机械部件中的诱导应力。然而，这样的方法不能在较高的诱导应力水平下提供估计的准确性，由此导致不准确的估计，从而导致支撑结构的错误设计。

因此，本发明的一个目的是提供一种管道应力分析系统和方法，该系统和方法准确地估计设计可靠的管道支撑结构所要求的诱导应力，而不增加消耗的成本和时间。

本发明中公开的管道应力分析系统和方法通过以下来实现上述目的：基于使用常规统计模型估计的管道应力获得数学系数并基于数学系数更新这些管道应力，更新的管道应力被用于设计一个或多个管道的支撑结构。

根据本发明，提供了一种管道应力分析系统。在本发明的一个方面中，管道应力分析系统被安装在用户设备上并且可由用户设备访问，该用户设备例如是个人计算设备、工作站、客户端设备、启用网络的计算设备、任何其他合适的计算装备、以及多台计算机装备的组合。在本发明的另一方面中，管道应力分析系统可在用户设备上下载和使用，并且被配置为基于网络的平台，例如，托管在服务器或服务器网络上的网站，和/或在云计算环境中实现。在本发明的又一方面中，管道应力分析系统包括非暂时性计算机可读存储介质和通信耦合到非暂时性计算机可读存储介质的至少一个处理器。如本文中使用的，“非暂时性计算机可读存储介质”指代除暂时性传播信号以外的所有计算机可读介质，例如，非易失性介质、易失性介质和传输介质。非暂时性计算机可读存储介质被配置为存储由管道应力分析系统的模块定义的计算机程序指令，所述管道应力分析系统包括例如数据接收模块、第一数学模型、第二数学模型和应力优化统计模型。处理器被配置为执行定义的计算机程序指令。

数据接收模块获得与一个或多个管道相关联的管道数据。根据本发明的优选实施例，管道数据与发电厂的一个或多个管道相关联。在本发明的一个方面中，“管道数据”指代与要由支撑结构支撑的管道相关联的物理数据。在本发明的这个方面中，物理数据包括每个管道的外径、壁厚、长度和材料。在本发明的另一方面中，“管道数据”指代与支撑结构相关联的物理数据。在本发明的这个方面中，物理数据包括支撑结构的外径、壁厚、长度和材料。在本发明的这个方面中，支撑结构被配置为耳轴管。在本发明的又另一方面中，“管道数据”指代影响支撑结构和管道的外部因素。在本发明的这个方面中，外部因素包括施加在支撑结构上的机械负荷、施加在管道上的机械负荷、管道的内部压力以及管道的内部温度。根据本发明的实施例，数据接收模块从一个或多个外部源获得管道数据，所述外部源包括存储管道和仪表图、管道材料数据库、管道数据表、管道标准、管道代码等的仓库。根据本发明的实施例，管道应力分析系统包括用于存储所获得的管道数据的管道数据库。