架空管道补偿器是在架空管道系统中,为了避免架空管道运输气液体过程中由于温度变化而引起的应力破坏,根据管道热伸长量及应力的计算合理布置补偿的装置,它是用来补偿管道的热变形和介质流动作用而产生的应力。本论文以某化工园区的架空管道方形补偿器作为研究对象,根据架空管道补偿器在使用过程中的实际情况,系统完整地建立ANSYS有限元分析模型,并通过仿真模拟计算,得出相应的参数。将仿真数据与现场实验测试结果对比,判断方形补偿器的可靠性。论文旨在通过研究在役架空管道补偿器的安全风险状态,探索出一套能判断复杂补偿器系统实际安全状态的风险分析方法,为补偿器系统的安全运行提供保障。论文主要的研究内容和成果如下:(1)利用化工园区现有的管道尺寸数据,对补偿器进行理论设计,建立Solid Works 3D模型,并对设计完成的架空管道补偿器进行应力校核;(2)根据架空管道补偿器在使用过程中的实际约束状态和内部流动工况,虑重力、介质温度、介质流动对管道作用力等因素的基础上,利用有限元分析软件ANSYS建立符合实际的架空管道补偿器有限元分析模型;(3)通过对有限元模型划分网格和单元,对其进行求解计算,近似模拟真实环境的运行情况,对架空管道补偿器安全失效问题进行数值计算和研究,得到了架空管道方形补偿器的位移变形、轴力、剪力、弯矩及应力等参数情况,并找出这些参数的最大值及其位置。对管道的二次应力进行校核验算,判断了方形补偿器运行的可靠性;(4)对架空管道补偿器进行现场实验测试,研究了管道壁厚、支撑立柱的沉降、管道应力和管道振动情况对系统安全的影响,并将实验得到实验数据与数值模拟结果进行了对比验证;(5)利用贝叶斯网络的安全风险分析方法,对补偿器系统建立了风险分析模型,计算系统的失效概率和重要的风险因素,并提出了相应的安全改进措施。