署恒木，魏升龙，杨 远，宋作苓，潘秀珍

(1.中国石油大学储运与建筑工程学院，山东青岛 266580;2.北京石油化工工程有限公司西安分公司管道室，陕西西安 710075)

在高架火炬管的分析中，一般考虑火炬的回火、热辐射、排放量及壁厚强度等方面的设计［1-2］，未考虑稳定性因素。而且关于管道强度分析的文献［3-10］也只考虑管道内压所引起的管道环向变形和环向应力，并未考虑内压对管道稳定性的直接影响。在工程中确实发生过塔架系统结构破坏的情况，引起火炬塔架系统倒塌的原因是管道内部的流体压力引起管道的失稳破坏造成的。流体内压对管道稳定性的直接影响不能忽略［11］，因此在考虑内压情况下，对高架放空火炬的稳定性分析非常必要。笔者以苏里格气田第四处理厂的放空火炬系统为研究对象，分别利用能量法和有限元分法对其进行稳定性分析，得到稳定破坏的临界条件。

1 火炬管临界屈曲时的能量平衡方程

图1为火炬管与塔架示意图及火炬管与塔架之间的约束图。

图1 火炬管与塔架示意图及火炬管与塔架之间的约束Fig.1 Schematic diagram of flare and tower，constraint between flare and tower

图2为火炬管的力学模型、屈曲图及微弯的气柱。火炬管上端自由、下端固定;将火炬与塔架之间的实际约束方式简化为弹簧约束，弹簧约束比简支端约束更接近实际约束情况。得到弹簧的弹性系数十分困难，提出了一种简便有效的方法，即通过有限元分析得到结构的约束弹簧系数。设火炬管上端受到的实际作用力的合力为轴力N;管内外均有气体存在，重度分别为γi、γo;管上端内外气体压力分别为pi与po;内外圆的截面面积分别为Ai与Ao，q为单位长度火炬管的重力。……