Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

д = 0.8 У

(ЮЛЕ

где £/-нзгибпая жесткость трубы, Н-м; /)н -наружный лиамст( трубы, м; - коэффициент, зависящий от числа пролетов; 9 - расчетна» поперечная нагрузка, Н/м; т -отношение продольного сжимающего усилш. к критическому.

Применение виброгасителей целесообразно в тех случаях, когда умены шсние длпп пролетов переходов до величин, при которых не возникай резонансных колебаний, ие рационально по технпко-экопомнческим соображениям. Основны.мн способами борьбы с колебаниями надземных переходов Являются:

повышение демпфирования конструкции трубопровода и прп.южепи пнерциониых усилий в протпвофазс-механические способы;

устранение причин, вызываюшн.х ко.)ебания, аэродннампчсскнс; спо собы;

одновременное использование указанных способов: изменение частоты собственных ко.тебаннй путем устройства антивн- брационных связей.

Характеристики мехапнчески.х гасителей колебаний и некоторые дан- ные по аэродинамическим способам гашения колебаний приведены с реко- мондациях f341.

Прн прокладке трубопроводов па пучииистых грунтах возможно ncpc-j .иещенне опор под действием сил пучеипя. В статически определимых (од-нопролстных) системах вертикальные перемещенпя опоры не вызывают дополнительных напряжении. В многопролетных системах нри перемещении одной из опор возникают дополнительные изгибные напряжения. Их можно определить в соответствии с известными решениями д.-ш миогопролсгных балок при заданном перемсщеннн опоры.

Изгибающие моменты для опорного н пролетного сечения можно определить Но формулам:

4,39Е/Л 1,02£/4

--: i.2 = ---. (10 161,

где £/-~нзгнбная жесткость трубопровода; Д - относптельное вертикальное перемещение опоры вверх; I - расстояние между опорами.

Прп одновременном действии поперечной нагрузки и пучения изтбз-ющпе моменты суммируются. Обратим внимание на то, что изгибающий момент от поперечной нагрузки пропорционален квадрату расстояния между °1 пучения -обратно пропорц(юпаотен ква.чрату расстояния. Следовательно нужен пролет, при котором суммарный момент минимален. Суммарный момент

(10.17

где fe, и fez - коэффициенты, зависящие от расчетной схемы перехота и расчетного сечения - опорного или пролетного. Определим расстояние между опорами, соответствующее минимуму изгибающего момента при задан-пом перемещении. Минимуму соответствует условие dMldlQ Из ПО 171 выполнив дифференцирование, найдем i /.

Подставив (10.18) в (10.17), найдем минимальное значение изгибающего

момента

Afmin - 2 Vfc,fc2<?£/A- (10.19>

По предельному изгибающему моменту, определяемому условием (10.7). приравняв его AJmin, из (10.19) можно определить максимально допустн.уое пучение опоры, далее, по формуле (10.18) - максимально допустимый про,чст перехода. Если фактическое значение пучения опоры Л больше максимально допустимого, а, изменяя конструкцию, уменьшить его невоз-можпо, то необходимо усилить балочную копструкцнк). Если фактическое значснме пучения опоры .меньше предельно допусти.мого, то длину про.:1ста опредсчяют из усповпя (10.17), приравнивая этот момепт предель-иому, вычисленному по формуле (10.7).

§ 2. Расчет компенсаторов на воздействие температуры и вну1реннего давления

При заданном (принятом) расстоянии мсж..1у компенсаторами расчет компенсаторов сводится к выбору их геометрических параметров из условия восприятия перемещений прямолинейной части трубопровода, обусловленных воздействием те.\гисрагуры и пн)треннсго давления. Если компенсатор расположен в месте выхода под.емпого трубопровода па поверхность, то перемещение, иа которое должен рассчитываться компенсатор, скла.аы-вастся Из псре»1ешеинй соотвсгствующепл открытого участка и псрещеппя трубопровода в месте выхода его из грунта. При заданных (принятых) геометрических параметрах компенсатора расчет сводится к определению предельных перемещелий, воспринимаемых этим ком(гснсагоро.м. Опрсделяющиг пеличинон при этом является предельно допустимый уровень продольных напряжений.

Для определения продольных напряжений в компенсаторе от продольных перемещений вычислим его податливость, т. е. перемещение его конца от единичного усилия Н. Для общности решения рассмотрим трапецеидальный ксмпенсатор. Все принятые геометрические параметры колгпенсатора (о -угол поворота, р радиус оси изгиба отвода, /к -вылет компенсатора. 1и - длина ho.ikh) прелетав.чеиы на рнс. ЬО. Компенсатор Представляет собой систему, состоящую из круговых отводов и прямолннсйггьгх участков. Податливость его определяется так же, как для стержневой сн-стемы:

п п s,

Ojlj

(10.20)

где л-чис.ю участков, которое для схемы, изображенной на рис. 50,

а1Н = Г

Рис. 50. Схема трапсиеидального компслсатора

A A 2 6-

Phc. 51. Схемы компенсаторов

г=е,!„.„огГус"™" • -и-изгнба,ошнй мо-

m,x,""тегрирование в соответствин г формулой (10 201 по чу чим податлпьость для транецендального компенсатора "

б,, =.

рЗ ( За 4 cos а-- sin 2а - 4 j + lpa - 2р2 х

X (а cosa-1)]-Ь--- Г/~2р(1 -cosof 3/ (1 - cosa) -

О Sin CL

- Зр (1 - co.S а)] -1 l/ ~ 2pjl (1 cos а)], (10.21)

где * Hi - коэффициент уменьшения жесткости отвода; а - угол попорота.

Податливость П-образного компенсатора (рнс. 51. а) можно получить из (10-21), приняв угол поворота «=.ч/2 и выполнив преобразования:

(1,42рЗ 3,14р /2-2.28р20,67i - 1.34рЗ -J-

(10.22]

X (а-I-cos а - 1) 4-

Р ( За 4 cos а ~ i- sin 2а - 4) + Zpa 2р2/ х 1 . .

3 sin а

/к - 2рк - cos af + 3;р2 (1 cos af

-<Pл(I-cosa)Jj.

(10.23

к« « л/ (РИС. oJ,e), цодат.1ивость, как следует из (10.23):

6,,-=

2£/

(1,42рЗ 3.14р,/2 2.28plQ + 0,67/ - 1.34р

-2кРк-2Рк]. (10.24

Податливость Г-образного компенсатора, состоящего только из элемента 2 (см. рис. 51, г), опреде-тастся по формуле

5„ =

(3£/sina)

При а=я/2

{ЗЕ/)

(10.25)-

(10.26>

Отметим, что все формулы для частных случаев, потученные из общего решения, совпадают с формулами, приведенными в СНнП 11-45-75.

Обозначим продольное перемещение в месте примыкания трубопровода к компенсатору, т. е. по направлению единичного перемещения Н через Дк. Тогда распор компенсатора

Як = Ак/ба- (10.27>

Зная распор компенсатора при тех же допущениях, что и раиее, определяют максимальный изгибающий момент в сечении, наиболее удаленном от действия силы к-

1= ИуЛ--

(10.28)-

.\\аксимальные продольные напряжения, возникающие в отводе компенса- / тора, определяют с учетом коэффициента концентрации иапряженнй по формуле

<комп-=-7/Як- (10.29).

1Гб„

Фор-мулы и графики для определения коэффициента уменьшений жесткости km и коэффициента к01щентрацни напряжений для отводов в зависимости от гсо.метрнческих параметров приведены в гл. 15.

При определепин продольных перемещений следует учитывать внутреннее давление только при положительном температурном перепаде. В еоот-еегсгвин с преде.?ьны.ми состояниями, которые установлены нормами, предельная величина Окомп онрсдеяяется условием

ко„п<-г-(0Чц + <м),

(10 30>

"де - расчетное сопротивление, определяемое согласно СПиП 11-45-75; Окц - кольцевые напряжения от расчетного внутреинсго давления; (Тм - дополнительные продольные папряження в компенсаторе от изгиба под дей-ствием поперечных нагрузок.

Следует учесть, что нри онределеини [Окоип] по формуле (10 30) для компенсаторов, установленных на участках трубопроводов, работающих при «ало н.мсняющемся температурно-м режиме (на .шнейной части газопрово-лов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов), допускается согласно пор-мам принимать вместо расчетного сопротивления R2 нормативное сонротив-.тенне R2-

Расчет компенсаторов проводится в следующей последовательности. По (10.30) определяют предельную величину [ономп]- Далее, возможны два Подхода. Для принятой конструкции и известных геометрических параметров компенсатора определяют его податливость би, затем из (10.29) определяют его компенсирующую особенность Дк Эта величина, как следуег Из (10.29) и (10.30), определяется исходя из предельного состояния,

устанопленного нормами. По ко.\1Псисирующей способности определяют рас- стояние между компенсаторами. Второй подход основан на выборе пара-, метров компенсатора необходимой ко.мпснсирующей способиостн.

Для трубопроводов больншх диаметров продольные перемещения в ие\ Сте выхода подземного трубопровода на поверхность значительны. Этн пе- ремсщення рационально уменьшать, устраивая подземные компенсаторы- уноры.

§ 3. Пример расчета

Сравним компенсирующую способность ко-мпенсаторов - трапецеидального и П-образного, вьшолнепны.х из труб размером 1420x16,5 мм с применением отвода рк 5Dh=710 см. Геометрические размеры компенсаторов: Былет компенсаторов /к = 22 м, длина полки /и=9 м, для трапецеидального компенсатора угол поворота а=45° (а=я./4).

Вычисляем изгнбиую жесткость прямой трубы

за-а

2,1 Юя. [1424 -(142-2-1,65)]

= 3,76-1013 Н-см2.

Параметр отвода

1,65-710

[(142- 1.65)/2Р

= 0,238.

Коэффициент уменьшения жй*костн отвода прн Як<0.3

Я« 0,238

1,65

1,65

0,144,.

Подат..1ивость трапецеидального компенсатора по (10.21)

3,76 - 10"

0,144

710S

- 4 cos -

--Lsin2--4V1- 22002.710-4- - 2-7102.2200 х

2 4/ 4

(l-cosy

3sin

22003 -2-710»

--ЗХ

Податливость П-образного компенсатора по (1022)

- (1,42-710»-4--710-2200=-2,28-710-2200)+

Г U. 8 78-10» + 7.13-10- 4,8- \0«-Ь 2,22-10» - 1.37 X

3.76-10130,144

X lOiO-f 4,36-10«)-- 1.61-10-3 смШ.

равны:

„ ! J \т Н/см-,

9,44- 10-* 1

620 Н.см.

1.61-10-s

Из этого примера следует, что жесткость П-образвого компенсатора примерно в 1,7 раза меньше жесткости трапецеидального компепсатора. Это означает, что компенсирующая способность П-образиого компенсатора-бо.тыпе, чем трапецеидального с тем же вылетом. Это объясняется тем, что гтииы отводов, играющих опреде.пяющую роль в работе компенсаторов (прп прочих равных условиях), в трапецеидальном компенсаторе меньше, чем. в П-образном, в данном примере в 2 раза.

X 2200-71021 - cos-J-3-22002-7101 - cos- + 900-22002 - 2-710-22001 -cos-

3.76 - lOW

(3.58-102-0,685 + 2.7-109- 1,0910«) 0.94(1.06- 101»-1.8 x

0,144

X 10+ 2.86-108 -3,02-109) 4,36-109-2.01 - 10»] = 2

3,76 - 1013

X--? -1,855-10»+ 0.94-7.85-109-i 2,35-109 = 9.44-10-* cM.H.