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 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Так как -104,3 < 166,3 и 235,9 < 350, т.е. неравенства (4.15) и (4.16) выполняются, то следовательно, недопустимые пластические деформации трубопровода отсутствуют.

Теперь выполним проверку общей устойчивости нефтепродуктопровода.

7.Для глинистого грунта по табл. 4.3 принимаем С=20 кПа,

8.Находим внутренний диаметр, площадь поперечного сечения металла трубы и осевой момент инерции:

4:-yh:.y..,i : (1 = 0,530-2-0,007 = 0,516 м2;

3,14

(0,530-0,51б) = 0,0115 м2;

J =.(0,530"-0,51б) = 39,3-10- Ml 64

9.Нагрузка от собственного веса металла трубы по формуле (4.24) q„ =0,95-78500 0,0115 = 857,6 Н/м.

Нагрузку от собственного веса изоляции принимаем равной 10% отя„,т.е. q„=85,8 Н/м. - г-!г .-м, ЧГ. " ---lU;;

Нагрузка от веса нефтепродукта, находящегося в трубопроводе единичной длины, по формуле (4.27)

q„=850 9,81- =1742,8 Н/м.

-i» То есть нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым нефтепродуктом по формуле (4.23)

qp =857,6 + 85,8+1742,8 = 2686,2 Н/м.

10.Среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом по формуле (4.22)

2-0,8-15300-0,53

Р„=-

0,8 +

0,53

се"

+ 2686,2

3,14-0,53

- =13080 Па.

И.Сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины по формуле (4.21)

Р„ =3,14-0,530-(20000+ 13080-tg 16) = 39526 Па.

12.Сопротивление вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины по формуле (4.28)

q,,p, =0,8-15300-0,530

0,8 +

0,530 3,14-0,530

+ 2686,2 = 5559 Н/м.

13.Продольное критическое усилие для прямолинейных участков в случае пластической связи трубы с грунтом находим по формуле (4.20) . , : , ;

= 4,09-ф952б -5559 -0,0115 -(2,06-10") -(39,3-10-) =

=4,68-10 Н. ; . г; <

Следовательно ; • j

m„N,p=0,9-4,68-10 = 4,21-10 Н =4,21 МН.

14.Продольное критическое усилие для прямолинейных участков в случае упругой связи с грунтом находим по формуле (4.29)

Nfp* =2-725-0,530-2,06-10-39,3-10" =65,5 МН. Следовательно

m„N,p =0,9-65,5 = 59,0 МН.

15.Фактическое же эквивалентное продольное усилие в сечении трубы согласно (4.19)

S = 0,0115-[(0,5-0,3)-259,5 +12-10"-2,06-10-44] = 1,85 МН

Так как 1,85<2,25 и 1,85<18,64, то общая устойчивость прямолинейных участков нефтепродуктопровода обеспечена.

16.Теперь проверим общую устойчивость криволинейных участков трубопроводов, выполненных с упругим изгибом.

По формулам (4.32) вычисляем

9„=-

1000-3,

5559

= 0,0315;

2,06-10"-39,3-10

39526-0,0115 5559-39,3-10"

1000-3

5559

=174,1.

2,06-10"-39,3-10

17.По графику, приведенному на рис. 4.2, находим, что Pn=22. Подставляя это значение в (4.30), вычисляем критическое усилие для криволинейных участков трубопровода

N(p*= 22-5559-2,06-10"-39,3-10- =1,82-10 Н. По второй формуле (4.31)

N(;U 0,375-5559-1000 = 2,08-10 Н. Из двух найденных значений выбираем меньшее. Для него ;.<,.тХр=09-1.82-10=1,64-10 Н = 1,64МН. . ,.,

18.Так как 1,85>1,б4, то условие устойчивости криволинейных участков не выполняется. Поэтому необходимо либо лучше спланировать дно траншеи, увеличив радиус упругого изгиба трубопровода, либо увеличить толщину стенки трубопровода.

Первый путь трудноосуществим. Поэтому принимаем решение об увеличении толщины стенки нефтепродуктопровода до 8 мм и пересчитываем все величины: .rff/v, .;: :чы! •• > ; i !

( 6,4-(0,530-2 0,008) , ./

, 227,1

= 206,5 МПа;

1,1 (УГ

d = 0,530-2-0,008 = 0,5l4 м;

-ии.о>нЦ1Ыг. F = -(0,530-0,514) = 0,0131 м;

4

Л4

ЗЛ4 4

3,14 64

(о,530-0,514) = 44,7-10- м

. "Л;

q„ =0,95-78500 0,0131 = 976,9 И;

3 14-0 514 =850-9,81- =1729,4 И;

qp =976,9 + 97,7 + 1729,4 = 2504 Н;

2 0,8-15300 0,53

Р.. =-

0,8 +

0,53

0,8 +

0,53

+ 2504

, Д.::.,, 3,14-0,53 ;;:,.-. .

=12971Н;

P„=3,14-0,530-(20000 + 1297l-tg 16) = 39474 Па;

q,,p,= 0,8-15300-0,530.

0,8 +

0,530 3,14-0,530

+ 2504 = 5377 Н/м;

Np = 4,09 • ф9474 • 5377 - 0,0131 • (2,06 • 10" ) • (44,7 -10-) =

1,1V:, =4,9-10 Н; ,к;;:У.\7 ---,л~ -у

m„NJ = 0,9-4,9-10=4,41-10 Н = 4,41 МН; „

N(4*=2-V25-0,530-2,06-10-44,7-10- =69,9 МП;

m„N(* =0,9-69,9 = 62,9 МН; ;;;;;

S = 0,0131-[(0,5-0,3)-227,l + 12-10--2,06-10-44] = 2,02 МН.

Так как 2,02<4,41 и 2,02<69,9, то условие устойчивости прямолинейных участков нефтепродуктопровода обеспечено.

1000-3

5377

= 0,0258;

2,06-10" -44,7-10

39474-0,0131

5377-44,7-10-

5377

- = 377;

V 2,06-10"-44,7-10- , • > Р>,=30; :р

Nfp* = 30• 5377-2,06-10" -44,7-10- = 2,5-Ю Н; тХр =0,9-2,5-10= 2,25-10 Н = 2,25 МН;

N1* =0,375-5377-1000 = 2,02-10 Н; и,

m„N =0,9-2,02-10= 1,82-10 Н = 1,82 МН. ,t!-.t

Так как S > mNp*, то условие устойчивости при упругом изгибе снова не выполняется. Но, учитывая, что разность S-mN =1,85-1,82 = 0,03 МН - невелика, то обеспечить устойчи-

вость можно увеличением радиуса упругого изгиба. Минимально необходимая его величина

2,02-10

= 1113 м.

0,375-m„-q,,p, 0,375-0,9-5377

Итак, достаточно увеличить радиус изгиба до 1113 м и устойчивость нефтепродуктопровода при упругом изгибе будет обеспечена.

Пример 4.3. Используя данные примеров 4.1, 4.2, рассчитать количество бетонных пригрузов участка нефтепродуктопровода длиной = 5000 м, прокладываемого через болото. Угол поворота оси трубопровода принять равным 10°, радиус кривизны рельефа дна траншеи R = 1000 м, толщину противокоррозионной битумной изоляции - 0,006 м, а толщину футеровки - 0,004 м.

Решение -• - ), *

,0, 1.Наружный диаметр футеровки

= D„ 2 - (8„ 8ф) = 0,530 2 - (0,006 + 0,004) = 0,550 м.

2.Расчетная выталкивающая сила воды по формуле (4.34)

q =1150-9,81-"" =2679 Н/м. 4

3. Пересчитываем величину угла поворота оси в радианы

4.Расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при вогнутом изгибе по формуле (4.35)

Янзг=32-

2,06-10" -44,7-10

= 10,8 Н/м.

9-0,174-1000

5.Нормативный вес балластировки в воде по формуле (4.33)

qL.B =-(1,05-2679-10,8-2504) = 355,3 Н/м. 0,9

6.При использовании грузов типа УБО в соответствии с табл. 4.7 01=1725 кг. Принимая pg=2300 кг/м\ по формуле (4.37) вычисляем расстояние между отдельными грузами

1725-9,81 355,3

1150 2300

= 23,8 м.

И i,i -1.

7.Общее необходимое число грузов по формуле (4.38) N.= - = 210.

Пример 4.4. Для условий примера 4.3 определить необходимое количество винтовых анкеров. Принять = 15 кН/м; = 1,5 м; С, = 8 кПа; Фр = 18 град; т, = 0,5.

Решение

1. В соответствии с табл. 4.9 для трубопровода диаметром 530 мм могут быть использованы анкеры с диаметром лопастей 0,2 и 0,3 м. Принимаем D„, = 0,3 м.

2. Коэффициент условий работы винтовых анкеров по формуле (4.41)

m,.,.. =0,25-

0,530 0,3 .

= 0,692.

3. Площадь лопастей винтового анкера по формуле (4.44)

4. По табл. 4.12 для фр = 18 град находим коэффициенты А = 8,6; В = 3,8, после чего вычисляем расчетную несущую способность анкера по формуле (4.43)

Р =

-0,0353-(8,6-8-ьЗ,8-15-1,5) = 1,95 кН. 1,4

5. Так как в нашем случае ъ = 2, то расчетная несущая способность анкерного устройства по формуле (4.40)

Б =2-0,692-1,95 = 2,70 кН.

6. Расстояние между анкерными устройствами по формуле (4.39)

2,70

е. =-

- = 8,0 м. «;,. кЗ(3

355,3-10"

7. Необходимое количество анкеров по формуле (4.45)

N,=2- = 1250 шт. 8

\"М<.......< >

•: Л • ! . 1 ,4;<.•< 4.: t-r.,;jt» п tr"

5. Б-762- 129