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

Рис. 11.1. Номограмма для расчета П-образных гнутых компенсаторов

(в скобках указана толщина стенок компенсатора)

Рис. 11.2. Самокомпенсация трубопроводов:

1 - резервуар; 2 - насосная; 3 - неподвижная опора

Рис. 11.3. Подземные компенсаторы:

I - Z-образный; II - трапецеидальный симметричный; III - трапецеидальный несимметричный. Места установки; а, б - около НТО, ТС, КС и ГРС; в - около

перехода через препятствия; г - около камеры запуска или приема очистных устройств; д - на перемычке между двумя параллельными нитками; е - использование поюрота трассы при выборе места примыкания отводящего трубопровода.

При а > 90° отклонения (И значительно превышают А:

1 + piCosa . , Pi + cosa

. А , Aj - ;

Sin а

Для Z-образного участка

6AED,

£{1 + Щ,У

где А - суммарное удлинение (укорочение) продольных плеч i]vii\.

По данному методу рассчитывают надземные трубопроводы и трубопроводы, проложенные в тоннелях.

При проектировании подземных и надземных (в насыпи) трубопроводов с большими температурными перепадами следует применять различного вида компенсаторы-упоры (П-, Г-, Z-образные, трапецеидальные симметричные и несимметричные). Наиболее часто применяют Z-образные компенсаторы (рис. 11.3).

Компенсаторы рекомендуется располагать на участках, сложенных сухими рыхлыми грунтами, или засыпать рыхлыми податливыми грунтами, обладающими малой удерживающей способностью против перемещений.

Расчет подземного компенсатора проводят исходя из максимального продольного перемещения трубопровода Ад в месте выхода его из грунта

EFy + Лк

(11.78)

где S - эквивалентное продольное сжимающее усилие; у - характеристика упругой работы грунта; - жесткость компенсатора, т.е. усилие, возникающее в компенсаторе от единичного продольного перемещения.

При этом должно выполняться условие (критерий отсутствия участка предельного равновесия грунта)

Лк EFy

<1,

(11.79)

где ар " предельное сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода.

Если это условие не выполняется, продольное перемещение трубопровода следует определять по формуле

84(апр/у)

(11.80)

8лк + ЕРапр + Рапр )Ч 2S ЕРарЯк - ((прЛк /у)

Эквивалентное продольное сжимающее усилие S определяется по формуле (4.25), а сопротивление грунта продольным перемещениям - по формуле (4.27).

Характеристику упругой работы грунта определяют по формуле

(11.81)

где С - обобщенный коэффициент касательного сопротивления грунта, "жесткость компенсатора

Г1к =Е1к/Си,

(11.82)

где 1 - момент инерции [для трубы 1 = -(d -d")]; зависит от типа компенсатора: 4

- для Z-образного компенсатора

С. = L(R4 -2,28RLk +1,4R) + 0,67Lk-2Rh\ +2R%

-1,33R;

(11.83)

- для П-образного компенсатора

= L(„RL 2,28RL + 1,4R) + 0,67L + b4 -4R4 -2RL, -1,33R;

(11.84)

- для Г-образного компенсатора

С -ib

(11.85)

где К - коэффициент уменьшения жесткости гнутых и сварных колен; R - радиус кривизны колена (изгиба оси колена) компенсатора; Ь - ширина полки компенсатора.

Коэффициент уменьшения жесткости гнутых и сварных колен

К=Х/\,65. (11.86)

Параметр зависит от геометрических размеров колена компенсатора,

Х = ЬЩ <0,3, (11.87)

где гр - средний радиус трубы.

Радиус кривизны колена R должен быть не меньше 5D„, при этом должно выполняться условие А,к<0,3.

Допускаемые деформации компенсаторов без их предварительной растяжки определяют от зависимости

" (11.88)

где Ок - суммарные продольные напряжения в компенсаторе от действия температуры, внутреннего давления грунта; - коэффициент увеличения напряжений в коленах. *

Ддя Z-, П- и Г-образных компенсаторов в формулу (11.88) подставляют соотвегствуюшее выражение для С;. Для П- и Г-образных компенсаторов результат расчета по формуле (11.88) должен бьпЬ удвоен.

Суммарные продольные напряжения в компенсаторе от действия температуры, внутреннего давления и грунта определяют из условия, что компенсатор должен работать в упругой стадии (без остаточных деформаций металла):

Rziim

-0,5

Tipd

(11.89)

где Rj - расчетное сопротивление металла; R, - нормативное сопротивление одноосному растяжению, сжатию и изгибу металла труб и сварных соединений из условия достижения предела текучести; т - коэффициент безопасности по материалу; К„ - коэффициент надежности.

Коэффициент увеличения напряжений в коленах компенсаторов вычисляют по формуле

(11.90)

Длина подземного участка, на котором происходит перемеще-

ние трубопровода около выхода из грунта, может быть найдена при выполнении условия (11.87)

3+ 1п

NoY.

(11.91)

Если условие (11.87) не выполняется.

2 No

= -+ -

(11.92)

Так как продольные перемешения трубопроводов А,, зависят от жесткости компенсаторов Т1к , расчет последних ведут методом последовательных приближений, т.е. задают размеры компенсатора, определяют компенсируюшую способность его А и фактическое продольное перемешение трубопровода Aq Если Ак<Ао , меняют размеры компенсатора таким образом, чтобы увеличить его компенсируюшую способность. Продольные перемешения трубопровода А,, должно быть меньше Д при любых условиях эксплуатации.

11.5. Примеры расчетов

Пример 11.1. Определить вероятную температуру нефти после 30 суток хранения в нетеплоизолированном резервуаре РВС 10000 со сферической кровлей. Высота взлива нефти 9 м. Температура закачки нефти в резервуар Тз = 323 К. Средняя толщина стенки резервуара 9 мм, кровли - 4 мм. Коэффициент теплопроводности стали Х„ = 40 Вт/(м К). Температура воздуха в районе размещения резервуара в период хранения нефти Трд = 253 К, скорость ветра на уровне кровли - 2 м/с. Характеристики нефти таковы: плотность и кинематическая вязкость при 293 К Р293 = 890 кг/мЗ; v293 = 28 , 8.10-" mVc; коэффициент крутизны вискограммы и=0,108 1/К. Температура грунта под днищем резервуара Тр = 275 К, коэффициент его теплопроводности Х, = 1,6 Вт/(м .К). Принять продолжительность дня t„ = 8,5 ч, интенсивность солнечной радиации в полдень io = 200 Вт/м.

Решение

1.По табл. 1.8 для резервуара РВС 10000 находим Др= 34,2 м; Нр=11,92 м; Н, = 3 м.

2.Площадь поверхности днища резервуара, кровли и стенки, контактирующей с нефтью и газовым пространством,