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

26 26 26 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 30 30 31 31 31 32 32 32 33 33 33 34 34 34 35 35 35

0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 I.O 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0

0.735Е 0.790Е 0.741Е 0.805Е 0.802Е 0.116Е 0.893Е 0.876Е 0,893Е 0.118Е 0.708Е 0.921 Е 0.751Е 0.625Е 0.686Е 0.832Е О.бПЕ 0.854Е 0.679Е 0.632Е 0.648Е 0.810Е 0.543Е 0.502Е 0.488Е 0.610Е 0.451Е 0.460Е 0.502Е

0.713Е 0.615Е 0.623Е 0.558Е 0.526Е, 0.131Е1 0.400 El 0.399Е 0.366Е 0.790Е 0.516Е 0.271Е 0.440Е 0.522Е 0.402Е 0.275Е 0.461Е 0.184Е 0.358Е 0.388Е 0.354Е 0.194Е 0,433Е 0,448Е 0.462Е О.ЗОбЕ 0.432Е 0.422Е О.ЗбЗЕ

П р о д " т ж е U и е

Номер участка

Координаты

деф*

Н-м,

0,4537Е 0.3632Е 0.4631 Е 0.4631 Е

-.1095Е 0.2376Е 0.2375Е

-.5189Е 0.3949Е 0.3950Е

-.6554Е 0.6310Е О.бЗЮЕ 0.5757Е 0.7367Е 0.7367Е 0.I929E 0.3745Е 0,3745Е

- .2799Е -.6297Е

- .6296Е -.7724Е -.7001Е -.700\Е -.3595Е

- .9625Е -.9625Е

О.ЗОЭОЕ 0.2058Е

ар,. МПа

0.567Е

0.529Е

0.556Е

0.727Е

0.464Е

0.390Е

0.381 Е

0.531Е

О.ЗбЗЕ

0.367Е

0.372Е

0.758Е

0.524Е

0.499Е

0.546Е

0.818Е

0.420Е

0,535Е

0.398Е

0.354Е

0.461Е

0.461Е

0.494Е

0.454Е

0.454Е

0.307Е

0.189Е

0.189Е

0.117Е

0.708Е

[Onpil. МПа

°ЯР 2-

Л\Па

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

0,363Е

О.ЗбЗЕ

0.363Е

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

03 ;

03 i 03 , 03 03 I

03 ;

03 I 03 ] 03 03 03 I 03 03 I 03 1 03 i 03 03 t 03 i

03 , 03 ; 03 031 03) 03 1

03; 031 03 03!

0.260E 0.284E 0.243E 0.738E 0.309E 0,356E 0.365E 0.181E 0.326E 0.311E 0.279E -.132E 0-990E ОПОЕ 0.495E -.221E 0.148E 0.711E 0.145E 0.165E 0.365E 0.365E -.272E -.179E -.179E 0.650E 0.124E 0.124E 0.970E 0.569E

02 02 01 01

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

0.363E

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

0.148Е

О.ЗбЗЕ

О-ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

0.148Е

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

0.148Е

0.148Е

0.148Е

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

О.ЗбЗЕ

£2

«3 00

о о о о

S 5 g

i s ё I ё .5 ё - - «

S 3 S а S

" 05 «} 00 „

2 и Э Э й О

I I I* . > ш СО <с

/ / м / / ,

С О

О О

to <о ,.

/ ( ( (

S § S g g g g

S S g g 8 g g

о о о d

о о о d

"Ч-

25 " о о

«7 со -1"

О о d О О

о d о

. "-J ад CD

О О Ш И

й SS о о

«о о

CS со

i J, i J . I T I J 7 T

Щ Щ и m

CO В ё g

P 2 f

<5i DO 00

<=> I Г Г Ь

<=> о d,i

<M CD CO 00

» q CD lo о - d d

ГЛАВА 8

РАСЧЕТ УЗЛОВ РАЗВЕТВЛЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ

Под узлом разветвления подземного трубопровода понимается система,. состоящая из прямых участков трубопровода и соединительных деталей. , Такие конструктивные схемы применяются при проектировании крановых j обпязок, шлейфов, подходов трубопроводов к ыпогониточным переходам, под- I земных обвязок колшрессорных станций и др. 1

При воздействии температурного перепада и внутреннего давления рассчитываемая конструкция трубопровода, включающая соединительные детали, i испытывает ие только радиальные нагрузки от внутреннего давления, но и < усилия и изгибающие моменты or перемещения всей системы. Усилия и из-1 гнбающие момеиты в сущсствениой мере зависят от конфигурации системы, взаимодействия трубопровода с грунтом и расположения опорных связей.

Опыт эксплуатации трубопроводов показал, что для трубопроводов больших диаметров (свыше 700 мм) напряжения нродо.чьно-поперечного из- j гнба зпачителыш и могут привести к отказам системы. В связи с этим нормы иа проектирование магистральных трубопроводов требуют проверки ; прочности тройииковых соединений на воздействие не только внутреннего давления, но и изгибающего момента, и продольных сил.

Расчетная схема подземного трубопровода с узлами разветвлений яв- лястся достаточно сложной. Система состоит из ряда конечных и полубеско- j нечных по длине участков трубопровода, криволинейных вставок различной , жесткости, при этом характеристики грунта, нагрузки и воздействия могут ( быть различными по участкаЛ!. Все это обумовило применение численных . методов расчета и привлечение ЭВМ для их реализации. j

§ 1. Область применения программы «Узлы-78»

Программа «Узлы-78», разработанная ВНИИСТом н ЮжНИИГипрога-, зом, позволяет рассчитывать плоскую систему трубопровода произвольной конфигурации, состоящую из прямолинейных, к-риволинейных участков (уп-1 руго-изогнутых или отводов) трубопроводов. В местах разветвления трубо- i проводы соединены между собой троЙ1Шками. В качестве нагрузок н воз- , лсйсгвнй рассматриваются внутреннее давление продукта, температурный перепад н внешние сосредоточенные усилия (продольная и поперечная силы н ; изгибающий м,омент). Внутрепнсе давление н температурный перепад могут быть различными по участкам трубопровода, сосредоточенные усилия могут быть приложены в любом сечении по длине рассчитываемой конструкции, i Граничные условия рассчитываемой системы могут быть произвольными и i задаются характеристиками жесгкосген при.мыкающих конструкций. В про- , извольных сечениях рассчитываемой системы могут быть упругие связи, пре- i пятствующие продольным, поперечным и углоеыа( персмещелия,м. Программа i «Узлы-78» написана на алгоритмическом языке Фортран-lV для ЭВМ ЕС i любого типа. (Текст программы иа машинных носнгелях хранится в органи- . зациях-разработчнках). Для практических расчетов создана форма подго-< тонки исходных данных. ""j,

Для определения иапряженпо-деформировапиого состояния узлов раз- • ветвления подземных трубопроводов используется численный метод, являю- ! щийся разновидностью метода конечных элементов. Исследуемая конструк- < Ция заменяется некоторым числом дискретных элементов, которые затем стыкуются в узловых точках. Выбор числа дискретных элементов опреде- i ляется геометрией рассчитываемой системы, характером взаимодействия тру- бопровода с грунтом, а также зависит от копфигурации (объема оперативной

памяти) ЭВМ. В качестве конечного элемента принимается стержень (ба,. трубчатого сечения, находящийся в среде с двустороппимн (продольным: поперечными) связями под воздействием температурного перепада и В1 реннего давления. Криволииейиые участки трубопровода заменяются со купностью прямых, являющихся хордами данного сектора. Материал тр принимается упругим. Прн определении деформаций трубопровода вается двухосное напряженио-дефор.мнрованное состояние напорного труй провода на основе обобщенного закона Гука.

Зависимости сопротивления грунта от перемещения трубы характер] ютси идеализированными диаграммами, состоящими нз ряда прямолинеГ отрезков. Для продольных (вдоль оси трубы) перемещений принята мс. типа диаграммы Праидтля, для поперечных (перпендикулярно оси трубы) рс-мещекий принята трилинейная модель.

На первом этапе расчета прини.мается, что модель грунта линейная, а дольное усилие известно. После определения начальных параметров фо] руется матрица системы уравнений равновесия всех узлов, ее порядок р: утроенному числу узлов в рассчитываемой трубопроводной системе.

На основании решения системы линейных уравнений определяются вые перемещения и начальные параметры. Используя уравнения изм1 перемещений по длине, определяются характерные перемещения и парам! самокомпенсавди системы. По найденным величинам определяются иов параметры, характеризующие взаимодействие трубопровода с грунтом и дольпые усилия в характерных сечениях. Затем, используя новые парам! вновь выполняется расчет .чннеаризированной расчетной схемы. Число раций определяется иа основе записанных условий сходимости проц<

Получив параметры взаимодействия трубопровода с грунто.м иа ni нем этапе итерационного процесса, а также- эквивалентное продольное лне с учетом перемещений трубопровода, определяем значения осевых и перечных условий, изгибающих моментов и перемещений для любого и ходимого сечения рассчитываемого участка трубопровода.

Таким образом, алгоритм программы «Узлы-78» учитывает нелинейн! продольных и поперечных связей, геометрическую нелинейность (продо. поперечный изгиб) и нелинейность связи между деформациями и nepei щениями.

§ 2. Матрица жесткости элемента

Как отмечалось рапее, каждый элемент на каждом этапе счета рассм! ривается как упругий стержень, взаимодействующий со средой, име линейные связи. При получении матрицы жесткости можно пренебречь вли нием изгиба на продольные перемещения, а продольное осевое усилие прЗ иять постоянным по длине элемента. Используя эти допущения, уравиен равновесия в поперечных перемещениях моичио записать в счедующсм ви

где E/ij - изгибная жесткость; Sjj - осевое продольное усилие; ki]\ =Cyiij)Dniii) - произведение коэффициента нормального сопротивления груи и наружного диаметра трубы; i, j-номер начала и конца элемента.

Запишем решение уравнения (8.1), используя начальные параметры прогиб Vo, угол поворота фо, изгибающий момеит Мо, поперечную силу зависимости Мо=-EIvo"; Qo=EIvo" - Svf. Здесь под Qo понимается поперЯ ная сила, направленная перпеидикулярно к недеформированной оси crepj Уравиення прогибов, углов поворота, изгибающих моментов и поперечных имеют вид:

= - и, - з ,п + + 0 .л;

- л1„Ки т + «5 (л + «ов W +"«« .

,де «..«-«..«-ФУ™- безразмерной координаты сечения элемента:

>2 Vi)

v,,.smvy/j,-5-lij/Sinpj,-/,-/l -