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

плоскости трубопровода. В этом случае ветровые и несущие тросы вместе с трубопроводом образуют пространственную предварительно напряженную систему, имеющую повышенную жесткость. Положительное влияние оказывает также увеличение числа подвесок.

В случае обнаружения колебаний на отдельных участках построенных трубопроводов следует принять меры для уменьшения эффек-jHBHocTH диналшческого воздействия источника вибрации на сооружение и обеспечения надежной работы конструкции. Эти мероприятия люгут быть нацравлены по пути снижения напряжений в элементах конструкции, изменения жесткости или пролета конструкции, уменьшения колебаний конструкции динамическими виброга-сптолялгп, изменения частоты вынужденных колебаний установкой рассекателей, применения домпфирующнгасителей, поглощающих энергию колебания.

Путем предварительного напряжения конструкций с целью увеличения их жесткости можно резко сократить переменность напряжений п уменьшить возможность усталостных явлений. На рпс. 4. 6 показаны схемы конструкций балочных систем, в которых предварительное напряжение создается с помощью металлических тяжей, снабженных талрепами, позволяющими регулировать их натяжение. В этих схемах увеличена жесткость балочной системы по прогибам, чем практически можно устранить вибрации.

При схемах рис. 4. 6, а, б несколько увеличивается напряженное состояние трубопровода и уменьшаются габариты между опорами. Применение схем, приведенных на рис. 4. 6, в и г, позволяет разгрузить трубопровод, ие уменьшая габаритов между опорами. В схеме рпс. 4. 6, д жесткость конструкции увеличивается усилением опорных сечений приварной металлических профилей. Схема применима, когда наиболее напряженными являются опорные сечения трубопровода. Это имеет место при его монтаже как неразр.езной конструкции. Схе.ма на рис. 4. 6, е применяется, когда наиболее напря-}кенньпп1 являются пролетные сечения трубопровода, т. е. при монтаже его как разрезной системы.

При возникновении вибрации в балочных системах увеличивают жесткость крепления трубопровода на неподвижных опорах, исключая возможность его поворота. К изменению жесткости или пролета трубопровода прибегают в случае близости резонанса при невозможности изменения частоты источника вибрации или в случае большой гибкости и малой прочности трубопровода. Жесткость трубопровода следует, как правило, только повышать, так как в противном случае возникает опасность сделать конструкцию слишком гибкой, т. е. недостаточно прочной, и попасть в резонанс со следующим, более ВЫСОКП.М тоном собственных колебаний новой системы. Увеличивая жесткость трубопровода, обращают внимание на обеспечение нормальной работы системы при изменении температуры. В некоторых случаях возможно применение демпфирующих гасителей SS

работа которых, основанная на вязком трении, имеет то преимущество, что создаваемая гасителями сила пропорциональная скорости.

В настоящее время имеется еще очень ограниченное число зафиксированных колебаний надземных трубопроводов под воздействием ветровых нагрузок. Поэтому обобщение и анализ таких случаев необходимы для дальнейшей разработки вопроса.

На одном из надземных участков длиной около 1400 м вновь построенного газопровода (I960 г), были обнаружены колебания труб (рис. 4.7). . Надземная часть газопровода, на давление

V...............ък,.........ж

Рпс. 4. 6. Схемы конструкций балочных систем трубопроводов.

12 кПсм?, выполнена на сварке из стальных нефтепроводных труб диаметром 325 мм с толщиной стенки 9 мм. Трубы изготовлены из стали Ст.4 с пределом текучести 26-31 кГ/мм, пределом прочности 44-48 кГ/мм и относительным удлинением 21-31%.

Компенсация продольных деформаций трубопровода обеспечивается П-образными компенсаторами со сварными коленами, установленными на расстоянии около 185 м друг от друга. Посре-дпне расстояния между компенсаторалп! трубопровод закреплен на . неподвижных опорах. Опоры сборные ;келезобетониые;

промежуточные - качающегося типа. Пролет между опорами составляет 22 м, а высота прокладки газопровода над поверхностью земли в среднем 4,5 м. Газопровод расположен в равнинной открытой местности.

При скорости ветра 2-3 м/сек, направленного перпендикулярно или под углами, близкими к 90° по отношению к оси газопровода, последний начинал колебаться в вертикальной плоскости с частотой 120 колебаний и минуту, что соответствовало частоте собственных

Рис. 4. 7. Многопролетыая балочная система газопровода с динамическими виброгасителями.

колебаний газопровода и хорошо согласовывалось с формулами (4. 5) и (4. 7). Амплитуда колебаний трубы достигала 10 мм при скорости ветра 3-4 м/сек и 20 мм при скорости ветра б м/сек. Колебания участка газопровода, вызывавшиеся во время испытания искусственно (механическим путем), распространялись волнообразно в обе стороны от места их возбуждения, причем амплитуда волны не превышала 30 мм. Эти колебания почти не распространялись на соседние участки газопровода, находившиеся за компенсаторами. Для гашения колебаний газопровода были успешно применены динамические виброгасители (рис. 4. 8, а).

Идея динамического виброгасителя основана на том, что если на колеблющуюся систему трубопровода установить дополнительную систему виброгасителя с собственной частотой, равной частоте возмущающей силы, то колебания грузов виброгасителд вызовут

- &

3 о \о о

а.

§ 1

§ g

4 «

2 «

ее « я g

2 I

0 VO

1 «

о, =

i §

н ° о к

5" i

о. Н

оо 5

реакции, направленные в противоположную сторону, которые будут нейтрализовать внешнюю периодическую силу. Силы, развиваемые динамическим гасителем, определяются силами инерции, поэтому для более или менее полной нейтрализации возмущающей силы необходимо, чтобы гаситель обладал достаточно большой массой пли большим ускорением, иначе говоря, большой амплитудой колебания.

Виброгаснтели двумя хомутами из полосового железа закрепляют на трубе в нужном месте. С помощью изменения веса и расположения

Рис. 4. 9. Висячий переход газопровода с динамическими гасителя.ми

колебаний.

грузов на консолях виброгасителя можно изменять амплитуду и частоту его собственных колебаний. Величину и место закрепления грузов на консолях гасителя подбирают, рассчитывают и корректируют экспериментально.

На рпс. 4. 8, б показана схема расположения виброгасптелей на участке между двумя компенсаторами. При весе грузов на обеих консолях 48 кг расход металла на виброгаснтсль составил 73 кг.

Аналогичный случай вибрации наблюдался на самокомпенсируемом газопроводе диаметром 325 мм, подвешенном на опорах в виде горизонтальной «змейки». Для борьбы с вибрацией там были также применены динамические виброгасители. Колебания балочных систем трубопроводов под действием ветрового потока имеют место, главным образом прп диаметрах труб до 325 мм и встречаются сравнительно редко.

Более часто такие колебания труб встречаются на висячих системах переходов через реки. На рис. 4.9 показан висячий однони-точный переход газопровода пролетом 99 .и из труб диаметром 219 мм S2

с толщиной стенки 8 мм, построенный в 1947 г. Стрела провисания несущего троса составляет 7 м (Vi4 пролета). Газопровод подвешен к несущему тросу на подвесках, расположенных на расстоянии 11 ж друг от друга. Ветровых связей нет. Для борьбы с возникшими вибрациями на трубу были подвешены динамические виброгасители, после чего колебания значительно уменьшились.

Через эту же реку в 1956 г. был построен переход газопровода на 8 ати в виде висячей нити из трубы диаметром 114 мм с толщиной стенки 4 мм. Пролет самонесущей трубы перехода 400 м при стреле

Рис. 4. 10. Переход газопровода в виде провисающей нити с динамическими гасителями колебаний.

ее провисания 19 м {/si пролета). Мачтовые опоры в вертикальном положении удерживаются тросовыми оттяжками, заделанными в анкерах. Даже при незначительной скорости ветра труба волнообразно колебалась в вертикальной плоскости. Для устранения этого на трубопроводе вблизи опорных мачт было установлено по два вп-брогасителя (рис. 4. 10), которые уменьшили амплитуду колебаний, но полностью их не устранили. По-видимому, их подбор и регулировка были произведены не совсем правильно. Эффективность работы динамических виброгасптелей может быть обеспечена лишь в ограниченном диапазоне частот колебаний системы, поэтому применять их следует при более или менее постоянной частоте возмущающей силы. Следует иметь в виду, что неправильно запроектированный динамический гаситель может превратиться в резонатор.

В США через реку Колорадо был сооружен однониточный висячий переход из труб диаметром 760 мм с толщиной стенки 11 мм, основной пролет 310 м, а расстояние между анкерами 5G4 м (рис.4.11). Два несущих троса имеют сечение по 70 мм, а сечение ветровых тросов - 44,6 мм. Так как трубопровод подвергался значительной