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

Удлинение или укорочение трубопровода от пзменения температуры стенок труб на компенсипуемом участке трубопровода

Д, = ±аД<„о. (7.2)

Ряс. 7. 2. Концевые компенсаторы.

а - консольный переход с Г-о6разныш1 компенсатооа.ки со сварными коленами; б -вертикальный Z-образный компенсаторно крутозагнутыми коле-

Удлинение трубопровода от внутреннего давления на компенсируемом участке

0.2 Ркц ко

(7.3)

где Онц - расчетные кольцевые напряичения от внутреннего давления в кПсм, определяемые по формуле (2. 44); 1.„омп - длина компенсируемого участка трубопровода, равная расстоянию между неподвижными опорами или местами выхода трубопровода из грунта.

Рис. 7. 3. Сложные концевые компенсаторы.

а - пространственный компенсатор с крутозагнутыми коленами; б - сварной Г-образный компенсатор, служащий одновременно епорой.

Укорочение трубопровода определяется только в зависимости от температуры при отсутствии внутреннего давления.

В процессе работы в компенсаторах возникают напряжения от внутреннего давления транспортируемого продукта, продольных деформаций трубопровода и усилий, вызываемых весовой нагрузкой. Су.ммарные продольные напряжения в компенсаторе определяются по формуле

0* = Ор -{- 0„

: + СТи,

(7. 4) ii7

а колт-певые суммарные кяппяженпя в колене компенсатора - выражением

= Окц + О

кц. коми

кц. hi

(7.5)

где Ойц, Ор - кольцевые и продольные напряжения от расчетного внутреннего давления; Окц-комп, Окомп - кольцевые п продольные напряжения от изменения длины трубопровода; Окц.и, <7и - кольцевые и продольные напряжения от расчетной весовой нагрузки (от изгиба).

Кольцевые напряжения от внутреннего давления Окц действуют по всему сечению трубы равномерно, а кольцевые напряжения от компенсации и весовой нагрузки имеют узко местный характер и на общую работу компенсатора оказывают ничтожное влияние.

Поскольку компенсаторы магистральных трубопроводов за период эксплуатации имеют относительно небольшое количество циклов изменения максимальной нагрузки, то фактор усталостной потери прочности для них не имеет значения. Исследования, проведенные во ВНИИСТе, а также опыт работы магистральных трубопроводов приводят к выводу, что местные кольцевые напряжения в коленах компенсатора в расчете можно не учитывать, т. е. в коленах компенсаторов допускается возникновение местных небольших областей пластической работы металла. Исходя из этого толщину стенки трубы для устройства компецсатора принимают такой же, как и на линейном участке трубопровода. При расчете компенсатора исходят из условия

(7.6)

В компенсаторах, не являющихся одновременно опорами, напряжения изгиба Ои, вызываемые вертикальной и горизонтальной (ветровой) нагрузками, незначительны и практически их при расчете можно не учитывать. Поэтому такие компенсаторы подбирают из условия

СТкомп<?2 -О,5 0кц. --(7-7)

В компенсаторах, служащих одновременно опорами, напряжения 0и определяют по общим правилам строительной механики согласно принятой конструктивной схеме данного участка надземного трубопровода. Такие компенсаторы подбирают исходя из условия

Окомп < i?2 - (0,5 0КЦ + Ои)-

(7.8)

Применение компенсаторов-опор возможно лишь в том случае, когда Оп значительно меньше -0- <кц, так как в противном случаевеличина Окомп будет очень мала, что резко снизит расчетные деформации компенсаторов илп сделает невозможным их применение. Высоких продольных напряжений от весовой нагрузки в компенсаторах-опорах можно избежать, если проектировать балочные

переходы с колшенсаторами-опорами на концах по специально подобранным схемам, в которых отсутствуют повороты сечений трубопроводов в верхних коленах компенсаторов (по концам надземного участка). Это услодие может быть обеспечено подбором размеров пролетов в многопролетных переходах (см. главу шестую).

Надо иметь в виду, что продольные напряжения от вертикальной нагрузки в компенсаторах-опорах возникают не только при повороте сечений на крайних опорах от изгибающих моментов, но и от передаваемого на них давления опорных реакций. Одновременно исключить поворот сечения и опорную реакцию без применения до-

TTTf

<f0

[Рас. 7. 4. Компенсаторы Г- н П-образные. о - о одним коленом; б - с двумя коленами; « - с четырьмя коленами.

полнптельных опор нельзя. Однако напряжения, возникающие от опорных реакций, настолько малы (для газопроводов не превышают 20 кПсм, а для продуктопроводов 40 кГ/см), что их в расчете можно не учитывать.

Если переход запроектирован с компенсаторами-опорами по схеме, исключающей возможность поворота сечения на опорах, то компенсаторы, учитывая их более сложную работу, следует подбирать исходя из условия

(комп <i?2-0,55 Окц. (7.9)

Если же в принятой схеме перехода не исключена возможность поворота сечения (например, при однопролетной или двухпролет-нбй схеме), то компенсатор подбирают по формуле (7. 8).

В этой формуле 0и определяется в соответствии с установленной схемой работы компенсатора. Требуемая прочность компенсатора обеспечивается за счет увеличения толщпны стенки труб.

Расчет компенсатора в каждом случае сводится к определению максимального перемещения, которое может быть допущено при данных геометрических размерах компенсатора исходя из .того,

чтобы напряжения в нем удовлетворяли приведенным выше условиям (7. 7)-(7. 9).

По схеме работы Г- и П-образные компенсаторы мояшо подразделить на два вида (рис. 7. 4): компенсаторы с одним коленом (гнутым илп сварным) (рис. 7. 4, а) и компенсаторы с двумя или четырьмя коленами (гнутыми или сварными, рис. 7. 4, б и в).

§ 2. РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ И ОТПОРА КОМПЕНСАТОРОВ

Компенсаторы с одним коленом можно рассчитывать по схеме консольной балки (рис. 7. 5, а), пренебрегая несколько большей гибкостью колена. Прогиб конца консоли Л под действием силы Рар определяют по формуле

Р f

прк iEI

(7.10)

Рнс. 7. 5. Расчетные схемы компепсатороп. а - с одним коленом; б - с двумя коленами; в - с четырьмя коленалга.

Момент в заделке равен М = Рпрк, откуда

Тогда величина деформации

(7.111

где / - момент пнерции сечения в сж*; W - момент сопротивления сочеп;1Я трубы в с.и: /,( - вылет компенсатора в см.

На осисьапчи формулы (7.11) построен график (рис. 7. 6, а) для 11пррде;ения перемещения конца компенсатора Д без предвари-

0.0W

0.015

0.005

920:S--9 зго; 6=8

720:3--7

6jo:S=6

529.SS U26.S--8

Рнс. 7. 6. Графики для Г-образных компенсаторов при 0=1 (без учета компенсирующей способиостц лолена).

а - график перемещении конца компенсатора в завпспмости от его вылота длр труб различных шометров; 6 - величина отгтора коптснсатора в завпсш.юстч от его -.ьтлега для труо различных диаметров с разной толщиной стсиш-,