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

рунта поперечным перемещениям газопровода = 32,9 + - 0,8-59 = 80,1 кгс/см. По формуле (5.61) коэффициент раз-

+ и,»-йУ = »и,г кгс/см. 110 формуле [йлп) коэффициент разгрузки Ср = 59/292 = 0,202 кгс/см. -: -

Задаемся длиной волпы выпучивания Z-кр = 50D ="70 м. По формуле (5.71) расчетный радиус изгиба в первом приближении Ро = 2- 7000/[3,142- tg (372)1 = 54 ООО см.

По формуле (5.65) расчетная длина волны выпучивания

265 • 2,1 -106 .1,791601 • 10в

5,4 • 104 .80.1

1+1+

80 • 2,1 -106 -1,791601 -10* - 0,202

(5 • 4 -10*)2 - 80,12

= 0,75-108 СМЗ;

Lko = /о,75-108 = 8700 см. Во втором приближении по формуле (5.71) Ро = (2-8700)/(3,142 tg 1° 30) = 6,70-10* см. По формуле (5 - 65)

265-2,1-106-1,791601-106

6,7 -104 - 80,1

80 - 2,1 -106 .1,791601 - 106 . 0,202

(6,7 .104)2 . 80,12 = 0,67-108 СМ;

Lkp = /о,67-108 = 8200 см. В третьем приближении по формуле (5.71) Ро = (2- 8200)/(3,142 tg 1° 30) = 6,3-10* см. По формуле (5.65)

265-2,1-106.1,791601-106

6.3 -104 . 80,1

l + /l I-

80. 2,1 - 106 .1,791601. 106 . 0,202

(6,3 -104)2 . 80,12 = 0,7-108 СМ; -

Lkp = /0,7-108 = 8350 СМ. Прнпимае-м Z-кр = 8350 см; р„ = = 6,3-104 СМ. По формуле (5.60) предельное сопротивление грунта продольным перемещениям газопровода «„„ = 08 X X (32,9 tg 24°+ 2-1,5-10-3-0,45-3,14-1422 tg 24° + 0,6-3,14 х X 142-0,01) = 44,5 кгс/см, где при /г >„ = 150/142 = 1,05 по графику па рис. 5.1 с„ = 0,45. По формуле (5.53) х = 44,5 X X 8,35-10 = 3,72-10кгс. По формуле (5.52) Р = 8,35 X X 10» /(3,14-142- 0,2)/(2,1-10«- 727,5) = 2,02. По формуле (5.50) /о = (8,35-103)7(3,14- 6,3-10) = 112 см. По формуле (5.51) /=(0,3-112)/[1 + 3 (0,202/80,1) 1121 = 18,2 см. По формуле (5.49) д = (9-3,142)/[32-(8,35-10)Ч (18,22 + 2-18,2-112) = 1,76-10-*. По формуле (5.66) = 0,375 - 80,1 - 6,3 -10* = 1,92 • lOe кгс.

Из условия устойчивости (5.32) 8экв= 0,9-1,92-106 = 1,73 X X 106 „ГС, Проверяем условие (.5.46): (2,1-106- 727,5- 2.02)/[(3,72х X 10)-1,76-10-4/(1 + 2/2,02) = 0,734 < 1, тогда из формулы (5.48) = 1,73-106 + (2,1-106-727,5-1,76-10-«)/(1 + 2/2,02) = = 1,86-106 кгс. По формуле (5.74) М = [1,86-106 - 0,2 х X (1,15 • 138,7 • 75)/(2 -1,65) - 727,5]/(12 -10-6 . 2,1.106 . 727,5) = = 72,0° С. Количество анкерных пар с принятым шагом 390 см,

располагаемых на длине волны выпучивания Lp = 8350 см, составит 8350/390 = 22 шт.

Прп расположении анкеров вблизи вершины вертикального угла с шагом 1,5 м погонная удерживающая способность па примыкающих к вершине угла участках по формуле (5.77) = 0.8-59 + 5,7 = 52,9 кгс/см, а погонная удерживающая способность в окрестностях вершины угла по формуле (5.78) 92 = 0,8- 59 + 5,7 + 10.6-10/150 = 123,6 кгс/см. Длина, на которой следует расположить анкера с шагом 1,5 м по формуле (5,7,5) из условия (5.76) sin (пл/2) = (80,1 - 52,9)/(123,6 - 52,9) = 0„384; га = 0,252 и а = 0,252- 83.5 = 21 м. Необходимое количество анкерных пар составит 21,0/1,5 = 14 шт., т. е. уменьшится па [(22 - 14)/22]-100 = .36о/„.

§ 5.6. Расчет компенсаторов при подземной и наземной (в насыпи) прокладке трубопроводов

При проектировании подземных и наземных (в яасыпи) трубопроводов с большими расчетными температурными перепадами для уменьшения продольных перемещений трубопроводов при выходе из грунта в местах примыкания к КС, НПС, ГРС, в местах расположения перемычек, запорной арматуры.

Рис. 5.7. Схемы подземных компенсаторов-оюрои, а - г-обравный; б - трапецеидальный симметричный; « - ве-

сившетричвыА.

узлов запуска и приема очистных устройств (скребков), в местах подключения лупингов, отводов, резервных ниток мпогониточных переходов и т. п. следует при.мепять различного вида компенсаторы-уиоры: трапецеидальные, Г-, П- или Z-образные (рис. 5.7 и 5.8). Располагать компенсаторы рекомендуется на участках, слон{еппых сухими ры.хлыми грунта.\1и, либо засыпать рыхлыми податливыми грунтами, обладающими малой удерживающей способностью против продольных перемии;ений трубопроводов.

Для устройства компопсаторов, как правило, следует применять колена холодного гнутья, а в стесненных условиях - сварные заводского изготовления

с радиусом но менее пяти диаметров труб. Между коленами необходимо вваривать прямые вставки длиной пе менее пяти диа.метров труб. Для уменьшения напряжений в компенсаторах следует предусматривать колена с углами: в симметричных трапецеидальных - 45, в несимметричных трапецеидальных - 36-48 со стороны передачи усилия и 45-60 с противоположной стороны, в Z-образных - 45-60°.

При выборе мест подключения к магистрали отводов, устройства перемычек, узлов запорной арматуры и т. н. следует учитывать наличие углов

[е-45° *5-60 (200 300) П

45-so

Рис. 5.8. Устройство подзеиных коипенсаторов иа различных участках трассы,

а и б - около КС и ГРС; в - около перехода через препятствия; г - около камеры запуска или Приема очистных устройств; Э - на перемычке между двумя параллельными нитками; е - использование поворота трассы при выборе места примыкания отводящего

трубопровода.

поворота трассы, используя их в качестве ограничителей продольных перемещений трубопроводов (см. рис. 5.8, с).

При подземной п паземно!! (в насыпи) прокладке трубопроводов компенсаторы рассчитывают исходя из макснма.тьных продольных перемещешгп трубопровода в месте выхода его из грунта. При выполнении условия (критерия отсутствия участка предельного равновесия грунта)

fnp[i+TiK/(A;/-y)]

продольное перемещение трубопровода

До = Ло/(£У-ЬЛк); прп невыполнении условия (5.79)

Au=a[l-/l-(6/a)2l,

(5.79)

(5.80)

(5.81)

где - эквивалентное продольное сжимающее усилие, кгс. определяемое по формуле (5.45); („р-предельное сопротивление грунта продольным нере-мещеппям трубопровода, кгс/см, определяемое по формуле (5.60); rj - жесткость компенсатора, т. е. усилие, возникающее в колшенсаторе от единичного продольного перемещения, кгс/см; у - характеристика упругой работы грунта, см-1.

1 ьа

при Ь/а <; 0,1 Доу"

(5.83)

(5.84)

При пренебрежении жесткостью компенсатора % = О критерий отсутствия участка предельного равновесия грунта выражается формулой

•SoY/np 1-При выполнении условия (5.85)

Ao = So/(£fY):

нри невыполнении -

lef \ t„p • Г Y = yn£„Cx.o/(£F),

(5.85) (5.86)

(5.87) (5.88)

где Сх. о - обобщенный коэффициент касательного сопротивления грунта по табл. 5.13.

% = £ ««. Для Г-образного компенсатора

кг=к/3;

для П-образпого компенсатора

(5.89) (5.90)

(5.91) (5.92)

где /к - вылет компенсатора, см; 1 - ширина полки компенсатора, см; Рк - радиус кривизны колена (изгиба осп колена) ко.мнепсатора, см; Агж - коэффициент уменьшения жесткости гнутых и сварных колен.

Для других типов компенсаторов жесткость определяется но правилам строительной механики с учетом коэффициента уменьшения жесткости для гнутых и Сварных колен.

"кп = li;;: (PkI-2.28р2/к +1,4р)-Ь0,67 +/„/2-

-4Ркг-2р2гк-1.33ра; для Z-образпого компенсатора

KZ = -(--Ркг-2.28р2гк + 1.4р)+0,67/3-2р«/2 + 2р/к-1,ЗЗр

При А.К < 0,3

А:ж = Я,/1.65;

(5.93) (5.94)

где б - толщина стенки колена компенсатора, см; Гс - средний радиус трубы, см.

Расчет компенсаторов па воздействие продольных перемещений трубопроводов от изменения температуры стенок труб, внутреннего давления и других нагрузок и воздействий выполнцется по упругой стадии работы .металла из условия

Ок + Ом г? Ri-О.Ъак

(5.95)

где Ок - расчетные продольные налряжения в компенсаторе под возде11Ствием изменения температуры стенок труб и внутреннего даилепия продукта, кгс/см; а„ -дополнительные продольные напряжения в компенсаторе от изгиба под де11ствием поперечных и продольных нагрузок в расчетном сечении комиепсатора, кгс/см-, определяемые согласно общим правилам строительной механики; - расчетное сопротивление, кгс/см, определяемое по формуле (5.2); Окц- кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, кгс/см, определяемые по формуле (5.27).

При расчете компенсаторов на участках трубопроводов, работающих при мало изменяющемся телшературном режиме (на линейной части трубопроводов), допускается увеличение продольных напряжений в компенсаторах, т. е. в формуле (5.95) вместо R моято принимать Дан-

Допускаемые деформации компенсаторов, см, без их предварительной растяжки для П-образных компенсаторов

А„тт=-

2с(к

для Z-образпых комиенсаторов

для Г-образных компенсаторов

Д..т,=-

2<тк

(5.96)

(5.97)

(5.98)

где гпк - коэффициент увеличения напряжений в коленах.

mк = 0,9/Я*/ (5.99)

Продольные перемещения трубопроводов Ад долншы быть меньше Ак.

Так как расчет компенсаторов на прочность выполняется исходя из максимальных продольных перемощонип, которые, как следует из формул (5.80) и (5.81), являются функцией жесткости компенсатора, т. е. его линейных размеров, то определение параметров ко.мионсаторов следует вести методом последовательных приближений. В первом приближении принимают, что жесткость ко.мпенсатора = О и по формулам (5.86) и (5.87) рассчитывают иродо.тьные иере.мощения. Далее определяют размеры колшенсатора и его жесткость, исходя пз необходимости компенсации пере.мощений с двух участков трубопровода, симметричных относительно компенсатора. С учетом фактической жесткости компенсатора рассчитывают действительные .значения перемещений, цо которым пповь Определяют размеры компенсатора. Обычно для выбора размера комиепсатора бывает достаточно двух приближений. Вылеты подземных П-образных и трапецеидальных компенсаторов рекомендуется принимать на 10-20% меньше расчетных.

Длины подземных участков, на которых происходит перемещение трубопроводов к месту выхода из грунта, с достаточной для практики точностью определяются по следующим формулам: при выполнении условия (5.79)

при невыполнении -

3 So-t„p/y - у tnp

(5.100) (5.101)

Пример. Рассчитать Z-образный компенсатор подземного газопровода диаметром 1420 X 16,5 мм в месте выхода его из грунта с учетом колшенсаци!! с обеих сторон газопровода со следующими псходпыми данными: £)„= 1420 мм; Е= 2,1-106 кгс/см; у = 1400 кгс/м; б = 16.5 мм; / = 1,791 601-106 см*; фр = 15°; ЛГ„ = 6000 КГС/СМ2; р 727,5 см; ср = 0; i?,, = 4200 кгс/см; d\„ = 1387 мм; Сх. „ = 0,19 кгс/см; т = 0,9; ?тр=- 5,711 кгс/см; = 100 см; п 1,10; р = 75 кгс/см; нр = 0,8; At = 70° С.

Решение. По формуле (5.55) при Пдои= О ?п. т- ?тр - - 5,711 кгс/см. При hlD„ = 100/142 = 0,705 по графику на рис. 5.1 с„ = 0,35. По формуле (5.60) предельное сопротивление грунта продольным перемещениям газопровода <пр= 0,8 X X (5,711 tg 15°+ 2-1,4-10-8- 0,35- 3,14-142 tg 15°)= 14.5 кгс/см По формуле (5.88) характеристика упругой работы грунта у - = /3.14-142- 0,19/(2,1-106- 727,5) = 2,36-10"* см-. Пренебрегая жесткостью котюпсатора (т1к=0), проверяем условие (5.85), определяя предварительно по формуле (5.45) эквивалент-

/- „ 1,1 - 75 -138,7 , ное продольное сжимающее усилие: (и.-2Ti~65

. о 1,78-106.2,36-10-* + 12-10-6-2,1 • 106.70). 727,5= 1,78-106 кгс и-щ-=

= 29,0>1, т. е. услош1е (5.85) не выполняется. Тогда при наличии участка предельного равновесия грунта продольпое перемещение газопровода в место установки колтонсатора определится по формуле (5.87):

Дп =

Г(1,78.106)2

2 - 2 1 -106 - 727,5 L 14,5

14,5 (2,36.10-4)2

= 72

Зададимся параметрами компенсатора: ly. = 30 м, рк - = 5/)„ = 5-142= 710 см, 6=1.65 см, гс = 71 - 1,65 = 69,35 см.

По формуле (5.94) ?.к = - = "243; по формуле (5.93)

кж = 0,243/1,65 = 0,157; по формуле (5.92) f« z = Об? X 13,14-7,1-10-2(3-10)2 - 2,28 (7,1-10Y-3-10 + 1,4-(7,1 X X тЦ + 0,67(3-10) - 2-7,1-102(3-10) + 2(7,1-102)2 х X 3-10 - 1,33 (7,1 -102)8 = 1,23-10". По формуле (5.95 Окомп= = 2980 -0,5-3400=1280 кгc/cм где R = 4200-0,9/(1,15-1,1) = = 2980 кгс/см2 и (7кц = 1,1-75-138,7/(2-1,6.5) = 3400 кгс/см2.

По формуле (5.99) коэффициент увеличения напряжений в колене компенсатора = 0,9/0,243* = 2,3. По формуле (5.97) допускаемые деформации компенсатора Д ~

1" . 1,23-10" = 76 см. По формуле (5.89)

2,1 -106 .142 • 3 -103 - 2,3 жесткость компенсатора х[ = 2Л-106-1,791 601-106/(1,23-10") = = 30,6 кгс/см.