Izračun kompenzatora na mreži. Prednosti mijeha u odnosu na dilatacijske spojeve u obliku slova U

Kompenzatori ili kompenzacijski uređaji koriste se pri postavljanju cjevovoda s visokim pritiskom ili visoke temperature noseća supstanca. Tijekom rada cjevovoda javlja se niz faktora koji se moraju uzeti u obzir kako bi se izbjeglo uništavanje nosive konstrukcije... Ovi faktori uključuju temperaturne deformacije cijevi, vibracije koje nastaju tijekom rada cjevovoda, kao i slijeganje temelja betonskih nosača.

Kompenzatori su dizajnirani da osiguraju pokretljivost dijelova sistema jedan u odnosu na drugi. Ako nema takve pokretljivosti, povećat će se opterećenja spojnih elemenata, dijelova cjevovoda, zavara. Ova opterećenja prelaze dozvoljene norme i dovesti do uništenja sistema.

Postoji nekoliko vrsta dilatacijskih spojeva koji se razlikuju principijelni uređaji... Ideja o razvoju dilatacije U-oblika pojavila se kao posljedica fenomena samokompenzacije cjevovoda sa zavojima i zavojima. Tijekom rada toplovoda, cijevi zbog ovih zavoja mogu pokazati otpornost na torzijske i vlačne deformacije.

Međutim, nije potrebno oslanjati se na samokompenzaciju, jer apsolutna vrijednost pomaka ovisi o broju rotacijskih elemenata. Kako bi se osigurala mogućnost kompenzacije deformacija, koljeno u obliku slova U opremljeno je na ravnom dijelu linije, koje igra ulogu kompenzatora.

Princip rada dilatacije U-oblika

Po svom dizajnu, kompenzator u obliku slova U smatra se najjednostavnijim jer se sastoji od minimalni set elementi. Ovaj minimalizam omogućio je pružanje širok raspon tehničke karakteristike(temperatura, pritisak). Kompenzator se izrađuje na jedan od dva načina.

Jednodijelna cijev se savija na pravim mjestima s određenim radijusom savijanja, tvoreći strukturu u obliku slova U.
Ekspanzioni spoj uključuje 7 elemenata, uključujući tri pravocrtne grane i 4 zakretna ugla, koji su zavareni u jednu konstrukciju.

Zbog činjenice da ovaj kompenzatorčesto se moraju servisirati, jer se sedimenti u obliku prljavštine ili drugih gustih struktura često nakupljaju u zavoju u obliku slova U, njegove spojne cijevi opremljene su prirubnicama ili spojnicama s navojem. To vam omogućuje montažu i demontažu uređaja bez upotrebe posebnih alata.

Dilatacijski spojevi u obliku slova U predviđeni su za čelične cijevi i polietilenske cijevi... Dizajn nije bez nedostataka. Tako, na primjer, ugradnja dilatacije u obliku slova U u sustav grijanja zahtijeva potrošnju dodatni materijal u obliku cijevi, uglova, brisača. Za grijaće mreže sve je komplicirano ugradnjom dodatnih nosača.

Zahtjevi za instalaciju i troškovi instalacije za uređaje u obliku slova U

Unatoč relativnoj jednostavnosti uređaja, ugradnja kompenzatora u obliku slova U nije uvijek niža u usporedbi s, primjerice, cijenom mjehura. Sada govorimo o cjevovodima velikog prečnika... U ovom slučaju troškovi dodatne elemente a njihova instalacija premašuje cijenu uređaja s mijehom, a ako uzmemo u obzir potrebu za izgradnjom nosača, tada će razlika u cijeni biti vrlo zamjetna.

Ako je ekspanzijski spoj izrađen savijanjem ravne cijevi, mora se imati na umu da bi radijus ovog zavoja trebao biti jednak osam radijusa same cijevi. Ako postoje šavovi, struktura je napravljena tako da ti šavovi padaju na ravne dijelove. Naravno, s formiranjem strmo savijenih zavoja morate odstupiti od ovih pravila.

Prednosti i nedostaci dizajna u obliku slova U

Preporučljivo je koristiti ovu vrstu dilatacijskih spojeva pri postavljanju cjevovoda malih promjera. Ovdje treba napomenuti da je raspon veličina mješnih dilatacijskih spojeva nešto širi. Lakat u obliku slova U dobro se nosi s vibracijama, ali za njegovu proizvodnju potrebna je velika količina materijala, što značajno povećava cijenu uređaja.

Usporedba karakteristika mijeha i dilatacijskih spojeva u obliku slova U otkriva glavne prednosti i nedostatke svake vrste uređaja. Na primjer, dilatacijski spoj u obliku slova U mora se povremeno servisirati i čistiti od naslaga. Mehanički dilatacijski spojevi ne trpe takve nedostatke.

Još jedna stvar koju želim primijetiti tiče se kompenzacijske sposobnosti dviju vrsta uređaja. Ako uzmemo u obzir samo apsolutne vrijednosti, tada se u tom pogledu ne uočava jasna prednost s obje strane. Međutim, da biste povećali maksimalni pomak u dilatacijskom zglobu u obliku slova U, morat ćete povećati veličinu koljena. Za dilatacijski mjehur dovoljno je koristiti dvodjelnu valovitu ploču, koja praktički ne utječe na dimenzije.

Želim dodati u kasicu kasicu pozitivna svojstva kvaliteta kao što je nedostatak kontrole tokom rada. Ali u gusto naseljenom području nema uvijek slobodnog prostora za uređenje cjevovoda s dilatacijskim spojem u obliku slova U. Koleno se može ugraditi samo u vodoravne dijelove, dok se dilatacijski mjehur može postaviti u bilo koji ravni dio.

Konačno, još jedna prednost mješnog spoja je to što ne povećava otpor protoku tekućine i plina. Lakat u obliku slova U uvelike će smanjiti brzinu protoka. Kada koristite ovu vrstu uređaja u kućni sistem potrebno je instalirati grijanje cirkulacijska pumpa, jer zbog prirodne konvekcije tekućina možda neće cirkulirati, nailazeći na prepreku na putu.

Proračuni za dilatacijske spojeve

Nedostatak GOST standarda za Uređaji u obliku slova U ponekad značajno kompliciraju zadatak planiranja projekta, pa je neophodan preliminarni izračun dilatacije U-oblika. Prije svega, morate graditi na potrebama projekta. Uzimaju se u obzir dimenzije cjevovoda, njegov promjer, maksimalni pritisak i veličina očekivanog pomaka.

To znači da teško da će biti moguće kupiti gotove dilatacije. Za svaki konkretan slučaj to se mora učiniti lično. Ovo je još jedan nedostatak u odnosu na mijeh.

Prilikom izračunavanja parametara potrebno je uzeti u obzir sljedeća ograničenja i uvjete:

čelik se koristi kao materijal za cjevovod;
kompenzatori su dizajnirani za vodu i plinovite medije;
maksimalni pritisak nosača ne prelazi 1,6 atmosfere;
kompenzator mora imati pravilan oblik u obliku slova "P";
montira se samo na vodoravne dijelove;
utjecaj vjetra je isključen.

Treba shvatiti da se ovi parametri smatraju idealnim. U stvarnim uvjetima moguće je promatrati samo nekoliko točaka. Što se tiče temperature okoline, potrebno je maksimalno uzeti njenu vrijednost, a temperaturu okolnog zraka na minimum.

Instalacija kompenzatora

Prilikom izgradnje autoputa trebali biste koristiti određena pravila koji se odnose na aranžman Dilatacijski spojevi u obliku slova U... Postavlja se tako da je prevjes usmjeren na desnu stranu. Stranice određuju gledajući cjevovod od izvora do sudopera. Ako nema mjesta za kompenzator s desne strane, let se vrši ulijevo, međutim, povratnu liniju će morati voditi s desna strana, a to dovodi do promjena u projektu.

Prije izravnog puštanja u rad toplovoda potrebno je prethodno prethodno rastezanje ekspanzijskog spoja. Napunjene cijevi su pod pretjeranim pritiskom, pa ako se ovaj postupak ne obavi, metal će uskoro početi propadati.

Napetost se stvara posebnim dizalicama, a nakon pokretanja uklanjaju se, a koljeno zauzima prethodni položaj. Količina napetosti naznačena je podacima u pasošu za svaki uređaj. Prilikom postavljanja nosača potrebno je izračunati njihovu lokaciju, moraju biti smješteni tako da deformacije vode samo do osnog pomaka cijevi na nosaču.

Kako bi se nadoknadila toplinska proširenja, dilatacijski spojevi u obliku slova U najčešći su u toplinskim mrežama i elektranama. Unatoč brojnim nedostacima, među kojima se mogu izdvojiti: relativno velike dimenzije (potreba za ugradnjom kompenzacijskih niša u toplinskim mrežama s polaganje kanala), značajni hidraulični gubici (u poređenju sa zaptivnom kutijom i mijehom); Dilatacijski spojevi u obliku slova U također imaju niz prednosti.

Glavne prednosti su jednostavnost i pouzdanost. Osim toga, ova vrsta kompenzatora je najbolje proučena i opisana u obrazovnoj, metodološkoj i referentnoj literaturi. Unatoč tome, mladim inženjerima koji nemaju specijalizirane programe često je teško izračunati dilatacijske spojeve. To je prvenstveno posljedica prilično složene teorije, s prisustvom velikog broja korekcijskih faktora i, nažalost, s prisustvom pravopisnih pogrešaka i netočnosti u nekim izvorima.

U nastavku se izvodi detaljna analiza postupci za izračunavanje kompenzatora u obliku slova U iz dva glavna izvora, čija je svrha bila utvrđivanje mogućih grešaka u kucanju i netočnosti, kao i usporedba rezultata.

Tipičan proračun kompenzatora (slika 1, a)), koji je predložila većina autora, pretpostavlja postupak zasnovan na upotrebi Castilianove teoreme:

gdje: U- potencijalna energija deformacije kompenzatora, E- modul elastičnosti materijala cijevi, J- aksijalni moment inercije presjeka dilatacije (cijevi),

gdje: s- debljina zida savijanja,

D n- vanjski promjer krivine;

M- moment savijanja u odjeljku dilatacije. Ovdje (iz stanja ravnoteže, slika 1 a)):

M = P y x - str x y + M 0 ; (2)

L- cijelom dužinom kompenzatora, J x- osni moment inercije kompenzatora, J xy- centrifugalni moment inercije kompenzatora, S x- statički moment kompenzatora.

Radi pojednostavljenja rješenja, koordinatne osi se prenose u elastično težište (nove osi Xs, Ys), zatim:

S x = 0, J xy = 0.

Iz (1) dobivamo elastičnu odskočnu silu Px:

Pokret se može tumačiti kao kompenzacijski kapacitet kompenzatora:

gdje: b t- koeficijent linearnog toplinskog širenja, (1,2x10 -5 1 / deg za ugljične čelike);

t n - početna temperatura (prosječna temperatura najhladniji petodnevni period u posljednjih 20 godina);

t To- krajnja temperatura ( Maksimalna temperatura rashladna tečnost);

L uch- dužina kompenzirane dionice.

Analizirajući formulu (3), možemo doći do zaključka da najveće poteškoće uzrokuje određivanje momenta inercije J xs, pogotovo jer je prvo potrebno odrediti težište kompenzatora (sa y s). Autor razumno predlaže korištenje približne, grafičke metode za određivanje J xs, uzimajući u obzir koeficijent krutosti (Karman) k:

Prvi integral je određen u odnosu na osu y, drugi u odnosu na osu y s(slika 1). Osa ekspanzijskog zgloba nacrtana je u mjerilu na milimetarskom papiru. Cijela krivulja osovine kompenzatora L deli na mnoge segmente DS i... Udaljenost od središta linije do osi y i mereno lenjirom.

Koeficijent krutosti (Karmana) namjerava odražavati eksperimentalno dokazan učinak lokalnog izravnavanja poprečni presjek savijanja pri savijanju, što povećava njihovu kompenzacijsku sposobnost. V normativni dokument Karmanov koeficijent određen je empirijskim formulama različitim od onih navedenih u ,. Koeficijent krutosti k koristi se za određivanje smanjene duljine L prd lučni element, koji je uvijek veći od njegove stvarne dužine l G... U izvoru, Karmanov koeficijent za savijene krivine:

gdje: l - karakteristika savijanja.

Ovdje: R- radijus savijanja.

gdje: b- kut savijanja (u stupnjevima).

Za zavarene i savijene koljena s kratkim savijanjem izvor predlaže korištenje drugih ovisnosti za utvrđivanje k:

gdje: h- karakteristika savijanja za zavarene i žigosane krivine.

Ovdje: R e - ekvivalentni polumjer zavarenog zavoja.

Za krivine iz tri i četiri sektora b = 15 stepeni, za pravokutni dvosektorski zavoj predlaže se uzimanje b = 11 stepeni.

Treba napomenuti da je u, koeficijent k ? 1.

Regulatorni dokument RD 10-400-01 predviđa sljedeću proceduru za određivanje koeficijenta fleksibilnosti TO R * :

gdje TO R- koeficijent fleksibilnosti bez uzimanja u obzir ograničenja deformacije krajeva savijenog dijela cjevovoda; o - koeficijent uzimajući u obzir nepropusnost deformacije na krajevima zakrivljenog presjeka.

U ovom slučaju, ako, tada se koeficijent fleksibilnosti uzima jednak 1,0.

Količina TO str određeno formulom:

Ovdje P - višak unutrašnjeg pritiska, MPa; Et je modul elastičnosti materijala pri Radna temperatura, MPa.

Može se pokazati da je faktor fleksibilnosti TO R * bit će više od jednog, stoga je prilikom određivanja smanjene duljine zavoja prema (7) potrebno uzeti njegovu obrnutu vrijednost.

Za usporedbu, odredimo fleksibilnost nekih standardnih savijanja prema OST 34-42-699-85, pri nadtlaku R= 2,2 MPa i modul E t= 2x 10 5 MPa. Rezultati su sumirani u donjoj tabeli (tabela br. 1).

Analizom dobivenih rezultata može se zaključiti da postupak određivanja koeficijenta fleksibilnosti prema RD 10-400-01 daje "strožiji" rezultat (manja fleksibilnost zavoja), uz dodatno uzimanje u obzir viška pritiska u cjevovoda i modula elastičnosti materijala.

Moment inercije kompenzatora u obliku slova U (slika 1 b)) u odnosu na novu os y s J xs definirano na sljedeći način:

gdje: L NS- smanjena dužina osi kompenzatora,

y s- koordinata težišta kompenzatora:

Maksimalni moment savijanja M Maks(djeluje na vrhu dilatacije):

gdje H- prevjes dilatacije, prema slici 1 b):

H = (m + 2) R.

Maksimalni napon u presjeku zida cijevi određuje se formulom:

gdje: m1 - korekcijski faktor (sigurnosni faktor), uzimajući u obzir povećanje naprezanja u savijenim presjecima.

Za savijene zavoje, (17)

Za zavarene zavoje. (osamnaest)

W- moment otpora grane:

Dozvoljeno naprezanje (160 MPa za kompenzatore od čelika 10G 2S, St 3sp; 120 MPa za čelike 10, 20, St 2sp).

Želio bih odmah primijetiti da je faktor sigurnosti (korekcija) prilično visok i raste s povećanjem promjera cjevovoda. Na primjer, za zavoj od 90 °-159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ?? 2.6; za krivinu od 90 °-630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Slika 2.

U dokumentu s uputama proračun presjeka s dilatacijskim spojem u obliku slova U, vidi sliku 2, izvodi se prema iterativnom postupku:

Ovdje postavljate udaljenosti od osi dilatacijskog zgloba do fiksni nosači L 1 i L 2 naslona V i polazak je određen N. U procesu iteracija u obje jednadžbe potrebno je postići da ona postane jednaka; od par vrijednosti uzima se najveća = l 2. Zatim se određuje željeni prevjes dilatacije H:

Jednačine prikazuju geometrijske komponente, vidi sliku 2:

Komponente otpornih sila, 1 / m 2:

Momenti inercije oko centralnih osa x, y.

Parametar čvrstoće A, m:

[y sk] - dopušteni kompenzacijski napon,

Dozvoljeno kompenzacijsko naprezanje [at sk] za cjevovode koji se nalaze u horizontalna ravnina određeno formulom:

za cjevovode koji se nalaze u okomitoj ravnini prema formuli:

gdje je: nazivno dopušteno naprezanje pri radnoj temperaturi (za čelik 10G 2C - 165 MPa pri 100 °? t? 200 °, za čelik 20 - 140 MPa pri 100 °? t? 200 °).

D- unutrašnji prečnik,

Treba napomenuti da autori nisu uspjeli izbjeći pravopisne pogreške i netočnosti. Ako koristimo faktor fleksibilnosti TO R * (9) u formulama za određivanje smanjene dužine l NS(25), koordinate središnjih osi i momenti inercije (26), (27), (29), (30), tada će se dobiti podcijenjeni (pogrešan) rezultat, budući da je koeficijent fleksibilnosti TO R * prema (9) je veći od jedan i mora se pomnožiti s dužinom savijenih zavoja. Zadana duljina savijenih zavoja uvijek je veća od njihove stvarne duljine (prema (7)), samo će tada steći dodatnu fleksibilnost i kompenzirajuću sposobnost.

Stoga je za ispravku postupka određivanja geometrijskih karakteristika prema (25) h (30) potrebno koristiti inverznu vrijednost TO R *:

TO R * = 1 / K R *.

U dijagramu dizajna na slici 2, kompenzacijski nosači su fiksni ("križevi" se obično koriste za označavanje fiksnih nosača (GOST 21.205-93)). Ovo može zatražiti od "kalkulatora" da prebroji udaljenosti. L 1 , L 2 s fiksnih nosača, odnosno uzeti u obzir dužinu cijelog kompenzacijskog dijela. U praksi su bočna kretanja kliznih (pomičnih) nosača susjednog dijela cjevovoda često ograničena; od ovih pomičnih, ali ograničenih bočnih kretanja oslonaca i udaljenosti treba računati L 1 , L 2 ... Ako ne ograničite poprečna kretanja cjevovoda cijelom dužinom od fiksnog do nepomičnog nosača, postoji opasnost da dijelovi cjevovoda siđu s nosača najbližih dilatacijskog spoja. Za ilustraciju ove činjenice, slika 3 prikazuje rezultate proračuna za kompenzacija temperature dionica glavnog cjevovoda DN 800 od čelika 17G 2C dužine 200 m, temperaturna razlika od - 46 C ° do 180 C ° u programu MSC Nastran. Maksimalno bočno pomicanje središnje točke dilatacije je 1,645 m. Potencijalni vodeni udar također predstavlja dodatni rizik od iskliznuća s nosača cjevovoda. Stoga se odlučuje o dužinama L 1 , L 2 treba uzeti s oprezom.

Slika 3.

Porijeklo prve jednadžbe u (20) nije potpuno jasno. Štoviše, dimenzijski nije točan. Zaista, u zagradama ispod znaka modula, vrijednosti se dodaju R NS i P y (l 4 +…) .

Tačnost druge jednačine u (20) može se dokazati na sljedeći način:

da biste to učinili, potrebno je da:

To je zaista slučaj ako stavimo

Za posebnu priliku L 1 = L 2 , R y =0 koristeći (3), (4), (15), (19), može se doći do (36). Važno je uzeti u obzir da u sistemu označavanja u y = y s .

Za praktične proračune, koristio bih drugu jednadžbu u (20) u poznatijem i prikladnijem obliku:

gdje je A 1 = A [y ck].

U konkretnom slučaju kada L 1 = L 2 , R y =0 (simetrični kompenzator):

Očigledne prednosti tehnike u usporedbi s njom je njena velika svestranost. Kompenzator na slici 2 može biti asimetričan; normativnost omogućuje izračunavanje kompenzatora ne samo za toplinske mreže, već i za kritične cjevovode visokog pritiska, koji se nalaze u registru RosTekhNadzora.

Mi ćemo to izvesti uporedna analiza rezultati izračunavanja kompenzatora u obliku slova U prema metodama ,. Postavimo sljedeće početne podatke:

a) za sve dilatacije: materijal - čelik 20; P = 2,0 MPa; E t= 2x 10 5 MPa; t? 200 °; utovar - prethodno rastezanje; savijeni zavoji prema OST 34-42-699-85; dilatacije su postavljene vodoravno, izrađene od cijevi s krznom. obrada;
b) projektni dijagram sa geometrijskim oznakama prema slici 4;

Slika 4.

c) standardne veličine kompenzatora sažete su u tablici 2 zajedno s rezultatima proračuna.

Zavoji i cijevi kompenzatora, D n H s, mm	Veličina, pogledajte sliku 4	Pred istezanje, m	Maksimalno naprezanje, MPa	Dozvoljeno naprezanje, MPa
			prema	prema	prema	prema

Ph.D. S. B. Gorunovich, ruke. dizajnerski tim Ust-Ilimsk CHP

Kako bi se nadoknadila toplinska proširenja, dilatacijski spojevi u obliku slova U najčešći su u toplinskim mrežama i elektranama. Unatoč brojnim nedostacima, među kojima se mogu izdvojiti: relativno velike dimenzije (potreba za ugradnjom kompenzacijskih niša u sustave grijanja s polaganjem kanala), značajni hidraulički gubici (u usporedbi s kutijom za punjenje i mijehom); Dilatacijski spojevi u obliku slova U također imaju niz prednosti.

U nastavku se nalazi detaljna analiza postupka izračunavanja kompenzatora u obliku slova U iz dva glavna izvora, čija je svrha bila utvrđivanje mogućih grešaka u kucanju i netočnosti, kao i usporedba rezultata.

Tipičan proračun kompenzatora (slika 1, a)), koji je predložila većina autora ÷, pretpostavlja postupak zasnovan na upotrebi Castilianove teoreme:

gdje: U- potencijalna energija deformacije kompenzatora, E- modul elastičnosti materijala cijevi, J- aksijalni moment inercije presjeka dilatacije (cijevi),

;

gdje: s- debljina zida savijanja,

D n- vanjski promjer krivine;

M- moment savijanja u odjeljku dilatacije. Ovdje (iz stanja ravnoteže, slika 1 a)):

M = P y x - P x y + M 0 ; (2)

L- cijelom dužinom kompenzatora, J x- osni moment inercije kompenzatora, J xy- centrifugalni moment inercije kompenzatora, S x- statički moment kompenzatora.

Radi pojednostavljenja rješenja, koordinatne osi se prenose u elastično težište (nove osi Xs, Ys), zatim:

S x = 0, J xy = 0.

Iz (1) dobivamo elastičnu silu odskoka P x:

Pokret se može tumačiti kao kompenzacijski kapacitet kompenzatora:

; (4)

gdje: α t- koeficijent linearnog toplinskog širenja, (1,2x10 -5 1 / deg za ugljične čelike);

t n- početna temperatura (prosječna temperatura najhladnije petodnevne sedmice u posljednjih 20 godina);

t to- konačna temperatura (maksimalna temperatura rashladne tečnosti);

L uch- dužina kompenzirane dionice.

Analizirajući formulu (3), možemo doći do zaključka da najveće poteškoće uzrokuje određivanje momenta inercije J xs, pogotovo jer je prvo potrebno odrediti težište kompenzatora (sa y s). Autor razumno predlaže korištenje približne, grafičke metode za određivanje J xs, uzimajući u obzir koeficijent krutosti (Karman) k:

Prvi integral je određen u odnosu na osu y, drugi u odnosu na osu y s(slika 1). Osa ekspanzijskog zgloba nacrtana je u mjerilu na milimetarskom papiru. Cijela krivulja osovine kompenzatora L deli na mnoge segmente Δs i... Udaljenost od središta linije do osi y i mereno lenjirom.

Koeficijent krutosti (Karmana) odražava eksperimentalno dokazan učinak lokalnog izravnavanja poprečnog presjeka zavoja tijekom savijanja, što povećava njihovu kompenzacijsku sposobnost. U regulatornom dokumentu, Karmanov koeficijent je određen pomoću empirijskih formula koje se razlikuju od onih navedenih u ,.

Koeficijent krutosti k koristi se za određivanje smanjene duljine L prD lučni element, koji je uvijek veći od njegove stvarne dužine l g... U izvoru, Karmanov koeficijent za savijene krivine:

; (6)

gdje: - karakteristika savijanja.

Ovdje: R- radijus savijanja.

; (7)

gdje: α - kut savijanja (u stupnjevima).

Za zavarene i savijene koljena s kratkim savijanjem izvor predlaže korištenje drugih ovisnosti za utvrđivanje k:

gdje: - savijanje karakteristično za zavarene i žigosane krivine.

Ovdje: - ekvivalentni polumjer zavarenog zavoja.

Za slavine iz tri i četiri sektora, α = 15 stepeni, za pravokutni dvosektorski zavoj, predlaže se uzimanje α = 11 stepeni.

Treba napomenuti da je u, koeficijent k ≤ 1.

Regulatorni dokument RD 10-400-01 predviđa sljedeću proceduru za određivanje koeficijenta fleksibilnosti K p *:

gdje K p- koeficijent fleksibilnosti bez uzimanja u obzir ograničenja deformacije krajeva savijenog dijela cjevovoda;

U ovom slučaju, ako, tada se koeficijent fleksibilnosti uzima jednak 1,0.

Količina K p određeno formulom:

, (10)

gdje .

Evo P- preveliki unutrašnji pritisak, MPa; E t je modul elastičnosti materijala pri radnoj temperaturi, MPa.

, (11)

Može se pokazati da je faktor fleksibilnosti K p * bit će više od jednog, stoga je prilikom određivanja smanjene duljine zavoja prema (7) potrebno uzeti njegovu obrnutu vrijednost.

Za usporedbu, odredimo fleksibilnost nekih standardnih savijanja prema OST 34-42-699-85, pri nadtlaku R= 2,2 MPa i modul E t= 2x10 5 MPa. Rezultati su sumirani u donjoj tabeli (tabela br. 1).

Moment inercije kompenzatora u obliku slova U (slika 1 b)) u odnosu na novu os y s J xs definirano na sljedeći način:

gdje: L pr- smanjena dužina osi kompenzatora,

; (13)

y s- koordinata težišta kompenzatora:

Maksimalni moment savijanja M max(djeluje na vrhu dilatacije):

; (15)

gdje H- prevjes dilatacije, prema slici 1 b):

H = (m + 2) R.

Maksimalno naprezanje u presjeku zida cijevi određeno je formulom:

; (16)

gdje: m 1- faktor korekcije (faktor sigurnosti), uzimajući u obzir povećanje naprezanja u savijenim presjecima.

Zdravo! Prilikom zagrijavanja cjevovodi sistema za opskrbu toplinom imaju tendenciju produžavanja. Koliko će se povećati u duljinu ovisit će o njihovim početnim dimenzijama, materijalu od kojeg su izrađene i temperaturi tvari koja se transportira kroz cjevovod. Promjena linearnih dimenzija cjevovoda može dovesti do uništenja navoja, prirubnica, zavarenih spojeva, oštećenja drugih elemenata. Naravno, pri projektiranju cjevovoda uzima se u obzir da se oni produžavaju pri zagrijavanju i skraćuju pri niskim temperaturama.

Samokompenzacija grijaćih mreža i dodatnih kompenzacijskih elemenata

Postoji takav fenomen u području opskrbe toplinskom energijom kao samokompenzacija. To se shvaća kao sposobnost cjevovoda neovisno, bez pomoći posebnih uređaja i uređaja, kompenzirati one promjene u veličini koje nastaju kao posljedica toplinskih učinaka, zbog elastičnosti metala i geometrijskog oblika. Samokompenzacija je moguća samo ako postoje zavoji ili zavoji u sistemu cijevi. Međutim, nije uvijek moguće tijekom projektiranja i instalacije stvoriti veliki broj takvih "prirodnih" kompenzacijskih mehanizama. U takvim je slučajevima važno razmisliti o stvaranju i ugradnji dodatnih dilatacijskih spojeva. To su sljedeće vrste:

U-oblik;

objektiv;

kutija za punjenje;

valovita.

Metode izrade dilatacijskih spojeva u obliku slova U

U ovom ćemo članku detaljno govoriti o dilatacijskim spojnicama u obliku slova U, koje su danas najčešće. Ovi proizvodi, prekriveni polietilenskim omotačima, mogu se koristiti na svim vrstama tehnoloških cjevovoda. Zapravo, oni su jedna od metoda samokompenzacije - na kratkom presjeku stvara se nekoliko zavoja u obliku slova "P", a zatim cjevovod nastavlja ići ravno. Takve strukture u obliku slova U izrađene su od jednodijelnih zakrivljenih cijevi, od dijelova cijevi ili zavoja koji su zavareni zajedno. Odnosno, izrađene su od istog materijala, od iste vrste čelika kao i cijevi.

Najekonomičnije je savijati dilatacijske spojeve iz jedne čvrste cijevi. Ali ako je ukupna duljina proizvoda veća od 9 metara, tada bi ih trebalo napraviti od dva, tri ili sedam dijelova.

U slučaju da kompenzator mora biti napravljen od dva sastavni delovi, tada se šav nalazi na tzv. prevjesu.

Trodjelni dizajn pretpostavlja da će savijeni "stražnji dio" proizvoda biti izrađen od jednog komada cijevi, a zatim će na njega biti zavarene dvije ravne grane.

Kada se pretpostavlja sedam dijelova, onda bi četiri od njih trebala biti laktovi, a ostala tri bi trebala biti mlaznice.

Također je važno zapamtiti da radijus savijanja zavoja pri pripremi dilatacijskih spojeva od ravnih dijelova mora biti jednak četiri vanjska promjera cijevi. To se može izraziti sljedećom jednostavnom formulom: R = 4D.

Bez obzira na to od koliko je dijelova izrađena opisana dilatacija, uvijek je preporučljivo zavareni šav postaviti na ravnu granu, koja će biti jednaka promjeru cijevi (ali ne manja od 10 centimetara). Međutim, postoje i strmo savijeni zavoji, gdje uopće nema ravnih elemenata - u ovom slučaju možete odstupiti od gore navedenog pravila.

Prednosti i nedostaci dotičnih proizvoda

Kompenzatori ovog tipa stručnjaci preporučuju upotrebu za cjevovode malog promjera - do 600 milimetara. Dijelovi u obliku velikih slova "P" na tim cjevovodima, u slučaju bilo kakvih vibracija, učinkovito ih gase mijenjanjem njihovog položaja duž uzdužne osi. To, kako je rečeno, ne dopušta da se fluktuacije "kreću naprijed" duž toplovoda. U cjevovodima koji zahtijevaju demontažu radi čišćenja, dilatacijski spojevi u obliku slova U dodatno se isporučuju s priključnim dijelovima na prirubnicama.

Proizvodi u obliku slova U dobri su po tome što im nije potrebna kontrola tokom rada. To ih razlikuje od proizvoda tipa žlijezda, za čije održavanje su potrebne posebne komore za grane. Međutim, za uređenje dilatacijskih spojeva u obliku slova U potrebno je malo prostora, a u gusto izgrađenom gradu to se ne nalazi uvijek.

Dilatacijski spojevi koji se razmatraju, naravno, nemaju samo prednosti, već i nedostatke. Najočitiji od njih je ovaj - cijevi se dodatno troše za izradu dilatacijskih spojeva, a koštaju i novca. Osim toga, ugradnja ovih dilatacijskih spojeva dovodi do činjenice da se povećava ukupni otpor kretanju tekućine za prijenos topline. Osim toga, takvi se dilatacijski spojevi odlikuju značajnom veličinom i potrebom za posebnim nosačima.

Proračuni za dilatacijske spojeve u obliku slova U

U Rusiji parametri za dilatacijske spojeve u obliku slova U još uvijek nisu standardizirani. Proizvode se u skladu s potrebama projekta i prema podacima koji su propisani u ovom projektu (vrsta, dimenzije, promjer, materijal itd.). No, ipak, naravno, ne treba nasumično određivati dimenzije kompenzatora u obliku slova U. Posebni proračuni pomoći će vam da saznate dimenzije kompenzatora koje će biti dovoljne za kompenzaciju deformacija toplovoda zbog temperaturnih razlika.

U takvim proračunima, u pravilu, prihvaćeni su sljedeći uvjeti:

cjevovod je izrađen od čeličnih cijevi;

kroz njega protiče voda ili para;

pritisak unutar cjevovoda ne prelazi 16 bara;

temperaturu radnom okruženju ne više od 2000 stepeni Celzijusa

kompenzatori su simetrični, dužina jedne ruke je striktno jednaka dužini druge ruke;

cjevovod je u vodoravnom položaju;

pritisak vjetra i druga opterećenja ne djeluju na cjevovod.

Kao što vidimo, ovdje su uzeti idealni uslovi, što, naravno, čini konačne brojke vrlo proizvoljnima i približnima. Ali takav izračun će i dalje smanjiti rizik od oštećenja cjevovoda tijekom rada.

I još jedan važan dodatak. Prilikom izračunavanja promjene u cjevovodu pod utjecajem topline, kao osnova se uzima najviša temperatura transportirane vode ili pare, a temperatura okruženje naprotiv, postavljen je minimum.

Sklapanje dilatacijskih spojeva

Potrebno je sastaviti dilatacijske spojeve na postolju ili na apsolutno ravnoj čvrstoj platformi, na kojoj će biti prikladno proizvoditi zavarivačke radove i odgovara. Počevši s radom, morate točno iscrtati os budućeg P-presjeka i instalirati upravljačke svjetionike za elemente dilatacije.

Nakon izrade dilatacijskih spojeva morate provjeriti i njihove dimenzije - odstupanje od zacrtanih linija ne smije prelaziti četiri milimetra.

Mjesto za dilatacijske spojeve u obliku slova U obično se bira s desne strane toplinske cijevi (gledano od izvora topline do krajnje točke). Ako s desne strane nema potrebnog prostora, tada je moguće (ali samo kao iznimka) urediti prevjes za dilatacijski spoj s lijeve strane, bez mijenjanja ukupnih dimenzija dizajna. Sa ovim rješenjem, sa spoljaće se nalaziti povratni cjevovod, a njegove dimenzije će se pokazati nešto većima od onih potrebnih prema preliminarnim proračunima.

Pokretanje rashladne tekućine uvijek stvara značajno naprezanje u metalnim cijevima. Kako bi se nosili s tim, dilatacijski spoj u obliku slova U tijekom instalacije treba maksimalno rastegnuti - to će povećati njegovu učinkovitost. Istezanje se vrši nakon ugradnje i pričvršćivanja nosača s obje strane dilatacije. Cijevovod, kada se proteže u zonama zavarivanja do nosača, mora ostati strogo nepomičan. Danas se dilatacijski spojevi u obliku slova U rastežu pomoću dizalica, dizalica i drugih sličnih uređaja. Količina prethodnog rastezanja kompenzacijskog elementa (ili iznos njegove kompresije) mora biti naveden u pasošu za toplovod i projektnu dokumentaciju.

Ako je lokacija planirana Elementi u obliku slova U u skupinama na nekoliko cjevovoda koji idu paralelno, tada se istezanje zamjenjuje takvim postupkom kao rastezanje cijevi u "hladnom" stanju. Ova opcija također pretpostavlja poseban postupak za provođenje instalacijskih postupaka. U tom slučaju dilatacijski spoj prije svega treba postaviti na nosače i spojeve zavariti.

No, u isto vrijeme u jednom od spojeva trebao bi ostati razmak, koji će odgovarati navedenom proširenju P-dilatacije. Kako biste izbjegli smanjenje kompenzacijske sposobnosti proizvoda i spriječili izobličenja, za napetost biste trebali koristiti spoj koji će se nalaziti od osi simetrije kompenzatora na udaljenosti od 20 do 40 promjera cijevi.

Ugradnja nosača

Posebno treba spomenuti ugradnju nosača za P-dilatacijske spojeve. Moraju se montirati tako da se cjevovod kreće samo po uzdužnoj osi i ništa drugo. U tom slučaju kompenzator će preuzeti sve rezultirajuće uzdužne vibracije.

Danas je za jedan P-kompenzator potrebno instalirati najmanje tri kvaliteta podržava. Dvije od njih treba postaviti ispod onih dijelova ekspanzijskog spoja koji pristaju uz glavni cjevovod (to jest ispod dva okomita štapa slova "P"). Također je dopušteno postavljanje nosača na sam cjevovod, blizu dilatacije. Štoviše, mora postojati najmanje pola metra između ruba nosača i zavarenog spoja. Još jedna potpora je stvorena ispod stražnje strane kompenzatora (s vodoravnim štapićem u slovu "P"), obično na posebnom ovjesu.

Ako grijaći vod ima nagib, tada se bočni dijelovi elemenata u obliku slova U moraju nalaziti strogo u razini (to jest, nagib se mora poštivati). U većini slučajeva dilatacijski spojevi u obliku slova U postavljaju se vodoravno. Ako je dilatacijski spoj postavljen u okomitom položaju pri dnu, mora se organizirati odgovarajući sustav odvodnje.

Koje podatke o kompenzatorima je potrebno unijeti u pasoš toplovoda?

Na kraju instalacije kompenzatora u obliku slova U, u pasoš toplinske cijevi unose se sljedeće informacije:

tehničke specifikacije kompenzator, proizvođač i godina proizvodnje;

udaljenost između oslonaca, kompenzaciju koju treba izvršiti i količinu zatezanja;

temperatura okoline tokom perioda izvođenja radova i datum ugradnje.

Što se tiče, na primjer, kompenzacijske sposobnosti Proizvod u obliku slova U, tada ima jasnu ovisnost o širini, o radijusu zavoja i prevjesa.

Proračun dilatacije U-oblika je definisati minimalne veličine kompenzator dovoljan za kompenzaciju toplinskih deformacija cjevovoda. Popunjavanjem gornjeg obrasca moći ćete izračunati kompenzacijski kapacitet dilatacije U-oblika navedenih dimenzija.

Algoritam ovog mrežnog programa zasnovan je na metodologiji za izračunavanje kompenzatora u obliku slova U danoj u Priručniku za dizajnere "Projektovanje toplovodnih mreža" koji je uredio A. A. Nikolaev.

Maksimalno naprezanje u stražnjem dijelu kompenzatora preporučuje se u rasponu od 80 do 110 MPa.

Optimalni omjer prevjesa dilatacije prema vanjskom promjeru cijevi preporučuje se uzeti u rasponu H / Dn = (10 - 40), dok preljev dilatacije u 10DN odgovara cjevovodu DN350, a produžetak u 40DN odgovara cjevovodu DN15.

Optimalni omjer širine dilatacije prema njezinom prevjesu preporučuje se uzeti u rasponu L / H = (1 - 1,5), iako se mogu prihvatiti i druge vrijednosti.

Ako je kompenzator potreban previše da bi se nadoknadila proračunata toplinska rastezanja velike veličine, može se zamijeniti s dva manja dilatacijska zgloba.

Prilikom izračunavanja toplinskog izduženja cjevovoda, temperaturu rashladnog sredstva treba uzeti kao maksimalnu, a temperaturu vanjskog cjevovoda kao minimalnu.

U proračunu su prihvaćena sljedeća ograničenja:

Cevovod se puni vodom ili parom
Cevovod je napravljen od čelična cijev
Maksimalna temperatura radnog okruženja ne prelazi 200 ° C
Maksimalni pritisak u cevovodu ne prelazi 1,6 MPa (16 bara)
Kompenzator je ugrađen u vodoravni cjevovod
Kompenzator je simetričan i ramena su mu iste dužine
Fiksni nosači smatraju se apsolutno krutim
Cevovod nije izložen pritisku vetra i drugim opterećenjima
Ne uzima se u obzir otpor sila trenja pokretnih nosača pri toplinskom istezanju
Glatke krivine

Ne preporučuje se postavljanje nepomičnih nosača na udaljenosti manjoj od 10DN od dilatacije u obliku slova U, jer prijenos momenta stezanja nosača smanjuje fleksibilnost.

Preporučuje se da se dijelovi cjevovoda od fiksnih nosača odvedu do dilatacije U-oblika iste dužine. Ako kompenzator nije postavljen na sredinu presjeka i pomaknut je prema jednom od fiksnih nosača, tada se sile elastične deformacije i naprezanja povećavaju za oko 20-40%, u odnosu na vrijednosti dobivene za kompenzator koji se nalazi u sredini.

Za povećanje kompenzacijskog kapaciteta koristi se prethodno rastezanje kompenzatora. Tijekom ugradnje kompenzator doživljava opterećenje savijanjem, pri zagrijavanju poprima nenategnuto stanje, a pri maksimalnoj temperaturi dolazi do zatezanja. Preliminarno rastezanje kompenzatora za iznos jednak polovici toplinskog izduženja cjevovoda omogućuje udvostručenje njegovog kompenzacijskog kapaciteta.

Područje primjene

Za kompenzaciju se koriste dilatacijski spojevi u obliku slova U produženja temperature cijevi na dugim ravnim dionicama, ako ne postoji mogućnost samokompenzacije cjevovoda zbog zavoja toplinske mreže. Odsustvo dilatacijskih spojeva na kruto učvršćenim cjevovodima s promjenjivom temperaturom radnog medija dovest će do povećanja naprezanja koja mogu deformirati i uništiti cjevovod.

Koriste se fleksibilni dilatacijski spojevi

At nadzemno polaganje za sve prečnike cevi, bez obzira na parametre rashladne tečnosti.
Pri polaganju u kanale, tunele i zajedničke kolektore na cjevovodima od DN25 do DN200 pri pritisku medija za grijanje do 16 bara.
At polaganje bez kanala za cijevi promjera od DN25 do DN100.
Ako maksimalna temperatura medija prelazi 50 ° C

Dostojanstvo