Beregning af varmenetværkskompensatoren online. Fordele og ulemper ved de pågældende produkter

Programmet er designet til hurtigt at vurdere kompensationskapaciteten af individuelle sektioner af rørledningsruten, kontrollere vægtykkelsen og beregne afstandene mellem understøtningerne. Rørledninger af overjordisk, kanal og kanalløs (i jorden) udlægning beregnes.

Start lige nu

Det er meget nemt at komme i gang med programmet.

For at arbejde i systemet skal du registrere dig med adressen på din E-mail. Når du har bekræftet adressen, vil du være i stand til at logge ind med den.

Dine data gemmes på serveren og er tilgængelige for dig til enhver tid. Udvekslingen med serveren udføres ved hjælp af en sikker protokol.

Beregninger foretages på serveren, hastigheden på deres udførelse afhænger ikke af din enheds ydeevne.

Bosættelseskerne

Kernen i START-softwarepakken bruges til beregninger.

Beregningskernen opdateres samtidig med udgivelsen af nye START-versioner.

Med StartExpress kan du definere:

kompenserende evne til sving Г-, Z form Og U-formede kompensatorer ved lægning af rørledninger over jorden og i underjordiske kanaler;
kompenserende evne til drejninger af L-, Z-formede og U-formede kompensatorer ved kanalløs lægning rørledninger i jorden;
vægtykkelse eller trykgrænse for rør i henhold til det valgte reguleringsdokument;
afstande mellem mellemliggende understøtninger af rørledningen fra betingelserne for styrke og stivhed;

Beregningen af L-, Z-formede vindinger og U-formede ekspansionsfuger ved lægning af rørledninger over jorden og i underjordiske kanaler udføres for sektioner placeret mellem to faste (døde) understøtninger. Med en kendt afstand mellem de faste understøtninger bestemmes den nødvendige rækkevidde for den U-formede kompensator, Z-formede drejning og den korte arm til den L-formede drejning ud fra de tilladte kompensationsspændinger. Dette fritager designere for behovet for at bruge forældede nomogrammer til L-, Z- og U-formede sektioner.

Beregningen af L-formede, Z-formede drejninger og U-formede kompensatorer til kanalfri lægning af rørledninger i jorden giver dig mulighed for at bestemme den tilladte afstand mellem faste understøtninger fra en given rækkevidde for en U-formet kompensator eller Z-formet drejning og længden af den korte arm af den L-formede drejning, så er længden af sektionen af rørledningen klemt i jorden, hvilket kan kompenseres for en given temperaturforskel. U-formede ekspansionsfuger og L-, Z-formede vindinger med vilkårlige vinkler tages i betragtning. For de samme rørledningssektioner kan du udføre en verifikationsberegning - for givne dimensioner bestemme spændinger, forskydninger og belastninger på faste understøtninger.

I i øjeblikket Der er to typer elementer tilgængelige for brugeren:

Lige sektioner af rørledningen. Verifikationsberegning og valg af godstykkelse, beregning af spændvidde.
Rørekspansionsfuger i forskellige konfigurationer (G, Z, U-formet) og placering (lodret og vandret jordlægning, underjordisk kanallægning, underjordisk i jorden). Verifikationsberegning og valg af kompensatorparametre.

Reguleringsdokumenter, i overensstemmelse med hvilke beregningen er foretaget:

RD 10-249-98: Rørledninger til damp og varmt vand
GOST 55596-2013: Varmenetværk
CJJ/T 81-2013 - Varmenetværk (PRC-standard)
SNIP 2-05.06-85: Hovedrørledninger
SP 36.13330.2012: Hovedledninger
GOST 32388-2013: Procesrørledninger

brugergrænseflade

Responsivt design tager automatisk højde for den aktuelle skærmstørrelse og -retning.

Appen er optimeret til at arbejde på forskellige enheder- fra desktop til smartphone.

Altid ved hånden, altid den nyeste version

For at arbejde er det nok at have en internetforbindelse.

Dine data og beregningsresultater gemmes på serveren, og du kan få adgang til dem, uanset hvor du er.

Nye versioner frigives til alle typer enheder på samme tid.

Høj beregningshastighed

Beregningshastigheden afhænger ikke af din enheds ydeevne.

Alle beregninger udføres på servere udstyret med de fleste nyeste version kerne START.

Antallet af processorer, der bruges til beregninger, ændres dynamisk afhængigt af belastningen.

Send dit gode arbejde i videnbasen er enkel. Brug formularen nedenfor

Studerende, kandidatstuderende, unge forskere, der bruger videnbasen i deres studier og arbejde, vil være dig meget taknemmelig.

opslået på http://www.allbest.ru/

Beregning af U-formede kompensatorer

Ph.D. S.B. Gorunovich,

hænder design team Ust-Ilimskaya CHPP

For at kompensere for termiske udvidelser er U-formede dilatationsfuger mest udbredt i varmenet og kraftværker. På trods af dets mange mangler, herunder: relativt store dimensioner (behovet for kompenserende nicher i varmenetværk med kanal pakning), betydelige hydrauliske tab (sammenlignet med pakdåse og bælg); U-formede ekspansionsfuger har en række fordele.

Af fordele kan man først og fremmest fremhæve enkelhed og pålidelighed. Derudover er denne type kompensatorer den mest velundersøgte og beskrevet i uddannelses- og metodologiske og referencelitteratur. På trods af dette er det ofte svært for unge ingeniører, der ikke har specialiserede programmer, at beregne kompensatorer. Dette skyldes primært en ret kompleks teori, tilstedeværelsen af et stort antal korrektionsfaktorer og, desværre, tilstedeværelsen af stavefejl og unøjagtigheder i nogle kilder.

Nedenfor er en detaljeret analyse beregningsprocedurer for en U-formet kompensator ifølge to hovedkilder, , hvis formål var at identificere mulige tastefejl og unøjagtigheder, samt at sammenligne resultaterne.

Den typiske beregning af kompensatorer (fig. 1, a)), foreslået af de fleste forfattere, foreslår en procedure baseret på brugen af Castiliano-sætningen:

Hvor: U- potentiel deformationsenergi af kompensatoren, E- elasticitetsmodul af rørmaterialet, J- aksialt inertimoment af sektionen af kompensatoren (røret),

Hvor: s- udløbsvægtykkelse,

D n- udløbets ydre diameter;

M- bøjningsmoment i kompensatordelen. Her (fra ligevægtstilstanden, fig. 1 a)):

M=P yx-P xy+M 0 ; (2)

L- kompensatorens fulde længde, J x- kompensatorens aksiale inertimoment, J xy- kompensatorens centrifugale inertimoment, S x- kompensatorens statiske moment.

For at forenkle løsningen overføres koordinatakserne til det elastiske tyngdepunkt (nye akser Xs, Ys), Derefter:

S x= 0, J xy = 0.

Fra (1) får vi den elastiske frastødningskraft P x:

Forskydningen kan tolkes som kompensatorens kompenserende evne:

Hvor: b t- koefficient for lineær termisk udvidelse, (1,2x10 -5 1 / grader for kulstofstål);

t n - starttemperatur (gennemsnitstemperatur den koldeste femdages periode i de sidste 20 år);

t Til- sluttemperatur ( Maksimal temperatur kølemiddel);

L uch- længden af den kompenserede sektion.

Ved at analysere formel (3) kan vi konkludere, at den største vanskelighed er bestemmelsen af inertimomentet J xs, især da det først er nødvendigt at bestemme kompensatorens tyngdepunkt (med y s). Forfatteren foreslår med rimelighed at bruge en omtrentlig, grafisk metode til at bestemme J xs, mens der tages hensyn til stivhedskoefficienten (Karman) k:

Det første integral bestemmes i forhold til aksen y, anden i forhold til aksen y s(Fig. 1). Kompensatorens akse er tegnet på millimeterpapir i skala. Kompensator med hele buet aksel L opdelt i mange sektioner Ds jeg. Afstand fra midten af segmentet til aksen y jeg målt med en lineal.

Stivhedskoefficienten (Karman) er designet til at afspejle den eksperimentelt beviste effekt af lokal udfladning af bøjningers tværsnit under bøjning, hvilket øger deres kompensationsevne. I normativt dokument Karman-koefficienten bestemmes af empiriske formler, der er forskellige fra dem, der er givet i , . Stivhedsfaktor k bruges til at bestemme den reducerede længde L prd bueelement, som altid er større end dets faktiske længde l G. I kilden er Karman-koefficienten for bøjede bøjninger:

hvor: l - bøjningskarakteristik.

Her: R- bøjningsradius.

Hvor: b- tilbagetrækningsvinkel (i grader).

For svejste og kortbuede stemplede bøjninger foreslår kilden at bruge andre afhængigheder til at bestemme k:

Hvor: h- bøjningens karakteristika for svejste og prægede bøjninger.

Her: R e er den ækvivalente radius af den svejste albue.

For grene fra tre og fire sektorer b = 15 grader, for en rektangulær to-sektorgren foreslås det at tage b = 11 grader.

Det skal bemærkes, at i , koefficient k ? 1.

Forskriftsdokument RD 10-400-01 indeholder følgende procedure til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten TIL R* :

Hvor TIL R- fleksibilitetskoefficient uden at tage hensyn til begrænsningen af deformation af enderne af den bøjede sektion af rørledningen; o - koefficient under hensyntagen til begrænsningen af deformation ved enderne af den buede sektion.

I dette tilfælde, hvis, så tages fleksibilitetskoefficienten lig med 1,0.

Værdi TIL s bestemmes af formlen:

Her P- overskydende indre tryk, MPa; E t- materialets elasticitetsmodul ved Driftstemperatur, MPa.

Det kan bevises, at fleksibilitetskoefficienten TIL R* vil være større end én, derfor er det, når man bestemmer den reducerede længde af hanen ifølge (7), nødvendigt at tage dens gensidige værdi.

Til sammenligning, lad os bestemme fleksibiliteten af nogle standardhaner i henhold til OST 34-42-699-85, ved overtryk R=2,2 MPa og modul E t\u003d 2x 10 5 MPa. Resultaterne er opsummeret i nedenstående tabel (tabel nr. 1).

Ved at analysere de opnåede resultater kan vi konkludere, at proceduren til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten i henhold til RD 10-400-01 giver et mere "strengt" resultat (mindre bøjningsfleksibilitet), mens der desuden tages højde for overtrykket i rørledningen og materialets elasticitetsmodul.

Inertimomentet for den U-formede kompensator (fig. 1 b)) i forhold til den nye akse y sJ xs definere som følger:

Hvor: L etc- reduceret længde af kompensatorens akse,

y s- koordinat for kompensatorens tyngdepunkt:

Maksimalt bøjningsmoment M Maks(gælder øverst på kompensatoren):

Hvor H- forskydning af kompensatoren, ifølge fig. 1 b):

H=(m + 2)R.

Den maksimale spænding i sektionen af rørvæggen bestemmes af formlen:

Hvor: m 1 - korrektionsfaktor (sikkerhedsfaktor), under hensyntagen til stigningen i spændinger på de bøjede sektioner.

Til bøjede bøjninger (17)

Til svejsede bøjninger. (18)

W- grensektionens modstandsmoment:

Tilladt spænding (160 MPa for kompensatorer lavet af stål 10G 2S, St 3sp; 120 MPa for stål 10, 20, St 2sp).

Jeg vil straks bemærke, at sikkerhedsfaktoren (korrektion) er ret høj og vokser med en stigning i rørledningens diameter. For eksempel for en 90° albue - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2,6; til bøjning 90° - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Fig.2. Beregningsskema for kompensatoren i henhold til RD 10-400-01.

I det styrende dokument udføres beregningen af sektionen med en U-formet kompensator, se fig. 2, efter den iterative procedure:

Her indstilles afstandene fra kompensatorens akse til de faste understøtninger. L 1 og L 2 tilbage I og afgangen er bestemt N. I processen med iterationer i begge ligninger bør man opnå, at det bliver lige; fra et værdipar tages den største = l 2. Derefter bestemmes den ønskede offset af kompensatoren H:

Ligningerne repræsenterer geometriske komponenter, se fig. 2:

Komponenter af elastiske frastødningskræfter, 1/m2:

Inertimomenter omkring midterakserne x, y.

Styrke parameter A, m:

[y sk ] - tilladt kompensationsspænding,

Tilladt kompensationsspænding [y sk ] for rørledninger placeret i vandret plan bestemmes af formlen:

for rørledninger placeret i et lodret plan i henhold til formlen:

hvor: - nominel tilladt belastning ved driftstemperatur (for stål 10G 2S - 165 MPa ved 100 °? t? 200 °, for stål 20 - 140 MPa ved 100 °? t? 200 °).

D- indre diameter,

Det skal bemærkes, at forfatterne ikke kunne undgå stavefejl og unøjagtigheder. Hvis vi bruger fleksibilitetsfaktoren TIL R* (9) i formlerne til bestemmelse af den reducerede længde l etc(25), koordinater for de centrale akser og inertimomenter (26), (27), (29), (30), så vil et undervurderet (forkert) resultat opnås, da fleksibilitetskoefficienten TIL R* ifølge (9) er større end én og skal ganges med længden af de bøjede bøjninger. Den givne længde af bøjede bøjninger er altid større end deres faktiske længde (ifølge (7)), først da vil de opnå yderligere fleksibilitet og kompenserende evne.

For at korrigere proceduren til bestemmelse af de geometriske karakteristika i henhold til (25) og (30), er det derfor nødvendigt at bruge den gensidige værdi TIL R*:

TIL R*=1/ K R*.

I designskemaet i fig. 2 er kompensatorstøtterne faste ("kryds" betegner normalt faste understøtninger (GOST 21.205-93)). Dette kan flytte "beregneren" for at tælle afstandene L 1 , L 2 fra faste understøtninger, det vil sige tag højde for længden af hele ekspansionssektionen. I praksis er de laterale bevægelser af de glidende, (bevægelige) understøtninger af en tilstødende rørledningssektion ofte begrænset; fra disse bevægelige, men begrænset i tværgående bevægelse af understøtninger, og afstande skal tælles L 1 , L 2 . Hvis du ikke begrænser rørledningens tværgående bevægelse langs hele længden fra stationær til fast støtte der er fare for nedstigning fra understøtningerne af de sektioner af rørledningen, der er tættest på kompensatoren. For at illustrere dette faktum viser fig. 3 resultaterne af beregningen for temperaturkompensation sektion af hovedrørledningen Du 800 lavet af stål 17G 2S, 200 m lang, temperaturforskel fra -46 °C til 180 °C i MSC Nastran-programmet. Den maksimale tværgående bevægelse af kompensatorens centrale punkt er 1.645 m. En yderligere fare for at falde af rørledningsstøtterne er også mulig vandhammer. Altså beslutningen om længderne L 1 , L 2 bør tages med forsigtighed.

Fig.3. Resultater af kompensationsspændingsberegning på rørledningssektion Du 800 med U-formet kompensator fra MSC/Nastran Software Package (MPa).

Oprindelsen af den første ligning i (20) er ikke helt klar. Desuden er det dimensionsmæssigt ikke korrekt. Når alt kommer til alt, i parentes under tegnet for modulet, er værdierne tilføjet R x Og P y(l 4 +…) .

Rigtigheden af den anden ligning i (20) kan bevises som følger:

for at det er nødvendigt, at:

Dette er sandt, hvis vi siger

For et særligt tilfælde L 1 =L 2 , R y=0 , ved hjælp af (3), (4), (15), (19), kan man nå frem til (36). Det er vigtigt at bemærke, at i notationen i y=y s.

Til praktiske beregninger ville jeg bruge den anden ligning i (20) i en mere velkendt og bekvem form:

hvor A 1 \u003d A [y ck].

I det konkrete tilfælde hvornår L 1 =L 2 , R y=0 (symmetrisk kompensator):

De åbenlyse fordele ved teknikken i forhold til er dens store alsidighed. Kompensatoren i fig. 2 kan være asymmetrisk; normativitet gør det muligt at udføre beregninger af kompensatorer ikke kun for varmenetværk, men også for kritiske højtryksrørledninger, som er i RosTechNadzors register.

Lad os bruge sammenlignende analyse resultater af beregning af U-formede kompensatorer efter metoder, . Lad os indstille følgende indledende data:

a) for alle kompensatorer: materiale - Stål 20; P=2,0 MPa; E t\u003d 2x 10 5 MPa; t=200°; belastning - foreløbig strækning; bøjede bøjninger i henhold til OST 34-42-699-85; kompensatorer er placeret vandret, fra rør med pels. forarbejdning;

b) designskema med geometriske betegnelser ifølge fig. 4;

Fig.4. Beregningsskema til komparativ analyse.

c) vi vil opsummere standardstørrelserne af kompensatorer i tabel nr. 2 sammen med resultaterne af beregninger.

Kompensatorens albuer og rør, D n H s, mm	Størrelse, se fig.4	Forstræk, m	Maksimal stress, MPa	Tilladt stress, MPa
					ifølge	ifølge	ifølge	ifølge

konklusioner

kompensator varmerørspænding

Ved at analysere resultaterne af beregninger ved hjælp af to forskellige metoder: reference - og normativ - kan vi komme til den konklusion, at på trods af at begge metoder er baseret på samme teori, er forskellen i resultaterne meget betydelig. De valgte standardstørrelser af kompensatorer "passer med margin", hvis de er beregnet efter og ikke passerer efter de tilladte spændinger, hvis de er beregnet efter . Den væsentligste indflydelse på resultatet frembringes af korrektionsfaktoren m 1 , hvilket øger spændingen beregnet ved formlen med 2 eller flere gange. For eksempel, for en kompensator i den sidste linje i tabel nr. 2 (fra rør 530Ch12) koefficienten m 1 ? 4,2.

Resultatet er også påvirket af værdien af den tilladte spænding, som er væsentligt lavere for stål 20.

Generelt, på trods af den større enkelhed, som er forbundet med tilstedeværelsen af et mindre antal koefficienter og formler, viser metoden sig at være meget mere stringent, især med hensyn til rørledninger med stor diameter.

Af praktiske årsager vil jeg ved beregning af U-formede dilatationsfuger til varmenet anbefale en "blandet" taktik. Fleksibilitetskoefficienten (Karman) og den tilladte spænding skal bestemmes i henhold til standarden, dvs. k=1/TIL R* og yderligere ifølge formlerne (9) h (11); [y sk ] - ifølge formlerne (34), (35) under hensyntagen til RD 10-249-88. Metodens "legeme" skal bruges i henhold til , men uden at tage højde for korrektionsfaktoren m 1 , dvs.:

Hvor M Maks bestemt af (15) h (12).

Den mulige asymmetri af kompensatoren, som tages i betragtning i, kan negligeres, fordi i praksis, når der lægges varmenetværk, installeres bevægelige understøtninger ganske ofte, asymmetrien er tilfældig og væsentlig indflydelse påvirker ikke resultatet.

Afstand b det er muligt at tælle ikke fra de nærmeste tilstødende glidestøtter, men at træffe en beslutning om at begrænse sidebevægelser allerede på anden eller tredje glidende støtte, hvis målt fra kompensatorens akse.

Ved at bruge denne "taktik" slår lommeregneren "to fluer med ét smæk": a) følger nøje normativ dokumentation, da teknikkens "krop" er et særligt tilfælde af . Beviset er givet ovenfor; b) forenkler beregningen.

Hertil kan vi tilføje en vigtig besparelsesfaktor: når alt kommer til alt, for at vælge en kompensator fra et 530Ch12 rør, se tabel. nr. 2, ifølge opslagsbogen, skal lommeregneren øge sine dimensioner med mindst 2 gange, ifølge samme nuværende standard en reel kompensator kan også reduceres med halvanden gang.

Litteratur

1. Elizarov D.P. Termiske kraftværker af kraftværker. - M.: Energoizdat, 1982.

2. Vand varmenet: Hjælpevejledning til design / I.V. Belyaikina, V.P. Vitaliev, N.K. Gromov et al., red. N.K. Gromova, E.P. Shubin. - M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Sokolov E.Ya. Varmeforsyning og varmenet. - M.: Energoizdat, 1982.

4. Normer til beregning af styrken af rørledninger af varmenetværk (RD 10-400-01).

5. Normer til beregning af styrken af stationære kedler og rørledninger af damp og varmt vand (RD 10-249-98).

Hostet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Beregning af varmeomkostninger til opvarmning, ventilation og varmtvandsforsyning. Bestemmelse af rørledningens diameter, antallet af kompensatorer, tryktab i lokale modstande, tryktab langs rørledningens længde. Valget af tykkelsen af varmeisoleringen af varmerøret.

kontrolarbejde, tilføjet 25.01.2013

Bestemmelse af områdets varmebelastninger og årlig udgift varme. Valg af termisk effekt af kilden. Hydraulisk beregning af varmenettet, valg af netværk og efterfyldningspumper. Beregning af varmetab, dampnetværk, kompensatorer og kræfter på understøtninger.

semesteropgave, tilføjet 07/11/2012

Kompensationsmetoder reaktiv effekt V elektriske netværk. Anvendelse af batterier af statiske kondensatorer. Automatiske regulatorer vekslende excitation af synkrone kompensatorer med en tværgående vikling af rotoren. SC interface programmering.

afhandling, tilføjet 03/09/2012

Grundlæggende principper for reaktiv effektkompensation. Vurdering af konverterinstallationers indflydelse på industrielle strømforsyningsnet. Udvikling af den fungerende algoritme, strukturel og kredsløbsdiagrammer tyristor reaktiv effektkompensatorer.

afhandling, tilføjet 24.11.2010

Bestemmelse af varmestrømme til opvarmning, ventilation og varmtvandsforsyning. Bygning temperaturdiagram regulering af varmebelastningen på opvarmning. Beregning af kompensatorer og termisk isolering, hovedvarmerørledninger i et to-rørs vandnetværk.

semesteropgave, tilføjet 22.10.2013

Beregning af en simpel rørledning, en teknik til anvendelse af Bernoulli-ligningen. Bestemmelse af rørledningens diameter. Kavitationsberegning af sugeledningen. Definition maksimal højde løft og maksimal væskestrøm. Skema af en centrifugalpumpe.

præsentation, tilføjet 29/01/2014

Designberegning af det lodrette varmelegeme lavt tryk med et bundt U-formede messingrør med en diameter på d=160,75 mm. Bestemmelse af varmevekslingsoverfladen og geometriske parametre for strålen. Hydraulisk modstand af intrapipe-banen.

kontrolarbejde, tilføjet 18/08/2013

Max Flow gennem hydraulikledningen. Værdier for kinematisk viskositet, tilsvarende ruhed og rørboringsareal. Foreløbig vurdering af væskebevægelsesmåden ved rørledningens indløbssektion. Beregning af friktionskoefficienter.

semesteropgave, tilføjet 26.08.2012

Anvendelse i strømforsyningssystemer til automationsenheder til kraftsystemer: synkrone kompensatorer og elektriske motorer, hastighedsregulatorer. Beregning af kortslutningsstrømme; beskyttelse af elledninger, transformere og motorer.

semesteropgave, tilføjet 23.11.2012

Bestemmelse af den ydre diameter af stålrørledningsisoleringen med indstillet temperatur ydre overflade, temperaturen af den lineære varmeoverførselskoefficient fra vand til luft; varmetab fra 1 m af rørledningen. Isoleringsegnethedsanalyse.

For at kompensere for termiske udvidelser er U-formede dilatationsfuger mest udbredt i varmenet og kraftværker. På trods af sine mange mangler, blandt hvilke er: relativt store dimensioner (behovet for kompenserende nicher i varmesystemer med en kanalpakning), betydelige hydrauliske tab (sammenlignet med pakdåse og bælg); U-formede ekspansionsfuger har en række fordele.

Nedenfor er en detaljeret analyse af proceduren for beregning af den U-formede kompensator for to hovedkilder, hvis formål var at identificere mulige tastefejl og unøjagtigheder, samt at sammenligne resultaterne.

Den typiske beregning af kompensatorer (fig. 1, a)), foreslået af de fleste forfattere, foreslår en procedure baseret på brugen af Castiliano-sætningen:

Hvor: U- potentiel deformationsenergi af kompensatoren, E- elasticitetsmodul af rørmaterialet, J- aksialt inertimoment af sektionen af kompensatoren (røret),

Hvor: s- udløbsvægtykkelse,

D n- udløbets ydre diameter;

M- bøjningsmoment i kompensatordelen. Her (fra ligevægtstilstanden, fig. 1 a)):

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

L- kompensatorens fulde længde, J x- kompensatorens aksiale inertimoment, J xy- kompensatorens centrifugale inertimoment, S x- kompensatorens statiske moment.

For at forenkle løsningen overføres koordinatakserne til det elastiske tyngdepunkt (nye akser Xs, Ys), Derefter:

S x = 0, J xy = 0.

Fra (1) får vi den elastiske tilbageslagskraft Px:

Forskydningen kan tolkes som kompensatorens kompenserende evne:

Hvor: b t- koefficient for lineær termisk udvidelse, (1,2x10 -5 1 / grader for kulstofstål);

t n- begyndelsestemperatur (gennemsnitstemperatur for den koldeste femdages periode over de seneste 20 år);

t Til- sluttemperatur (maksimal varmebærertemperatur);

L uch- længden af den kompenserede sektion.

Stivhedskoefficienten (Karman) er designet til at afspejle den eksperimentelt beviste effekt af lokal udfladning af bøjningers tværsnit under bøjning, hvilket øger deres kompensationsevne. I det normative dokument er Karman-koefficienten bestemt af empiriske formler, der er forskellige fra dem, der er givet i , . Stivhedsfaktor k bruges til at bestemme den reducerede længde L prd bueelement, som altid er større end dets faktiske længde l G. I kilden er Karman-koefficienten for bøjede bøjninger:

hvor: l - bøjningskarakteristik.

Her: R- bøjningsradius.

Hvor: b- tilbagetrækningsvinkel (i grader).

For svejste og kortbuede stemplede bøjninger foreslår kilden at bruge andre afhængigheder til at bestemme k:

Hvor: h- bøjningens karakteristika for svejste og prægede bøjninger.

Her: R e er den ækvivalente radius af den svejste albue.

For grene fra tre og fire sektorer b = 15 grader, for en rektangulær to-sektorgren foreslås det at tage b = 11 grader.

Det skal bemærkes, at i , koefficient k ? 1.

Forskriftsdokument RD 10-400-01 indeholder følgende procedure til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten TIL R * :

I dette tilfælde, hvis, så tages fleksibilitetskoefficienten lig med 1,0.

Værdi TIL s bestemmes af formlen:

Her P - overskydende indre tryk, MPa; Et - materialets elasticitetsmodul ved driftstemperatur, MPa.

Det kan bevises, at fleksibilitetskoefficienten TIL R * vil være større end én, derfor er det, når man bestemmer den reducerede længde af hanen ifølge (7), nødvendigt at tage dens gensidige værdi.

Inertimomentet for den U-formede kompensator (fig. 1 b)) i forhold til den nye akse y s J xs definere som følger:

Hvor: L etc- reduceret længde af kompensatorens akse,

y s- koordinat for kompensatorens tyngdepunkt:

Maksimalt bøjningsmoment M Maks(gælder øverst på kompensatoren):

Hvor H- forskydning af kompensatoren, ifølge fig. 1 b):

H=(m + 2)R.

Den maksimale spænding i sektionen af rørvæggen bestemmes af formlen:

hvor: m1 - korrektionsfaktor (sikkerhedsfaktor), under hensyntagen til stigningen i spændinger på de bøjede sektioner.

Til bøjede bøjninger (17)

Til svejsede bøjninger. (18)

W- grensektionens modstandsmoment:

Tilladt spænding (160 MPa for kompensatorer lavet af stål 10G 2S, St 3sp; 120 MPa for stål 10, 20, St 2sp).

Fig.2.

I det styrende dokument udføres beregningen af sektionen med en U-formet kompensator, se fig. 2, efter den iterative procedure:

Ligningerne repræsenterer geometriske komponenter, se fig. 2:

Komponenter af elastiske frastødningskræfter, 1/m2:

Inertimomenter omkring midterakserne x, y.

Styrke parameter A, m:

[y sk ] - tilladt kompensationsspænding,

Tilladt kompensationsspænding [y sk ] for rørledninger placeret i et vandret plan bestemmes af formlen:

for rørledninger placeret i et lodret plan i henhold til formlen:

hvor: - nominel tilladt belastning ved driftstemperatur (for stål 10G 2S - 165 MPa ved 100 °? t? 200 °, for stål 20 - 140 MPa ved 100 °? t? 200 °).

D- indre diameter,

Det skal bemærkes, at forfatterne ikke kunne undgå stavefejl og unøjagtigheder. Hvis vi bruger fleksibilitetsfaktoren TIL R * (9) i formlerne til bestemmelse af den reducerede længde l etc(25), koordinater for de centrale akser og inertimomenter (26), (27), (29), (30), så vil et undervurderet (forkert) resultat opnås, da fleksibilitetskoefficienten TIL R * ifølge (9) er større end én og skal ganges med længden af de bøjede bøjninger. Den givne længde af bøjede bøjninger er altid større end deres faktiske længde (ifølge (7)), først da vil de opnå yderligere fleksibilitet og kompenserende evne.

For at korrigere proceduren til bestemmelse af de geometriske karakteristika i henhold til (25) og (30), er det derfor nødvendigt at bruge den gensidige værdi TIL R *:

TIL R *=1/ K R *.

I designskemaet i fig. 2 er kompensatorstøtterne faste ("kryds" betegner normalt faste understøtninger (GOST 21.205-93)). Dette kan flytte "beregneren" for at tælle afstandene L 1 , L 2 fra faste understøtninger, det vil sige tag højde for længden af hele ekspansionssektionen. I praksis er de laterale bevægelser af de glidende, (bevægelige) understøtninger af en tilstødende rørledningssektion ofte begrænset; fra disse bevægelige, men begrænset i tværgående bevægelse af understøtninger, og afstande skal tælles L 1 , L 2 . Hvis rørledningens tværgående bevægelser langs hele længden fra den faste til den faste understøtning ikke er begrænset, er der fare for, at de sektioner af rørledningen, der er tættest på kompensatoren, kommer af understøtningerne. For at illustrere dette faktum viser fig. 3 resultaterne af beregningen for temperaturkompensation af en sektion af hovedrørledningen Du 800 lavet af stål 17G 2S, 200 m lang, temperaturforskel fra - 46 ° C til 180 ° C i MSC Nastran program. Den maksimale tværgående bevægelse af kompensatorens centrale punkt er 1.645 m. En yderligere fare for at falde af rørledningsstøtterne er også mulig vandhammer. Altså beslutningen om længderne L 1 , L 2 bør tages med forsigtighed.

Fig.3.

Rigtigheden af den anden ligning i (20) kan bevises som følger:

for at det er nødvendigt, at:

Dette er sandt, hvis vi siger

For et særligt tilfælde L 1 =L 2 , R y =0 , ved hjælp af (3), (4), (15), (19), kan man nå frem til (36). Det er vigtigt at bemærke, at i notationen i y=y s .

Til praktiske beregninger ville jeg bruge den anden ligning i (20) i en mere velkendt og bekvem form:

hvor A 1 \u003d A [y ck].

I det konkrete tilfælde hvornår L 1 =L 2 , R y =0 (symmetrisk kompensator):

Lad os udføre en sammenlignende analyse af resultaterne af beregningen af U-formede kompensatorer i henhold til metoderne , . Lad os indstille følgende indledende data:

a) for alle kompensatorer: materiale - Stål 20; P=2,0 MPa; E t\u003d 2x 10 5 MPa; t=200°; belastning - foreløbig strækning; bøjede bøjninger i henhold til OST 34-42-699-85; kompensatorer er placeret vandret, fra rør med pels. forarbejdning;
b) beregningsskema med geometriske betegnelser ifølge fig. 4;

Fig.4.

c) vi vil opsummere standardstørrelserne af kompensatorer i tabel nr. 2 sammen med resultaterne af beregninger.

Kompensatorens albuer og rør, D n H s, mm	Størrelse, se fig.4	Forstræk, m	Maksimal stress, MPa	Tilladt stress, MPa
			ifølge	ifølge	ifølge	ifølge

Kompensatorer eller kompensatorer anvendes ved installation af rørledninger med højt tryk eller høj temperatur bærestof. Under driften af rørledningen opstår der en række faktorer, som skal tages i betragtning for at undgå ødelæggelse bærende konstruktioner. Sådanne faktorer omfatter temperaturdeformationer af rør, vibrationer, der opstår under driften af rørledningen, samt nedsynkning af fundamenterne af betonstøtter.

Kompensatorer er designet til at sikre mobiliteten af dele af systemet i forhold til hinanden. Hvis der ikke er en sådan mobilitet, øges belastningerne på forbindelseselementerne, rørledningssektionerne og svejsningerne. Disse belastninger overstiger tilladte normer og føre til ødelæggelse af systemet.

Der er flere typer kompensatorer, som har forskellige principielle enheder. Ideen om at udvikle en U-formet kompensator dukkede op som et resultat af fænomenet med selvkompensation af rørledninger med sving og bøjninger. Under driften af hovedvarmeledningen er rør på grund af disse vindinger i stand til at vise modstand mod torsion og spændingsdeformationer.

Man kan dog ikke regne med selvkompensation, da den absolutte værdi af forskydningen afhænger af antallet af roterende elementer. For at sikre muligheden for at kompensere for deformationer er en U-formet albue udstyret på en lige del af motorvejen, som spiller rollen som en kompensator.

Funktionsprincippet for den U-formede kompensator

Ifølge dens design betragtes den U-formede kompensator som den enkleste, da den består af minimum sæt elementer. Det var denne minimalisme, der gjorde det muligt at yde bredt udvalg specifikationer(temperatur, tryk). Kompensatoren er lavet på en af to måder.

Et enkelt rør bøjer de rigtige steder med en vis bøjningsradius og danner en U-formet struktur.
Kompensatoren består af 7 elementer, herunder tre lige bøjninger og 4 roterende hjørner, som er svejset til en enkelt struktur.

På grund af det denne kompensator ofte skal serviceres, fordi nedbør i form af snavs eller andre tætte strukturer ofte akkumuleres i den U-formede albue, dens forbindelsesrør er udstyret med flanger eller gevindkoblinger. Dette giver dig mulighed for at montere og afmontere enheden uden brug af specialværktøj.

U-formede kompensatorer leveres til begge stålrør, og for polyethylen rør. Designet er ikke uden fejl. Så for eksempel kræver installation af en U-formet kompensator i varmesystemet udgifter yderligere materiale i form af rør, hjørner, sgons. For varmenetværk er alt kompliceret ved installation af yderligere understøtninger.

Installationskrav og installationsomkostninger for U-formede enheder

På trods af enhedens relative enkelhed er installationen af en U-formet kompensator ikke altid lavere i pris sammenlignet med for eksempel prisen på en bælgkompensator. Nu taler vi om rørledninger med stor diameter. I dette tilfælde er omkostningerne ved yderligere elementer og deres installation overstiger omkostningerne ved bælgenheden, og hvis vi tager hensyn til behovet for at bygge understøtninger, vil forskellen i pris være meget mærkbar.

Hvis kompensatoren er lavet ved at bøje et lige rør, skal det tages i betragtning, at radius af denne bøjning skal være lig med otte radier af selve røret. Hvis der er sømme, er strukturen lavet således, at disse sømme falder på lige sektioner. Når man danner stejlt buede bøjninger, skal man naturligvis afvige fra disse regler.

Fordele og ulemper ved det U-formede design

Det er tilrådeligt at ansøge given type ekspansionsfuger ved installation af rørledninger med små diametre. Det skal her bemærkes, at størrelsesområdet for bælgekspansionsfuger er noget bredere. U-bøjningen klarer vibrationer godt, men dens fremstilling kræver en stor mængde materiale, hvilket væsentligt øger enhedens omkostninger.

Sammenligning af egenskaberne ved bælg og U-formede ekspansionsfuger giver os mulighed for at identificere de vigtigste fordele og ulemper ved hver type enhed. For eksempel skal en U-formet kompensator periodisk serviceres og renses for aflejringer. Bælge dilatationsfuger lider ikke af sådanne mangler.

Et andet punkt, som jeg gerne vil bemærke, vedrører de to typer enheders kompenserende evne. Hvis vi kun betragter absolutte værdier, så er der i denne henseende ingen klar fordel på nogen af siderne. Men for at øge den maksimale forskydning i den U-formede kompensator, bliver du nødt til at øge størrelsen af knæet. For en bælgkompensator er det nok at bruge en todelt korrugering, som praktisk talt ikke påvirker dimensionerne.

Jeg vil gerne tilføje til min samling positive egenskaber sådan kvalitet som manglende kontrol under drift. Men i et tæt befolket område er der ikke altid ledig plads til at arrangere en rørledning med en U-formet kompensator. Albuen kan kun monteres på vandrette sektioner, mens bælgens ekspansionsled monteres på enhver lige sektion.

Endelig er en anden fordel ved bælgens ekspansionsled, at den ikke øger modstanden mod strømmen af væske og gas. U-bøjningen reducerer gennemstrømningshastigheden betydeligt. Når du bruger denne type enhed i hjemmesystem varme skal installeres cirkulationspumpe, da væsken på grund af naturlig konvektion muligvis ikke cirkulerer og støder på en forhindring på vejen.

Beregninger for kompensatorer

Mangel på GOST-standarder for U-formede enheder nogle gange komplicerer de opgaven med projektplanlægning betydeligt, derfor er en foreløbig beregning af den U-formede kompensator nødvendig. Først og fremmest er det nødvendigt at bygge videre på projektets behov. Der tages hensyn til rørledningens dimensioner, dens diameter, maksimale tryk og størrelsen af den forventede forskydning.

Det betyder, at det næsten er umuligt at købe en færdiglavet kompensator. For hver konkret sag skal den laves individuelt. Dette er en anden ulempe sammenlignet med bælganordninger.

Ved beregning af parametrene skal følgende begrænsninger og betingelser tages i betragtning:

stål bruges som materiale til rørledningen;
kompensatorer er designet til både vand og gasformige medier;
det maksimale bæretryk overstiger ikke 1,6 atmosfærer;
kompensatoren skal have den korrekte form i form af bogstavet "P";
kun monteret på vandrette sektioner;
ingen påvirkning af vind.

Det skal forstås, at de givne parametre betragtes som ideelle. Under virkelige forhold er det kun muligt at observere et par punkter. Når det kommer til miljøets temperatur, er det nødvendigt at tage dens værdi til det maksimale og tage den omgivende temperatur til et minimum.

Montering af kompensatoren

Når du bygger en motorvej, brug visse regler, som også vedrører arrangementet af U-formede kompensatorer. Den er installeret, så flyvningen er rettet til højre side. Parterne bestemmer, når de ser på rørledningen fra kilden til modtageren. Er der ikke behov for plads til kompensatoren til højre, så foretages flyvningen til venstre, dog vil returledningen skulle føres fra kl. højre side, og det fører til ændringer i projektet.

Inden den direkte idriftsættelse af varmeledningen kræves en obligatorisk foreløbig strækning af kompensatoren. Fyldte rør oplever for stort tryk, så hvis denne procedure ikke udføres, vil metallet snart begynde at kollapse.

Spændingen er lavet med specielle donkrafte, og efter start fjernes de, og knæet tager sin tidligere position. Mængden af spænding er angivet af pasdataene for hver enhed. Ved installation af understøtninger er det nødvendigt at beregne deres placering, de skal placeres, så deformationer kun fører til aksial forskydning af røret på understøtningen.

Til dato er brugen af U-type ekspansionsfuger eller enhver anden udført, hvis stoffet, der passerer gennem rørledningen, er kendetegnet ved en temperatur på 200 grader Celsius eller højere samt højt tryk.

Generel beskrivelse af kompensatorer

Metalekspansionsfuger er enheder, der er designet til at kompensere eller afbalancere indflydelsen fra forskellige faktorer på driften af rørledningssystemer. Med andre ord er hovedformålet med dette produkt at sikre, at røret ikke bliver beskadiget, når stoffer transporteres igennem det. Sådanne netværk, der sørger for transport Arbejdsmiljø, er næsten konstant udsat for sådanne negative påvirkninger, som termisk udvidelse og tryk, vibrationer og nedsynkning af fundamentet.

Det er for at eliminere disse defekter, at det er nødvendigt at installere fleksible elementer, som er blevet kaldt kompensatorer. Den U-formede type er blot en af mange typer, der bruges til dette formål.

Hvad er U-formede elementer

Det skal straks bemærkes, at den U-formede type dele er den enkleste mulighed, der hjælper med at løse kompensationsproblemet. Denne kategori af enheder har det bredeste anvendelsesområde med hensyn til temperatur- og trykindikatorer. Til fremstilling af U-formede ekspansionsfuger bruges enten ét langt rør, som bøjes de rigtige steder, eller man tyer til svejsning af flere bøjede, skarpt bøjede eller svejsede bøjninger. Det er værd at bemærke her, at nogle af rørledningerne periodisk skal adskilles for rengøring. I sådanne tilfælde fremstilles ekspansionsfuger af denne type med forbindelsesender på flanger.

Da U-type kompensatoren er det enkleste design, har den en række visse ulemper. Disse kan tilskrives højt flow rør til at skabe et element, store dimensioner, behovet for at installere yderligere understøtninger samt tilstedeværelsen af svejsede samlinger.

Kompensatorkrav og omkostninger

Hvis vi overvejer installationen af U-type dilatationsfuger med hensyn til materialeressourcer, så deres installation i systemer med stor diameter. Forbruget af rør og materielle ressourcer til oprettelse af en kompensator vil være for højt. Her kan du sammenligne dette udstyr c Virkningen og parametrene for disse elementer er omtrent de samme, men installationsomkostningerne for den U-formede er cirka dobbelt så meget. Hovedårsagen til denne omkostning Penge i, at du har brug for en masse materialer til byggeri, samt installation af yderligere understøtninger.

For at den U-formede kompensator helt skal kunne neutralisere trykket på rørledningen, uanset hvor det kommer fra, er det nødvendigt at montere sådanne enheder på et tidspunkt med en forskel på 15-30 grader. Disse parametre er kun egnede, hvis temperaturen af arbejdsstoffet inde i netværket ikke overstiger 180 grader Celsius og ikke falder under 0. Kun i dette tilfælde og med denne installation vil enheden være i stand til at kompensere for belastningen på rørledningen fra jordbevægelser fra ethvert punkt.

Installationsberegninger

Beregningen af den U-formede kompensator er at finde ud af hvilken minimumsmål enheden er nok til at kompensere for trykket på rørledningen. For at udføre beregningen bruges visse programmer, men denne operation kan udføres selv gennem onlineapplikationer. Det vigtigste her er at følge visse anbefalinger.

Den maksimale belastning, der anbefales for bagsiden af kompensatoren, er i området fra 80 til 110 MPa.
Der er også en sådan indikator som kompensatorens afgang til den ydre diameter. Denne parameter det anbefales at tage inden for H/Dn=(10 - 40). Med sådanne værdier skal det tages i betragtning, at 10Dn svarer til en pipeline med en indikator på 350DN og 40Dn - en pipeline med parametre på 15DN.
Også ved beregning af den U-formede kompensator er det nødvendigt at tage højde for enhedens bredde til dens rækkevidde. Optimale værdier L/H=(1 - 1,5) tages i betragtning. Indførelse af andre numeriske parametre er dog også tilladt her.
Hvis det under beregningen viser sig, at det for en given rørledning er nødvendigt at skabe en ekspansionsfuge af denne type, der er for stor, så anbefales det at vælge en anden type enhed.

Begrænsninger for beregninger

Hvis beregningerne udføres af en uerfaren specialist, er det bedre at gøre dig bekendt med nogle begrænsninger, der ikke kan overskrides, når du beregner eller indtaster data i programmet. For en U-formet rørkompensator gælder følgende begrænsninger:

Arbejdsmediet kan enten være vand eller damp.
Selve rørledningen må kun være lavet af stålrør.
Maksimum temperaturindikator for arbejdsmiljøet - 200 grader celsius.
Det maksimale tryk i netværket må ikke overstige 1,6 MPa (16 bar).
Installation af kompensatoren kan kun udføres på en vandret type rørledning.
Dimensionerne på den U-formede kompensator skal være symmetriske, og dens skuldre skal være de samme.
Rørledningsnettet bør ikke opleve yderligere belastninger (vind eller andre).

Installation af enheder

For det første anbefales det ikke at placere faste understøtninger længere end 10DN fra selve kompensatoren. Dette skyldes det faktum, at transmissionen af klemmemomentet af støtten i høj grad vil reducere strukturens fleksibilitet.

For det andet anbefales det stærkt at opdele sektionerne fra den faste støtte til den U-formede kompensator af samme længde i hele netværket. Det er også vigtigt at bemærke her, at forskydningen af armaturets installationssted fra midten af rørledningen til en af dens kanter vil øge den elastiske deformationskraft såvel som spændingen med omkring 20-40% af de værdier, der kan fås, hvis strukturen monteres i midten.

For det tredje, for yderligere at øge kompensationsevnen, strækkes U-formede ekspansionsfuger. På monteringstidspunktet vil konstruktionen opleve en bøjningsbelastning, og ved opvarmning vil den antage en ubelastet tilstand. Når temperaturen når maksimal værdi, så vil enheden blive tændt igen. Ud fra dette blev der foreslået en strækmetode. forarbejde er at strække kompensatoren med en mængde, der vil være lig med halvdelen af rørledningens termiske forlængelse.

Design fordele og ulemper

Hvis vi taler generelt om dette design, så kan vi med tillid sige, at det har sådan positive egenskaber såsom let produktion, høj kompensationskapacitet, intet behov for vedligeholdelse, de kræfter, der overføres til understøtningerne, er ubetydelige. Men blandt de åbenlyse ulemper skiller følgende sig ud: et stort forbrug af materiale og en stor mængde plads optaget af strukturen, en høj grad af hydraulisk modstand.