Kompensacijos apskaičiavimas internete. Silfonų pranašumai prieš U formos išsiplėtimo siūles

Montuojant aukšto slėgio vamzdynus arba aukštos temperatūros nešiklio medžiaga. Eksploatuojant dujotiekį atsiranda daug veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti, kad būtų išvengta sunaikinimo laikančiosios konstrukcijos... Šie veiksniai apima vamzdžių temperatūros deformacijas, vibracijas, atsirandančias eksploatuojant dujotiekį, taip pat betoninių atramų pamatų nusėdimą.

Kompensatoriai yra skirti užtikrinti sistemos dalių judrumą viena kitos atžvilgiu. Jei tokio mobilumo nėra, padidės jungiamųjų elementų, vamzdynų sekcijų, suvirinimo siūlių apkrovos. Šios apkrovos viršija leistinos normos ir sukelti sistemos sunaikinimą.

Yra keli išsiplėtimo siūlių tipai, kurie skiriasi principiniai prietaisai... Idėja sukurti U formos išsiplėtimo jungtį atsirado dėl to, kad dujotiekiai su posūkiais ir posūkiais savaime kompensuojami. Šildymo magistralės veikimo metu vamzdžiai dėl šių posūkių gali parodyti atsparumą sukimo ir tempimo deformacijoms.

Tačiau nebūtina pasikliauti savikompensavimu, nes absoliuti poslinkio vertė priklauso nuo sukamųjų elementų skaičiaus. Siekiant užtikrinti deformacijų kompensavimo galimybę, tiesioje linijos atkarpoje yra U formos kelias, kuris atlieka kompensatoriaus vaidmenį.

U formos išsiplėtimo jungties veikimo principas

Pagal savo konstrukciją U formos kompensatorius laikomas paprasčiausiu, nes jį sudaro minimalus rinkinys elementai. Šis minimalizmas leido suteikti Platus pasirinkimas technines charakteristikas(temperatūra, slėgis). Kompensatorius gaminamas vienu iš dviejų būdų.

Vientisas vamzdis sulenkiamas reikiamose vietose tam tikru lenkimo spinduliu, sudarydamas U formos struktūrą.
Išsiplėtimo jungtį sudaro 7 elementai, įskaitant tris tiesias šakas ir 4 pasukamus kampus, kurie yra suvirinti į vieną konstrukciją.

Dėl to, kad šis kompensatorius dažnai tenka aptarnauti, nes nešvarumai ar kitos tankios konstrukcijos nuosėdos dažnai kaupiasi U formos vingyje, jo jungiamuosiuose vamzdžiuose yra flanšai arba srieginės movos. Tai leidžia montuoti ir išmontuoti prietaisą nenaudojant specialių įrankių.

U formos išsiplėtimo jungtys yra tiek plieniniams vamzdžiams, tiek polietileno vamzdžiai... Dizainas nėra be trūkumų. Taigi, pavyzdžiui, U formos išsiplėtimo jungties įrengimas šildymo sistemoje reikalauja išlaidų papildoma medžiaga vamzdžių, kampų, valytuvų pavidalu. Šilumos tinklams viskas yra sudėtinga įdiegiant papildomas atramas.

U formos prietaisų montavimo reikalavimai ir montavimo išlaidos

Nepaisant santykinio prietaiso paprastumo, U formos išsiplėtimo jungties montavimas ne visada kainuoja mažiau, palyginti, pavyzdžiui, su silfono išsiplėtimo siūlės kaina. Dabar mes kalbame apie vamzdynus didelis skersmuo... Šiuo atveju išlaidos papildomi elementai ir jų įrengimas viršija dumplinio įrenginio kainą, o jei atsižvelgsime į poreikį statyti atramas, kainų skirtumas bus labai pastebimas.

Jei išsiplėtimo jungtis pagaminta sulenkiant tiesų vamzdį, reikia turėti omenyje, kad šio lenkimo spindulys turi būti lygus aštuoniems paties vamzdžio spinduliams. Jei yra siūlių, konstrukcija pagaminta taip, kad šios siūlės nukristų ant tiesių atkarpų. Žinoma, formuojant staigiai sulenktus posūkius, turite nukrypti nuo šių taisyklių.

U formos dizaino privalumai ir trūkumai

Montuojant mažo skersmens vamzdynus patartina naudoti tokio tipo išsiplėtimo jungtis. Čia reikia pažymėti, kad silfonų išsiplėtimo siūlių dydžių diapazonas yra šiek tiek platesnis. U formos alkūnė gerai susidoroja su vibracijomis, tačiau jo gamybai reikia daug medžiagos, o tai žymiai padidina prietaiso kainą.

Palyginus dumplių ir U formos išsiplėtimo siūlių charakteristikas, išryškėja pagrindiniai kiekvieno tipo prietaisų privalumai ir trūkumai. Pavyzdžiui, U formos išsiplėtimo jungtis turi būti periodiškai prižiūrima ir valoma nuo nuosėdų. Silfoninės išsiplėtimo jungtys nepatiria tokių trūkumų.

Kitas dalykas, į kurį norėčiau atkreipti dėmesį, susijęs su dviejų tipų prietaisų kompensavimo galimybėmis. Jei atsižvelgsime tik į absoliučias vertes, tada šiuo atžvilgiu aiškus pranašumas nėra pastebimas iš abiejų pusių. Tačiau, norėdami padidinti maksimalų U formos išsiplėtimo jungties poslinkį, turėsite padidinti kelio dydį. Silfono išsiplėtimo jungčiai pakanka naudoti dviejų sekcijų gofruotę, kuri praktiškai neturi įtakos matmenims.

Norėčiau papildyti kiaulės banką teigiamų savybių tokia kokybė kaip kontrolės nebuvimas eksploatacijos metu. Tačiau tankiai apgyvendintoje vietovėje ne visada yra laisvos vietos vamzdynui su U formos išsiplėtimo jungtimi sutvarkyti. Alkūnė gali būti montuojama tik horizontaliuose skyriuose, o silfono išsiplėtimo jungtis - bet kurioje tiesioje dalyje.

Galiausiai, dar vienas silfono išsiplėtimo jungties privalumas yra tai, kad jis nepadidina atsparumo skysčio ir dujų srautui. U formos alkūnė labai sumažins srautą. Kai naudojate tokio tipo įrenginius namų sistema reikės įrengti šildymą cirkuliacinis siurblys, nes dėl natūralios konvekcijos skystis negali cirkuliuoti, kelyje susidurdamas su kliūtimi.

Išsiplėtimo jungčių skaičiavimai

GOST standartų trūkumas U formos prietaisai kartais jie gerokai apsunkina projekto planavimo užduotį, todėl būtina iš anksto apskaičiuoti U formos išsiplėtimo jungtį. Visų pirma, jūs turite remtis projekto poreikiais. Atsižvelgiama į dujotiekio matmenis, jo skersmenį, maksimalų slėgį ir numatomo poslinkio dydį.

Tai reiškia, kad vargu ar bus įmanoma įsigyti paruoštą išsiplėtimo jungtį. Kiekvienu konkrečiu atveju tai turi būti padaryta asmeniškai. Tai dar vienas trūkumas, palyginti su silfoniniais prietaisais.

Apskaičiuojant parametrus, reikia atsižvelgti į šiuos apribojimus ir sąlygas:

plienas naudojamas kaip dujotiekio medžiaga;
išsiplėtimo jungtys yra skirtos tiek vandeniui, tiek dujinėms terpėms;
didžiausias nešiklio slėgis neviršija 1,6 atmosferos;
kompensatorius turi būti teisingos formos raidės „P“ pavidalu;
montuojamas tik ant horizontalių sekcijų;
vėjo poveikis neįtrauktas.

Reikėtų suprasti, kad šie parametrai laikomi idealiais. Realiomis sąlygomis galima stebėti tik porą taškų. Kalbant apie terpės temperatūrą, būtina maksimaliai padidinti jos vertę, o aplinkos oro temperatūrą - iki minimumo.

Kompensatoriaus montavimas

Statant greitkelį, turėtumėte naudoti tam tikras taisykles kurie susiję su susitarimu U formos išsiplėtimo jungtys... Jis sumontuotas taip, kad perdanga būtų nukreipta į dešinę pusę. Šonai nustato žiūrėdami į dujotiekį nuo šaltinio iki kriauklės. Jei dešinėje pusėje esančiam kompensatoriui nereikia vietos, skrydis atliekamas į kairę, tačiau grįžimo linija turės būti nukreipta iš dešinioji pusė, ir tai lemia projekto pokyčius.

Prieš pradedant tiesiogiai eksploatuoti šildymo magistralę, privalomas išankstinis išsiplėtimo jungties ištempimas. Užpildyti vamzdžiai patiria per didelį slėgį, todėl jei ši procedūra nebus atlikta, metalas netrukus pradės žlugti.

Įtempimas atliekamas naudojant specialius domkratus, o juos paleidus jie pašalinami, o kelias užima ankstesnę padėtį. Įtampos dydį rodo kiekvieno prietaiso paso duomenys. Montuojant atramas, būtina apskaičiuoti jų vietą, jos turi būti išdėstytos taip, kad deformacijos lemtų tik ašinį vamzdžio poslinkį ant atramos.

Siekiant kompensuoti šilumos plėtimąsi, šilumos tinkluose ir elektrinėse dažniausiai pasitaiko U formos išsiplėtimo siūlės. Nepaisant daugybės trūkumų, tarp kurių galima išskirti: santykinai didelius matmenis (poreikis įrengti kompensavimo nišas šilumos tinkluose su ortakio klojimas), dideli hidrauliniai nuostoliai (palyginti su sandarinimo dėže ir dumplėmis); U formos išsiplėtimo jungtys taip pat turi nemažai privalumų.

Pagrindiniai privalumai yra paprastumas ir patikimumas. Be to, tokio tipo išsiplėtimo jungtys yra geriausiai ištirtos ir aprašytos mokomojoje, metodinėje ir informacinėje literatūroje. Nepaisant to, jauniems inžinieriams, neturintiems specializuotų programų, dažnai sunku apskaičiuoti išsiplėtimo jungtis. Tai visų pirma lemia gana sudėtinga teorija, kurioje yra daug pataisos veiksnių, ir, deja, kai kuriuose šaltiniuose yra klaidų ir netikslumų.

Žemiau atliekamas išsami analizė U formos kompensatoriaus apskaičiavimo iš dviejų pagrindinių šaltinių procedūros, kurių tikslas buvo nustatyti galimas rašybos klaidas ir netikslumus, taip pat palyginti rezultatus.

Tipinis kompensatorių skaičiavimas (1 pav., A)), kurį siūlo dauguma autorių h, numato procedūrą, pagrįstą Castiliano teoremos naudojimu:

kur: U- potenciali kompensatoriaus deformacijos energija, E- vamzdžio medžiagos elastingumo modulis, J- išsiplėtimo jungties (vamzdžio) sekcijos ašinis inercijos momentas,

kur: s- lenkimo sienos storis,

D n- išorinis lenkimo skersmuo;

M- lenkimo momentas išsiplėtimo jungties skyriuje. Čia (iš pusiausvyros sąlygos, 1 pav. A)):

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

L- visas kompensatoriaus ilgis, J x- kompensatoriaus ašinis inercijos momentas, J xy- išcentrinis kompensatoriaus inercijos momentas, S x- statinis kompensatoriaus momentas.

Siekiant supaprastinti sprendimą, koordinačių ašys perkeliamos į elastingą svorio centrą (naujos ašys Xs, Ys), tada:

S x = 0, J. xy = 0.

Iš (1) gauname elastinę atšokimo jėgą Px:

Judesį galima interpretuoti kaip kompensatoriaus kompensavimo pajėgumą:

kur: b t- tiesinio šiluminio plėtimosi koeficientas, (1,2x10 -5 1 / deginis anglies plienui);

t n - pradinė temperatūra (Vidutinė temperatūrašalčiausias penkių dienų laikotarpis per pastaruosius 20 metų);

t Į- galutinė temperatūra ( Maksimali temperatūra aušinimo skystis);

L uch- kompensuojamos atkarpos ilgis.

Analizuodami (3) formulę, galime padaryti išvadą, kad didžiausius sunkumus sukelia inercijos momento nustatymas J xs, ypač todėl, kad pirmiausia reikia nustatyti kompensatoriaus svorio centrą (su y s). Autorius pagrįstai siūlo nustatyti apytikslį grafinį metodą J xs, atsižvelgiant į standumo koeficientą (Karmana) k:

Pirmasis integralas nustatomas ašies atžvilgiu y, antrasis ašies atžvilgiu y s(1 pav.). Kompensatoriaus ašis skalėje nubrėžta ant milimetro popieriaus. Visa kompensatoriaus kreivės ašis L suskyla į daugelį segmentų DS i... Atstumas nuo linijos centro iki ašies y i matuojamas liniuote.

Standumo koeficientas (Karmana) skirtas atspindėti eksperimentiškai įrodytą vietinio išlyginimo poveikį skerspjūvis lenkimo metu sulenkia, o tai padidina jų kompensavimo galimybes. V norminis dokumentas Karmano koeficientas nustatomas pagal empirines formules, kurios skiriasi nuo nurodytųjų ,. Standumo koeficientas k naudojamas sutrumpintam ilgiui nustatyti L prD lanko elementas, kuris visada yra didesnis už tikrąjį jo ilgį l G... Šaltinyje Karmano koeficientas sulenktiems posūkiams:

kur: l - lenkimo charakteristika.

Čia: R- lenkimo spindulys.

kur: b- lenkimo kampas (laipsniais).

Suvirintoms ir trumpai sulenktoms štampuotoms alkūnėms šaltinis siūlo nustatyti kitas priklausomybes k:

kur: h- lenkimo charakteristika suvirintiems ir štampuotiems posūkiams.

Čia: R e - lygiavertis suvirinto lenkimo spindulys.

Trijų ir keturių sektorių posūkiams b = 15 laipsnių, stačiakampiam dviejų sektorių lenkimui siūloma imtis b = 11 laipsnių.

Reikėtų pažymėti, kad į, koeficientas k ? 1.

Reguliavimo dokumente RD 10-400-01 numatyta tokia lankstumo koeficiento nustatymo tvarka Į R * :

kur Į R- lankstumo koeficientas, neatsižvelgiant į sulenktos dujotiekio dalies galų deformacijos apribojimą; o - koeficientas, atsižvelgiant į deformacijos sandarumą išlenktos dalies galuose.

Šiuo atveju, jei, tada lankstumo koeficientas yra lygus 1,0.

Kiekis Į p nustatoma pagal formulę:

Čia P - perteklinis vidinis slėgis, MPa; Et yra medžiagos elastingumo modulis ties Darbinė temperatūra, MPa.

Galima parodyti, kad lankstumo faktorius Į R * bus daugiau nei vienas, todėl, nustatant sumažintą lenkimo ilgį pagal (7), būtina atsižvelgti į jo atvirkštinę vertę.

Palyginimui, leiskite nustatyti kai kurių standartinių čiaupų lankstumą pagal OST 34-42-699-85 esant viršslėgiui R= 2,2 MPa ir modulis E t= 2x 10 5 MPa. Rezultatai apibendrinti žemiau esančioje lentelėje (lentelė. Nr. 1).

Analizuojant gautus rezultatus, galima daryti išvadą, kad lankstumo koeficiento nustatymo procedūra pagal RD 10-400-01 duoda „griežtesnį“ rezultatą (mažesnis lenkimo lankstumas), kartu papildomai atsižvelgiama į perteklinį slėgį vamzdynas ir medžiagos elastingumo modulis.

U formos kompensatoriaus inercijos momentas (1 pav. B)) naujos ašies atžvilgiu y s J xs apibrėžiama taip:

kur: L NS- sumažintas kompensatoriaus ašies ilgis,

y s- kompensatoriaus svorio centro koordinatė:

Maksimalus lenkimo momentas M Maks(veikia išsiplėtimo jungties viršuje):

kur H- išsiplėtimo jungties iškyša pagal 1 pav. b):

H = (m + 2) R.

Maksimali įtampa vamzdžio sienos skyriuje nustatoma pagal formulę:

kur: m1 - pataisos koeficientas (saugos koeficientas), atsižvelgiant į įtempimų padidėjimą sulenktose dalyse.

Sulankstytiems posūkiams (17)

Suvirintiems lenkimams. (aštuoniolika)

W- šakos sekcijos pasipriešinimo momentas:

Leistinas įtempis (160 MPa kompensatoriams, pagamintiems iš plieno 10G 2S, St 3sp; 120 MPa plienams 10, 20, St 2sp).

Norėčiau iš karto pastebėti, kad saugos koeficientas (korekcija) yra gana didelis ir auga didėjant dujotiekio skersmeniui. Pavyzdžiui, 90 ° lenkimui-159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2,6; 90 ° lenkimui-630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

2 pav.

Rekomendacijų dokumente sekcijos su U formos išsiplėtimo jungtimi skaičiavimas, žr. 2 pav., Atliekamas pagal pasikartojančią procedūrą:

Čia galite nustatyti atstumus nuo išsiplėtimo jungties ašies iki fiksuotos atramos L 1 ir L 2 atlošas V ir nustatomas išvykimas N. Abiejų lygčių iteracijų procese būtina pasiekti, kad jis taptų lygus; iš porų reikšmių imama didžiausia = l 2. Tada nustatoma norima išsiplėtimo jungties iškyša H:

Lygtis vaizduoja geometrinius komponentus, žr. 2 pav.

Atsparių jėgų komponentai, 1 / m 2:

Inercijos momentai apie centrines ašis x, y.

Stiprumo parametras Esu:

[y sk] - leistina kompensavimo įtampa,

Leidžiamas kompensavimo įtempis [at sk] dujotiekiams, esantiems horizontali plokštuma nustatoma pagal formulę:

vamzdynams, esantiems vertikalioje plokštumoje pagal formulę:

kur: - nominalus leistinas įtempis darbinėje temperatūroje (plienui 10G 2C - 165 MPa esant 100 °? t? 200 °, plienui 20 - 140 MPa esant 100 °? t? 200 °).

D- vidinis skersmuo,

Reikėtų pažymėti, kad autoriams nepavyko išvengti rašybos klaidų ir netikslumų. Jei naudosime lankstumo koeficientą Į R * (9) sutrumpinto ilgio nustatymo formulėse l NS(25), centrinių ašių koordinates ir inercijos momentus (26), (27), (29), (30), tada bus gaunamas nepakankamai įvertintas (neteisingas) rezultatas, nes lankstumo koeficientas Į R * pagal (9) yra didesnis nei vienas ir turi būti padaugintas iš sulenktų posūkių ilgio. Nurodytas sulenktų posūkių ilgis visada yra didesnis už faktinį jų ilgį (pagal (7)), tik tada jie įgis papildomo lankstumo ir kompensavimo galimybių.

Todėl, norint ištaisyti geometrinių charakteristikų nustatymo procedūrą pagal (25) h (30), būtina naudoti atvirkštinę vertę Į R *:

Į R * = 1 / K. R *.

2 paveikslo projektavimo schemoje kompensatoriaus atramos yra fiksuotos („kryžiai“ paprastai naudojami fiksuotoms atramoms žymėti (GOST 21.205-93)). Tai gali paskatinti „skaičiuotuvą“ suskaičiuoti atstumus. L 1 , L. 2 iš fiksuotų atramų, tai yra, atsižvelkite į visos kompensavimo dalies ilgį. Praktiškai gretimos dujotiekio dalies stumdomų (kilnojamųjų) atramų šoniniai judesiai dažnai yra riboti; nuo šių kilnojamųjų, bet ribotų atramų judėjimo į šoną ir atstumų reikėtų skaičiuoti L 1 , L. 2 ... Jei neribosite skersinių dujotiekio judesių per visą ilgį nuo fiksuotos iki fiksuotos atramos, kyla pavojus, kad dujotiekio sekcijos nukris nuo arčiausiai išsiplėtimo jungties esančių atramų. Šiam faktui iliustruoti 3 pav. Pateikti skaičiavimo rezultatai temperatūros kompensavimas magistralinio dujotiekio DN 800 atkarpa, pagaminta iš plieno 17G 2C 200 m ilgio, temperatūros skirtumas nuo -46 C ° iki 180 C ° programoje MSC Nastran. Didžiausias išsiplėtimo jungties centrinio taško šoninis judėjimas yra 1,645 m. Potencialus vandens plaktukas taip pat kelia papildomą riziką nukristi nuo dujotiekio atramų. Todėl sprendimas dėl ilgių L 1 , L. 2 reikia vartoti atsargiai.

3 pav.

Pirmosios (20) lygties kilmė nėra visiškai aiški. Be to, tai nėra teisinga pagal matmenis. Iš tiesų skliausteliuose po modulio ženklu pridėtos vertės R NS ir P y (l 4 +…) .

Antrosios (20) lygties teisingumą galima įrodyti taip:

norint tai padaryti, būtina, kad:

Tai iš tikrųjų yra atvejis, jei įdėsime

Ypatingai progai L 1 = L 2 , R. y =0 naudojant (3), (4), (15), (19), galima pasiekti (36). Svarbu atsižvelgti į tai, kad žymėjimo sistemoje y = y s .

Praktiniams skaičiavimams aš naudoju antrąją (20) lygtį labiau pažįstama ir patogesne forma:

kur A 1 = A [y ck].

Konkrečiu atveju, kai L 1 = L 2 , R. y =0 (simetriškas kompensatorius):

Akivaizdūs technikos pranašumai, palyginti su tuo, yra jos didelis universalumas. 2 pav. Kompensatorius gali būti asimetriškas; normatyvumas leidžia apskaičiuoti kompensatorius ne tik šilumos tinklams, bet ir kritiniams vamzdynams aukštas spaudimas, kurie yra „RosTekhNadzor“ registre.

Mes vykdysime lyginamoji analizė U formos kompensatorių skaičiavimo pagal metodus rezultatus. Nustatykime šiuos pradinius duomenis:

a) visoms išsiplėtimo jungtims: medžiaga - plienas 20; P = 2,0 MPa; E t= 2x 10 5 MPa; t? 200 °; pakrovimas - preliminarus tempimas; išlenkti posūkiai pagal OST 34-42-699-85; išsiplėtimo jungtys yra horizontaliai, pagamintos iš vamzdžių su kailiu. apdorojimas;
b) projektavimo schema su geometriniais pavadinimais pagal 4 pav.

4 pav.

c) standartiniai kompensatorių dydžiai apibendrinti 2 lentelėje kartu su skaičiavimo rezultatais.

Kompensatoriaus lenkimai ir vamzdžiai, D n H s, mm	Dydis, žr. 4 pav	Išankstinis tempimas, m	Didžiausias įtempis, MPa	Leistinas stresas, MPa
			pagal	pagal	pagal	pagal

Ph.D. S. B. Gorunovičius, rankos. projektavimo komanda Ust-Ilimsk CHP

Siekiant kompensuoti šilumos plėtimąsi, šilumos tinkluose ir elektrinėse dažniausiai pasitaiko U formos išsiplėtimo siūlės. Nepaisant daugybės trūkumų, tarp kurių galima išskirti: santykinai dideli matmenys (poreikis įrengti kompensacines nišas šildymo sistemose su ortakių klojimu), dideli hidrauliniai nuostoliai (palyginti su sandarinimo dėže ir dumplėmis); U formos išsiplėtimo jungtys taip pat turi nemažai privalumų.

Žemiau pateikiama išsami U formos kompensatoriaus iš dviejų pagrindinių šaltinių apskaičiavimo procedūros analizė, kurios tikslas buvo nustatyti galimas klaidas ir netikslumus, taip pat palyginti rezultatus.

Įprastas kompensatorių skaičiavimas (1 pav., A)), kurį siūlo dauguma autorių ÷, numato procedūrą, pagrįstą Castiliano teoremos naudojimu:

kur: U- potenciali kompensatoriaus deformacijos energija, E- vamzdžio medžiagos elastingumo modulis, J- išsiplėtimo jungties (vamzdžio) sekcijos ašinis inercijos momentas,

;

kur: s- lenkimo sienos storis,

D n- išorinis lenkimo skersmuo;

M- lenkimo momentas išsiplėtimo jungties skyriuje. Čia (iš pusiausvyros sąlygos, 1 pav. A)):

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

L- visas kompensatoriaus ilgis, J x- kompensatoriaus ašinis inercijos momentas, J xy- išcentrinis kompensatoriaus inercijos momentas, S x- statinis kompensatoriaus momentas.

Siekiant supaprastinti sprendimą, koordinačių ašys perkeliamos į elastingą svorio centrą (naujos ašys Xs, Ys), tada:

S x = 0, J xy = 0.

Iš (1) gauname elastingą atatrankos jėgą P x:

Judesį galima interpretuoti kaip kompensatoriaus kompensavimo pajėgumą:

; (4)

kur: α t- tiesinio šiluminio plėtimosi koeficientas, (1,2x10 -5 1 / deginis anglies plienui);

t n- pradinė temperatūra (vidutinė šalčiausios penkių dienų savaitės temperatūra per pastaruosius 20 metų);

t į- galutinė temperatūra (maksimali aušinimo skysčio temperatūra);

L uch- kompensuojamos atkarpos ilgis.

Analizuodami (3) formulę, galime padaryti išvadą, kad didžiausius sunkumus sukelia inercijos momento nustatymas J xs, ypač todėl, kad pirmiausia reikia nustatyti kompensatoriaus svorio centrą (su y s). Autorius pagrįstai siūlo nustatyti apytikslį grafinį metodą J xs, atsižvelgiant į standumo koeficientą (Karmana) k:

Pirmasis integralas nustatomas ašies atžvilgiu y, antrasis ašies atžvilgiu y s(1 pav.). Kompensatoriaus ašis skalėje nubrėžta ant milimetro popieriaus. Visa kompensatoriaus kreivės ašis L suskyla į daugelį segmentų Δs i... Atstumas nuo linijos centro iki ašies y i matuojamas liniuote.

Standumo koeficientas (Karmana) yra skirtas atspindėti eksperimentiškai įrodytą lokalinio lenkimo skerspjūvio išlyginimo poveikį lenkimo metu, o tai padidina jų kompensavimo galimybes. Reguliavimo dokumente Karmano koeficientas nustatomas naudojant empirines formules, kurios skiriasi nuo pateiktų.

Standumo koeficientas k naudojamas sutrumpintam ilgiui nustatyti L prD lanko elementas, kuris visada yra didesnis už tikrąjį jo ilgį l g... Šaltinyje Karmano koeficientas sulenktiems posūkiams:

; (6)

kur: - lenkimo charakteristika.

Čia: R- lenkimo spindulys.

; (7)

kur: α - lenkimo kampas (laipsniais).

Suvirintoms ir trumpai sulenktoms štampuotoms alkūnėms šaltinis siūlo nustatyti kitas priklausomybes k:

kur: - lenkimo charakteristika suvirintiems ir štampuotiems posūkiams.

Čia: - lygiavertis suvirinto lenkimo spindulys.

Vamzdžiams iš trijų ir keturių sektorių, α = 15 laipsnių, stačiakampiam dviejų sektorių lenkimui siūloma paimti α = 11 laipsnių.

Reikėtų pažymėti, kad į, koeficientas k ≤ 1.

Reguliavimo dokumente RD 10-400-01 numatyta tokia lankstumo koeficiento nustatymo tvarka K p *:

kur K p- lankstumo koeficientas, neatsižvelgiant į sulenktos dujotiekio dalies galų deformacijos apribojimą;

Šiuo atveju, jei, tada lankstumo koeficientas yra lygus 1,0.

Kiekis K p nustatoma pagal formulę:

, (10)

kur .

Čia P- per didelis vidinis slėgis, MPa; E t yra medžiagos elastingumo modulis esant darbinei temperatūrai, MPa.

, (11)

Galima parodyti, kad lankstumo faktorius K p * bus daugiau nei vienas, todėl, nustatant sumažintą lenkimo ilgį pagal (7), būtina atsižvelgti į jo atvirkštinę vertę.

Palyginimui, leiskite nustatyti kai kurių standartinių čiaupų lankstumą pagal OST 34-42-699-85 esant viršslėgiui R= 2,2 MPa ir modulis E t= 2x10 5 MPa. Rezultatai apibendrinti žemiau esančioje lentelėje (lentelė. Nr. 1).

U formos kompensatoriaus inercijos momentas (1 pav. B)) naujos ašies atžvilgiu y s J xs apibrėžiama taip:

kur: L pr- sumažintas kompensatoriaus ašies ilgis,

; (13)

y s- kompensatoriaus svorio centro koordinatė:

Maksimalus lenkimo momentas M maks(veikia išsiplėtimo jungties viršuje):

; (15)

kur H- išsiplėtimo jungties iškyša pagal 1 pav. b):

H = (m + 2) R.

Didžiausias įtempis vamzdžio sienelės dalyje nustatomas pagal formulę:

; (16)

kur: m 1- korekcijos koeficientas (saugos koeficientas), atsižvelgiant į padidėjusį įtempimą sulenktose dalyse.

Sveiki! Šildant, šilumos tiekimo sistemos vamzdynai linkę ilgėti. Ir kiek jų ilgis padidės, priklausys nuo jų pradinių matmenų, medžiagos, iš kurios jie pagaminti, ir dujotiekiu gabenamos medžiagos temperatūros. Potencialiai pasikeitus tiesiniams vamzdynų matmenims, gali būti sunaikintos srieginės, flanšinės, suvirintos jungtys, pažeisti kiti elementai. Žinoma, projektuojant vamzdynus atsižvelgiama į tai, kad jie pailgėja kaitinant ir sutrumpėja esant žemai temperatūrai.

Šilumos tinklų ir papildomų kompensacinių elementų savaiminis kompensavimas

Šilumos tiekimo srityje yra toks reiškinys kaip savęs kompensavimas. Tai suprantama kaip dujotiekio galimybė savarankiškai, be specialių prietaisų ir prietaisų, kompensuoti tuos dydžio pokyčius, kurie atsiranda dėl šiluminio poveikio dėl metalo elastingumo ir geometrinės formos. Savikompensavimas galimas tik tuo atveju, jei vamzdynų sistemoje yra posūkių ar posūkių. Tačiau projektuojant ir montuojant ne visada įmanoma sukurti daugybę tokių „natūralių“ kompensavimo mechanizmų. Tokiais atvejais svarbu pagalvoti apie papildomų plėtimosi siūlių sukūrimą ir įrengimą. Jie yra šių tipų:

U formos;

lęšis;

sandarinimo dėžutė;

banguotas.

U formos išsiplėtimo siūlių gamybos metodai

Šiame straipsnyje mes išsamiai kalbėsime apie U formos išsiplėtimo siūles, kurios šiandien yra labiausiai paplitusios. Šie gaminiai, padengti polietileno apvalkalais, gali būti naudojami visų tipų technologiniuose vamzdynuose. Tiesą sakant, jie yra vienas iš savęs kompensavimo būdų - trumpame ruože yra sukurti keli posūkiai raidės „P“ pavidalu, o tada dujotiekis ir toliau eina tiesia linija. Tokios U formos konstrukcijos yra pagamintos iš vientisų išlenktų vamzdžių, iš suvirintų vamzdžių sekcijų ar lenkimų. Tai yra, jie pagaminti iš tos pačios medžiagos, iš tos pačios plieno rūšies kaip ir vamzdžiai.

Ekonomiškiausia yra išlenkti išsiplėtimo jungtis iš vieno kieto vamzdžio. Bet jei bendras gaminio ilgis yra didesnis nei 9 metrai, tada jie turėtų būti pagaminti iš dviejų, trijų ar septynių dalių.

Jei kompensatorių reikia sudaryti iš dviejų sudedamosios dalys, tada siūlė yra ant vadinamosios iškyšos.

Trijų dalių dizainas daro prielaidą, kad sulenkta gaminio „nugara“ bus sukurta iš vieno vamzdžio gabalo, o tada prie jo bus suvirintos dvi tiesios šakos.

Kai yra septynios dalys, keturios iš jų turi būti alkūnės, o kitos trys - purkštukai.

Taip pat svarbu prisiminti, kad lenkimų lenkimo spindulys, ruošiant išsiplėtimo siūles iš tiesių dalių, turi būti lygus keturiems išoriniams vamzdžio skersmenims. Tai galima išreikšti šia paprasta formule: R = 4D.

Nepriklausomai nuo to, kiek dalių yra pagaminta aprašyta išsiplėtimo jungtis, visada patartina suvirinimo siūlę uždėti ant tiesios šakos dalies, kuri bus lygi vamzdžio skersmeniui (bet ne mažiau kaip 10 centimetrų). Tačiau yra ir stačiai sulenktų posūkių, kuriuose apskritai nėra tiesių elementų - tokiu atveju galite nukrypti nuo aukščiau pateiktos taisyklės.

Aptariamų produktų privalumai ir trūkumai

Kompensatoriai šio tipo ekspertai rekomenduoja jį naudoti mažo skersmens vamzdynams - iki 600 milimetrų. Šių dujotiekių didžiųjų raidžių „P“ pjūviai, esant bet kokiai vibracijai, veiksmingai juos užgesina, pakeisdami jų padėtį išilgine ašimi. Tai tarsi neleidžia svyravimams „judėti į priekį“ išilgai šildymo magistralės. Dujotiekiuose, kuriuos reikia išardyti, norint atlikti valymą, U formos išsiplėtimo siūlės papildomai tiekiamos su jungiamosiomis dalimis ant flanšų.

U formos gaminiai yra geri tuo, kad eksploatacijos metu jiems nereikia kontrolės. Tuo jie skiriasi nuo liaukų tipo gaminių, kurių priežiūrai reikalingos specialios šakų kameros. Tačiau U formos išsiplėtimo jungčių išdėstymui reikia šiek tiek vietos, o tankiai užstatytame mieste jis ne visada randamas.

Svarstomos išsiplėtimo jungtys, žinoma, turi ne tik privalumų, bet ir trūkumų. Akivaizdžiausias iš jų yra toks - vamzdžiai papildomai sunaudojami išsiplėtimo siūlėms gaminti ir kainuoja. Be to, sumontavus šias išsiplėtimo jungtis, padidėja bendras atsparumas šilumos perdavimo skysčio judėjimui. Be to, tokios išsiplėtimo jungtys išsiskiria dideliu dydžiu ir specialių atramų poreikiu.

U formos išsiplėtimo jungčių skaičiavimai

Rusijoje U formos išsiplėtimo siūlių parametrai vis dar nėra standartizuoti. Jie gaminami atsižvelgiant į projekto poreikius ir pagal šiame projekte nurodytus duomenis (tipas, matmenys, skersmuo, medžiaga ir kt.). Bet vis tiek, žinoma, nereikėtų atsitiktinai nustatyti U formos kompensatoriaus matmenų. Specialūs skaičiavimai padės išsiaiškinti kompensatoriaus matmenis, kurių pakaks šildymo magistralės deformacijoms dėl temperatūros skirtumų kompensuoti.

Atliekant tokius skaičiavimus, paprastai priimamos šios sąlygos:

dujotiekis pagamintas iš plieninių vamzdžių;

per jį teka vanduo ar garas;

slėgis dujotiekio viduje neviršija 16 barų;

temperatūra darbo aplinka ne daugiau kaip 2000 laipsnių Celsijaus

kompensatoriai yra simetriški, vienos rankos ilgis yra griežtai lygus antrosios rankos ilgiui;

dujotiekis yra horizontalioje padėtyje;

vėjo slėgis ir kitos apkrovos neveikia dujotiekio.

Kaip matome, čia paimta idealios sąlygos, o tai, žinoma, daro galutinius skaičius labai savavališkus ir apytikslius. Tačiau toks skaičiavimas vis tiek leidžia sumažinti dujotiekio pažeidimo riziką eksploatacijos metu.

Ir dar vienas svarbus papildymas. Skaičiuojant dujotiekio pokyčius veikiant šilumai, pagrindu laikoma aukščiausia gabenamo vandens ar garo temperatūra ir temperatūra aplinka priešingai - nustatytas minimumas.

Išsiplėtimo jungčių surinkimas

Būtina surinkti išsiplėtimo jungtis ant stovo arba ant visiškai plokščios tvirtos platformos, ant kurios bus patogu gaminti suvirinimo darbai ir tinka. Pradėdami darbą, turite tiksliai nubrėžti būsimos P sekcijos ašį ir įdiegti išsiplėtimo jungties elementų valdymo švyturius.

Padarę išsiplėtimo siūles, taip pat turite patikrinti jų matmenis - nukrypimas nuo nurodytų linijų neturėtų viršyti keturių milimetrų.

U formos išsiplėtimo siūlių vieta paprastai pasirenkama dešinėje šilumos vamzdžio pusėje (žiūrint nuo šilumos šaltinio iki galutinio taško). Jei dešinėje nėra reikiamos vietos, galima (bet tik išimties tvarka) surengti išsiplėtimo jungties iškyšą kairėje, nekeičiant bendrų konstrukcijos matmenų. Su šiuo sprendimu, su lauke bus įsikūręs grąžinimo vamzdynas, o jo matmenys pasirodys šiek tiek didesni nei reikalaujama pagal preliminarius skaičiavimus.

Aušinimo skysčio paleidimas visada sukuria didelį įtampą metaliniuose vamzdžiuose. Norėdami susidoroti su ja, U formos išsiplėtimo jungtis montavimo metu turėtų būti maksimaliai ištempta - tai padidins jos efektyvumą. Tempimas atliekamas sumontavus ir pritvirtinus atramas abiejose išsiplėtimo jungties pusėse. Dujotiekis, ištemptas suvirinimo zonose prie atramų, turi likti griežtai nejudrus. U formos išsiplėtimo jungtys šiandien ištempiamos naudojant keltuvus, kėliklius ir kitus panašius įtaisus. Šilumos magistralės ir projektavimo dokumentų pase turi būti nurodytas kompensacinio elemento išankstinio tempimo dydis (arba jo suspaudimo dydis).

Jei planuojama vieta U formos elementai grupėse keliuose lygiagrečiai einančiuose dujotiekiuose, tada tempimas pakeičiamas tokia procedūra, kaip vamzdžių tempimas „šaltoje“ būsenoje. Ši parinktis taip pat numato specialią montavimo procedūrų atlikimo procedūrą. Tokiu atveju išsiplėtimo jungtis pirmiausia turėtų būti sumontuota ant atramų ir suvirinta jungtis.

Tačiau tuo pačiu metu vienoje iš jungčių turėtų likti tarpas, kuris atitiks nurodytą P-išsiplėtimo jungties išplėtimą. Kad nesumažėtų gaminio kompensacinės galimybės ir išvengtumėte iškraipymų, įtempimui naudokite jungtį, esančią nuo kompensatoriaus simetrijos ašies 20–40 vamzdžių skersmens atstumu.

Atramų montavimas

Atskirai reikėtų paminėti P-išsiplėtimo jungčių atramų montavimą. Jie turi būti sumontuoti taip, kad dujotiekis judėtų tik išilgai ašies ir nieko kito. Tokiu atveju kompensatorius perims visas gautas išilgines vibracijas.

Šiandien vienam P-kompensatoriui būtina įdiegti bent tris kokybes palaiko. Du iš jų turėtų būti dedami po tomis išsiplėtimo jungties dalimis, kurios jungiasi prie pagrindinio vamzdyno (tai yra, po dviem vertikaliais raidės „P“ lazdelėmis). Taip pat leidžiama atramas montuoti ant paties dujotiekio, arti išsiplėtimo jungties. Be to, tarp atramos krašto ir suvirintos jungties turi būti bent pusė metro. Kita atrama sukurta po kompensatoriaus nugarėle (su horizontalia lazda „P“ raide), dažniausiai ant specialios pakabos.

Jei šildymo magistralė turi nuolydį, tada U formos elementų šoninės dalys turi būti griežtai lygios (tai yra, reikia laikytis nuolydžio). Daugeliu atvejų U formos išsiplėtimo jungtys montuojamos horizontaliai. Jei išsiplėtimo jungtis yra sumontuota vertikalioje padėtyje apačioje, reikia organizuoti tinkamą drenažo sistemą.

Kokius duomenis apie kompensatorius reikia įrašyti į šilumos magistralės pasą?

Įdiegus U formos kompensatorių, į šilumos vamzdžio pasą įvedama ši informacija:

Techninės specifikacijos kompensatorius, gamintojas ir pagaminimo metai;

atstumas tarp atramų, kompensacija ir tempimo dydis;

aplinkos temperatūra tuo laikotarpiu, kai buvo atlikti darbai, ir įrengimo data.

Kalbant, pavyzdžiui, apie kompensacines galimybes U formos gaminys, tada ji aiškiai priklauso nuo pločio, nuo posūkių ir iškyšų spindulio.

U formos išsiplėtimo jungties apskaičiavimas yra apibrėžti minimalūs dydžiai pakanka kompensuoti šilumines dujotiekio deformacijas. Užpildę aukščiau pateiktą formą, galėsite apskaičiuoti nurodytų matmenų U formos išsiplėtimo jungties kompensuojamąją galią.

Šios internetinės programos algoritmas pagrįstas U formos kompensatoriaus skaičiavimo metodika, pateikta A. A. Nikolajevo redaguotame Dizainerio vadove „Šildymo tinklų projektavimas“.

Rekomenduojama maksimalų įtempį kompensatoriaus gale laikyti nuo 80 iki 110 MPa.

Optimalus išsiplėtimo jungties iškyšos ir išorinio vamzdžio skersmens santykis rekomenduojamas H / Dн = (10 - 40), o išsiplėtimo jungties iškyša 10DN atitinka DN350 dujotiekį, o 40DN atitinka DN15 dujotiekį.

Rekomenduojama pasirinkti optimalų išsiplėtimo siūlės pločio ir jo iškyšos santykį L / H = (1 - 1,5), nors gali būti priimtos ir kitos vertės.

Jei išsiplėtimo jungties reikia per daug, kad būtų kompensuotas apskaičiuotas šiluminis pailgėjimas dideli dydžiai, jį galima pakeisti dviem mažesnėmis išsiplėtimo jungtimis.

Skaičiuojant dujotiekio šiluminį pailgėjimą, aušinimo skysčio temperatūra turėtų būti laikoma didžiausia, o aplinkos dujotiekio - minimali.

Skaičiuojant yra priimtini šie apribojimai:

Dujotiekis užpildytas vandeniu arba garais
Dujotiekis pagamintas iš Plieninis vamzdis
Maksimali darbo aplinkos temperatūra neviršija 200 ° С
Maksimalus slėgis dujotiekyje neviršija 1,6 MPa (16 bar)
Kompensatorius sumontuotas horizontaliame vamzdyne
Kompensatorius yra simetriškas, o jo pečiai yra vienodo ilgio
Stacionarios atramos laikomos absoliučiai standžiomis
Dujotiekis nėra veikiamas vėjo slėgio ir kitų apkrovų
Neatsižvelgiama į kilnojamųjų atramų trinties jėgų atsparumą šiluminio pailgėjimo metu
Lygūs lenkimai

Nerekomenduojama fiksuotų atramų išdėstyti mažesniu nei 10DN atstumu nuo U formos išsiplėtimo jungties, nes atramos suspaudimo momento perkėlimas į jį sumažina lankstumą.

Rekomenduojama paimti dujotiekio atkarpas nuo fiksuotų atramų iki to paties ilgio U formos išsiplėtimo jungties. Jei kompensatorius dedamas ne sekcijos viduryje ir yra pasislinkęs link vienos iš fiksuotų atramų, tada elastinės deformacijos jėgos ir įtempiai padidėja apie 20–40%, palyginti su vertėmis, gautomis kompensatoriui, esančiam viduryje.

Norint padidinti kompensavimo pajėgumą, naudojamas išankstinis kompensatoriaus tempimas. Montuojant kompensatorius patiria lenkimo apkrovą, kaitinant jis įgauna neįtemptą būseną, o esant maksimaliai temperatūrai patenka į įtampą. Preliminarus kompensatoriaus tempimas tokiu kiekiu, kuris lygus pusei dujotiekio šiluminio pailgėjimo, leidžia padvigubinti jo kompensavimo pajėgumą.

Taikymo sritis

Kompensavimui naudojamos U formos išsiplėtimo jungtys temperatūros pailgėjimas vamzdžiai ilgose tiesiose atkarpose, jei dėl šildymo tinklo posūkių nėra galimybės savarankiškai kompensuoti dujotiekio. Jei standžiųjų vamzdynų su kintama darbinės terpės temperatūra nėra išsiplėtimo jungčių, padidės įtempiai, galintys deformuoti ir sunaikinti dujotiekį.

Naudojamos lanksčios išsiplėtimo jungtys

At klojimas virš galvos visiems vamzdžių skersmenims, nepriklausomai nuo aušinimo skysčio parametrų.
Klojant ortakiuose, tuneliuose ir bendruose kolektoriuose ant vamzdynų nuo DN25 iki DN200, esant šildymo terpės slėgiui iki 16 barų.
At be kanalų klojimas vamzdžiams, kurių skersmuo nuo DN25 iki DN100.
Jei maksimali terpės temperatūra viršija 50 ° C

Orumas