Deze Leidraad (RD) is van toepassing op stalen leidingen van waterverwarmingsnetten met een werkdruk tot 2,5 MPa en een werktemperatuur tot 200 °C en stoomleidingen met een werkdruk tot 6,3 MPa en een werktemperatuur van tot 350 ° C, zowel op dragers ( bovengronds en in gesloten kanalen) als kanaalloos in de grond. Het KB voorziet in de bepaling van de wanddikte van bochten, T-stukken en tie-ins vanuit de voorwaarde om ze te verzekeren draagvermogen van de werking van interne druk, evenals een beoordeling van de statische en cyclische sterkte van de pijpleiding.

Knip -85

Bij het berekenen van ondersteuningen moet rekening worden gehouden met de diepte van bevriezing of dooi van de grond, bodemvervorming (deining en verzakking), evenals mogelijke veranderingen in bodemeigenschappen (binnen de grenzen van de perceptie van belastingen) afhankelijk van het seizoen, temperatuur regime, drainage of bewatering van gebieden grenzend aan de snelweg, en andere omstandigheden. 8.43. De belastingen op de steunen als gevolg van het effect van wind en van veranderingen in de lengte van pijpleidingen onder invloed van interne druk en veranderingen in de temperatuur van de buiswanden moeten worden bepaald afhankelijk van het aangenomen leg- en compensatiesysteem. longitudinale vervormingen pijpleidingen, rekening houdend met de weerstand tegen verplaatsing van de pijpleiding op de steunen.

Berekening van U-vormige dilatatievoegen

Ter compensatie van thermische uitzettingen komen U-vormige dilatatievoegen het meest voor in verwarmingsnetwerken en elektriciteitscentrales.

Ondanks de talrijke tekortkomingen, waaronder men kan onderscheiden: relatief grote afmetingen (de noodzaak om compenserende nissen te installeren in verwarmingsnetwerken met kanaal leggen), aanzienlijke hydraulische verliezen (in vergelijking met pakkingbus en balg); U-vormige dilatatievoegen hebben ook een aantal voordelen.

De belangrijkste voordelen zijn eenvoud en betrouwbaarheid.

Berekening van de U-vormige uitzettingsvoeg

diameter van een buis met gebogen bochten met een straal van R = 1 m.

reikwijdte l = 5 m; koelvloeistoftemperatuur t = 150 ° С, en de temperatuur in de kamer t vk. = 19,6 ° C; toelaatbare compensatiespanning in de pijpleiding s add = 110 MPa. Verwarmingssystemen en stadsverwarming zijn een belangrijke schakel in de energie-economie en technische uitrusting van steden en industriegebieden.

Pijpen zijn de beste keuze

Pijpleiding ontwerp gemaakt van polypropyleen voor koud- en warmwatervoorziening is uitgevoerd in overeenstemming met de voorschriften bouwvoorschriften en regels (SNiP) 2.04.01 85 "Interne watervoorziening en riolering van gebouwen", rekening houdend met de bijzonderheden polypropyleen buizen.

Bij de keuze van het type leiding wordt rekening gehouden met de bedrijfsomstandigheden van de leiding: druk, temperatuur, benodigde tijd service en agressiviteit van de getransporteerde vloeistof. Bij het transporteren van bijtende vloeistoffen moeten de bedrijfsomstandigheden van de pijpleiding volgens de tabel worden toegepast.

2 van CH 550 82.

Hydraulische berekening van PP R 80-leidingen bestaat uit het bepalen van: druk verlies(of druk) om de hydraulische weerstand te overwinnen die ontstaat in de pijp, in de verbindingsdelen, op plaatsen met scherpe bochten en veranderingen in de diameter van de pijpleiding.

Hydraulische drukverlies in de leiding bepaald door nomogrammen.

pagina 7); Verbetering van het thermische en hydraulische regime van het warmtetoevoersysteem

Buigende longitudinale compensatiespanning op het punt van stijve bevestiging van de kleinere arm b (a) = 45,53 MPa Buigende longitudinale compensatiespanning op het punt van stijve bevestiging van de grotere arm b (b) = 11,77 MPa Buigende longitudinale compensatiespanning op het buigpunt b (c) = 20,53 MPa.

De berekende resultaten van het programma Px = 1287,88 H afsluiters, overgangen, draaihoeken, pluggen; je moet ook rekening houden met de wrijvingskrachten in beweegbare steunen en op de grond voor kanaalloze pakkingen evenals de reactie van compensatoren en zelfcompensatie.

Online berekening van de L-vormige uitzettingsvoeg

Het uitvoeren van berekeningen volgens START-programma's zorgt voor betrouwbaarheid en veiligheid tijdens de werking van leidingsystemen voor verschillende doeleinden, vergemakkelijkt de goedkeuring van projecten met regelgevende instanties (Rostekhnadzor, Glavsgosexpertiza), vermindert de kosten en de tijd van inbedrijfstelling.

START is ontwikkeld door OOO NTP Truboprovod, een deskundige organisatie van Rostekhnadzor. Er is een conformiteitsattest van het Federaal Agentschap voor Technische Regulering en Metrologie.

Hallo! Bij verwarming hebben de leidingen van het warmtetoevoersysteem de neiging langer te worden. En hoeveel ze in lengte toenemen, hangt af van hun oorspronkelijke afmetingen, het materiaal waaruit ze zijn gemaakt en de temperatuur van de stof die door de pijpleiding wordt getransporteerd. Mogelijk kan een verandering in de lineaire afmetingen van pijpleidingen leiden tot de vernietiging van schroefdraad-, flens-, lasverbindingen, schade aan andere elementen. Bij het ontwerpen van pijpleidingen wordt er natuurlijk rekening mee gehouden dat ze langer worden bij verwarming en korter worden bij lage temperaturen.

Zelfcompensatie van verwarmingsnet en extra compenserende elementen

Er is zo'n fenomeen op het gebied van warmtevoorziening als zelfcompensatie. Dit wordt begrepen als het vermogen van de pijpleiding om onafhankelijk, zonder de hulp van speciale apparaten en apparaten, die veranderingen in grootte te compenseren die optreden als gevolg van thermische effecten, vanwege de elasticiteit van het metaal en de geometrische vorm. Zelfcompensatie is alleen mogelijk als er bochten of bochten in het leidingsysteem zitten. Het is echter niet altijd mogelijk om tijdens het ontwerp en de installatie een groot aantal van dergelijke "natuurlijke" compensatiemechanismen te creëren. In dergelijke gevallen is het relevant om na te denken over het maken en installeren extra dilatatievoegen... Ze zijn van de volgende typen:

U-vormig;

lens;

pakkingbus;

golvend.

Methoden voor het maken van U-vormige dilatatievoegen

In dit artikel zullen we in detail praten over U-vormige dilatatievoegen, die tegenwoordig het meest voorkomen. Deze producten, bedekt met polyethyleen omhulsels, kunnen worden gebruikt op alle soorten technologische pijpleidingen. In feite zijn ze een van de methoden voor zelfcompensatie - op een kort gedeelte worden verschillende bochten gemaakt in de vorm van de letter "P", en dan blijft de pijpleiding in een rechte lijn gaan. Zo een U-vormige structuren zijn gemaakt van gebogen eendelige buizen, van buissecties of bochten die aan elkaar zijn gelast. Dat wil zeggen, ze zijn gemaakt van hetzelfde materiaal, van dezelfde staalsoort als de buizen.

Het is het meest economisch om dilatatievoegen uit één massieve buis te buigen. Maar als de totale lengte van het product meer dan 9 meter is, moeten ze uit twee, drie of zeven delen bestaan.

In het geval dat de compensator moet worden gemaakt van twee onderdelen, dan bevindt de naad zich op de zogenaamde overhang.

Het driedelige ontwerp gaat ervan uit dat de gebogen "achterkant" van het product wordt gemaakt uit een enkel stuk pijp en dat er vervolgens twee rechte takken aan worden gelast.

Als er zeven delen zijn, moeten er vier ellebogen zijn en de andere drie mondstukken.

Het is ook belangrijk om te onthouden dat de buigradius van de bochten bij het maken van compensatoren uit rechte delen gelijk moet zijn aan vier buitendiameters van de buis. Dit kan worden uitgedrukt door de volgende eenvoudige formule: R = 4D.

Het maakt niet uit uit hoeveel delen de beschreven compensator bestaat, het is altijd raadzaam om de lasnaad op een recht aftakkingsstuk te plaatsen, dat gelijk zal zijn aan de buisdiameter (maar niet minder dan 10 centimeter). Er zijn echter ook steil gebogen bochten, waar helemaal geen rechte elementen zijn - in dit geval kunt u afwijken van de bovenstaande regel.

Voor- en nadelen van de producten in kwestie

Experts raden aan om compensatoren van dit type te gebruiken voor pijpleidingen die niet grote diameter- tot 600 millimeter. Secties in de vorm van grote letters "P" op deze pijpleidingen, in het geval van trillingen, doven ze effectief door hun positie langs de lengteas te veranderen. Hierdoor kunnen fluctuaties als het ware niet "vooruit" gaan langs de verwarmingsleiding. Bij leidingen die voor de reiniging gedemonteerd moeten worden, worden U-vormige compensatoren bijgeleverd met aansluitstukken op de flenzen.

U-vormige producten zijn goed omdat ze geen controle nodig hebben tijdens het gebruik. Dit onderscheidt ze van klierachtige producten, voor het onderhoud waarvan speciale aftakkamers nodig zijn. Voor het aanbrengen van U-vormige dilatatievoegen is echter enige ruimte nodig, en in een dichtbebouwde stad is deze niet altijd te vinden.

De beschouwde dilatatievoegen hebben natuurlijk niet alleen voordelen, maar ook nadelen. De meest voor de hand liggende hiervan is dit - buizen worden bovendien verbruikt voor de vervaardiging van uitzettingsvoegen en ze kosten geld. Bovendien leidt het aanbrengen van deze dilatatievoegen ertoe dat de totale weerstand tegen de beweging van de warmtedragende vloeistof toeneemt. Bovendien onderscheiden dergelijke dilatatievoegen zich door hun aanzienlijke omvang en de behoefte aan speciale steunen.

Berekeningen voor U-vormige dilatatievoegen

In Rusland zijn de parameters voor U-vormige dilatatievoegen nog steeds niet gestandaardiseerd. Ze worden geproduceerd in overeenstemming met de behoeften van het project en volgens de gegevens die in dit project worden voorgeschreven (type, afmetingen, diameter, materiaal, enz.). Maar toch, bepaal de afmetingen van de P- gevormde compensator Het mag natuurlijk niet zomaar. Speciale berekeningen helpen u de afmetingen van de compensator te achterhalen die voldoende zijn om de vervormingen van de verwarmingsleiding als gevolg van temperatuurverschillen te compenseren.

Bij dergelijke berekeningen worden in de regel de volgende voorwaarden geaccepteerd:

pijpleiding is gemaakt van stalen buizen;

er stroomt water of stoom doorheen;

de druk in de pijpleiding is niet hoger dan 16 bar;

temperatuur- werkomgeving niet meer dan 2000 graden Celsius

compensatoren zijn symmetrisch, de lengte van één arm is strikt gelijk aan de lengte van de tweede arm;

de pijpleiding bevindt zich in een horizontale positie;

winddruk en andere belastingen werken niet op de pijpleiding.

Zoals we kunnen zien, zijn hier genomen ideale omstandigheden, wat de uiteindelijke cijfers natuurlijk erg willekeurig en bij benadering maakt. Maar met een dergelijke berekening kunt u het risico op schade aan de pijpleiding tijdens bedrijf nog steeds verminderen.

En nog een belangrijke toevoeging. Bij het berekenen van de verandering in de leiding onder invloed van warmte wordt uitgegaan van de hoogste temperatuur van het getransporteerde water of stoom en de temperatuur de omgeving integendeel, het minimum is ingesteld.

Uitzettingsvoegen monteren

Het is noodzakelijk om dilatatievoegen te monteren op een standaard of op een absoluut vlak solide platform, waarop het gemakkelijk te produceren is laswerkzaamheden en passen. Als u begint met werken, moet u de as van de toekomstige P-sectie nauwkeurig plotten en controlebakens installeren voor de elementen van de uitzettingsvoeg.

Nadat u de uitzettingsvoegen hebt gemaakt, moet u ook hun afmetingen controleren - de afwijking van de omlijnde lijnen mag niet groter zijn dan vier millimeter.

De plaats voor U-vormige dilatatievoegen wordt meestal gekozen met rechter zijde heatpipes (gezien vanaf de warmtebron tot het eindpunt). Als er aan de rechterkant geen benodigde ruimte is, is het mogelijk (maar alleen als uitzondering) om een ​​overstek voor de dilatatievoeg aan de linkerkant aan te brengen, zonder de totale ontwerpmaten te wijzigen. Met deze oplossing, met buiten zal worden gelokaliseerd retour pijplijn, en de afmetingen zullen iets groter blijken te zijn dan vereist volgens voorlopige berekeningen.

Het opstarten van het koelmiddel zorgt altijd voor aanzienlijke spanningen in metalen leidingen. Om hiermee om te gaan, moet de U-vormige uitzettingsvoeg tijdens de installatie maximaal worden uitgerekt - dit zal de efficiëntie verhogen. Het uitrekken gebeurt na het installeren en bevestigen van de steunen aan beide zijden van de uitzettingsvoeg. De pijpleiding moet, wanneer uitgerekt in de zones van zijn lassen aan de steunen, strikt onbeweeglijk blijven. U-vormige dilatatievoegen worden tegenwoordig uitgerekt met behulp van takels, vijzels en andere soortgelijke apparaten. De hoeveelheid voorlopige rek van het compenserende element (of de hoeveelheid compressie ervan) moet worden aangegeven in het paspoort voor de hoofd- en ontwerpdocumenten van de verwarming.

Als locatie gepland is U-vormige elementen in groepen op meerdere parallel lopende pijpleidingen, dan wordt het strekken vervangen door een dergelijke procedure als het strekken van de pijpen in een "koude" toestand. Deze optie veronderstelt ook een speciale procedure voor het uitvoeren van installatieprocedures. In dit geval moet de uitzettingsvoeg eerst op de steunen worden geïnstalleerd en de verbindingen worden gelast.

Maar tegelijkertijd moet er een opening blijven in een van de voegen, die overeenkomt met de gespecificeerde verlenging van de P-uitzettingsvoeg. Om een ​​afname van het compenserende vermogen van het product te voorkomen en om vervormingen te voorkomen, moet u voor spanning een verbinding gebruiken die zich op een afstand van 20 tot 40 buisdiameters van de symmetrie-as van de compensator bevindt.

Installatie van steunen

Speciale vermelding verdient de installatie van steunen voor P-dilatatievoegen. Ze moeten zo worden gemonteerd dat de pijpleiding alleen langs de lengteas beweegt en niets anders. In dit geval zal de compensator alle resulterende longitudinale trillingen overnemen.

Tegenwoordig is het voor één P-compensator noodzakelijk om ten minste drie kwaliteit: ondersteunt. Twee ervan moeten worden geplaatst onder die delen van de uitzettingsvoeg die aansluiten op de hoofdleiding (dat wil zeggen, onder de twee verticale stokken van de letter "P"). Het is ook toegestaan ​​om de steunen op de leiding zelf te monteren, dicht bij de uitzettingsvoeg. Bovendien moet er minimaal een halve meter tussen de rand van de steun en de lasnaad zitten. Een andere ondersteuning wordt gecreëerd onder de achterkant van de compensator (met een horizontale stok in de letter "P"), meestal op een speciale ophanging.

Als de verwarmingsleiding een helling heeft, moeten de zijdelen van de U-vormige elementen strikt waterpas worden geplaatst (dat wil zeggen dat de helling in acht moet worden genomen). In de meeste gevallen worden P-vormige dilatatievoegen horizontaal geplaatst. Als de compensator verticaal onderaan wordt geïnstalleerd, moet een geschikt drainagesysteem worden georganiseerd.

Welke gegevens over compensatoren moeten in het paspoort van de verwarmingsleiding worden ingevoerd?

Aan het einde van de installatie van de U-vormige compensator wordt de volgende informatie in het heatpipe-paspoort ingevoerd:

technische specificaties compensator, fabrikant en bouwjaar;

de afstand tussen de steunen, de te maken compensatie en de hoeveelheid spanning;

omgevingstemperatuur gedurende de periode waarin de werkzaamheden zijn uitgevoerd en de datum van installatie.

Wat betreft bijvoorbeeld het compenserend vermogen U-vormig product, dan heeft het een duidelijke afhankelijkheid van de breedte, van de straal van bochten en overstek.

Compensatoren of compenserende apparaten worden gebruikt bij het installeren van pijpleidingen met hoge druk of hoge temperatuur dragerstof. Tijdens de exploitatie van de pijpleiding ontstaan ​​een aantal factoren waarmee rekening moet worden gehouden om vernietiging te voorkomen dragende constructies... Deze factoren omvatten temperatuurvervormingen van pijpen, trillingen die optreden tijdens de werking van de pijpleiding, evenals verzakkingen van de funderingen van betonnen steunen.

Compensatoren zijn ontworpen om de mobiliteit van delen van het systeem ten opzichte van elkaar te waarborgen. Als een dergelijke mobiliteit niet aanwezig is, zullen de belastingen op de verbindingselementen, pijpleidingsecties en lassen toenemen. Deze belastingen overschrijden toegestane normen en leiden tot de vernietiging van het systeem.

Er zijn verschillende soorten dilatatievoegen die verschillende principe apparaten... Het idee om een ​​U-vormige dilatatievoeg te ontwikkelen ontstond als gevolg van het fenomeen van zelfcompensatie van pijpleidingen met bochten en bochten. Tijdens de werking van de verwarmingsleiding kunnen de leidingen door deze windingen bestand zijn tegen torsie- en trekvervormingen.

Het is echter niet nodig om op zelfcompensatie te vertrouwen, aangezien de absolute waarde van de verplaatsing afhangt van het aantal roterende elementen. Om ervoor te zorgen dat vervormingen kunnen worden gecompenseerd, is op het rechte stuk van de lijn een U-vormige knie uitgerust, die de rol van compensator vervult.

Het werkingsprincipe van de U-vormige uitzettingsvoeg

Door zijn ontwerp wordt de U-vormige compensator als de eenvoudigste beschouwd, omdat deze bestaat uit: minimale set elementen. Dit minimalisme heeft het mogelijk gemaakt om wijde selectie technische eigenschappen(temperatuur, druk). De compensator wordt op twee manieren gemaakt.

1. Eendelige pijp buigt op de juiste plaatsen met een bepaalde buigradius en vormt een U-vormige structuur.
2. De uitzettingsvoeg omvat 7 elementen, waaronder drie rechtlijnige takken en 4 draaibare hoeken, die tot een enkele structuur zijn gelast.

Vanwege het feit dat deze compensator moeten vaak worden onderhouden, omdat sedimenten in de vorm van vuil of andere dichte structuren zich vaak ophopen in de U-vormige bocht, de verbindingsleidingen zijn uitgerust met flenzen of schroefdraadkoppelingen. Hierdoor kunt u het apparaat zonder speciaal gereedschap monteren en demonteren.

U-vormige dilatatievoegen zijn voorzien voor zowel stalen buizen als polyethyleen buizen... Het ontwerp is niet zonder gebreken. Zo kost het plaatsen van een U-vormige dilatatievoeg in het verwarmingssysteem veel geld aanvullend materiaal in de vorm van buizen, hoeken, trekkers. Voor verwarmingsnetwerken wordt alles gecompliceerd door de installatie van extra steunen.

Installatievereisten en installatiekosten voor U-vormige apparaten

Ondanks de relatieve eenvoud van de inrichting is de installatie van een U-vormige compensator niet altijd goedkoper, vergeleken met bijvoorbeeld de kosten van een balgcompensator. Nu hebben we het over pijpleidingen met een grote diameter. In dit geval zijn de kosten van extra elementen en hun installatie overtreft de kosten van een balgapparaat, en als we rekening houden met de noodzaak om steunen te bouwen, dan zal het prijsverschil zeer merkbaar zijn.

Als de uitzettingsvoeg wordt gemaakt door een rechte buis te buigen, moet er rekening mee worden gehouden dat de straal van deze bocht gelijk moet zijn aan acht stralen van de buis zelf. Als er naden zijn, is de structuur zo gemaakt dat deze naden op rechte delen vallen. Bij de vorming van steil gebogen bochten moet je natuurlijk van deze regels afwijken.

Voor- en nadelen van het U-vormige ontwerp

Het is raadzaam om te solliciteren gegeven type dilatatievoegen bij het installeren van pijpleidingen met kleine diameters. Hierbij moet worden opgemerkt dat het bereik van de afmetingen van balgcompensatoren iets ruimer is. De U-vormige elleboog is goed bestand tegen trillingen, maar er is een grote hoeveelheid materiaal nodig voor de vervaardiging ervan, wat de kosten van het apparaat aanzienlijk verhoogt.

Vergelijking van de kenmerken van balg en U-vormige dilatatievoegen onthult de belangrijkste voor- en nadelen van elk type apparaat. Zo moet een U-vormige dilatatievoeg periodiek worden onderhouden en ontdaan van afzettingen. Balg-expansievoegen hebben dergelijke nadelen niet.

Een ander punt dat ik zou willen opmerken, betreft het compenserende vermogen van de twee soorten apparaten. Als we alleen absolute waarden beschouwen, wordt in dit opzicht van geen enkele kant een duidelijk voordeel waargenomen. Om de maximale verplaatsing in de U-vormige dilatatievoeg te vergroten, moet u echter de kniemaat vergroten. Voor een balguitzettingsvoeg is het voldoende om een ​​tweedelige golf te gebruiken, die praktisch geen invloed heeft op de afmetingen.

Ik wil graag toevoegen aan het spaarvarken positieve eigenschappen zoals een gebrek aan controle tijdens het gebruik. Maar in een dichtbevolkt gebied is er niet altijd vrije ruimte voor het aanbrengen van een leiding met een U-vormige dilatatievoeg. De elleboog kan alleen in horizontale secties worden geïnstalleerd, terwijl de balguitzettingsvoeg in elke rechte sectie kan worden geïnstalleerd.

Ten slotte is een ander voordeel van de balg-expansievoeg dat deze de weerstand tegen de stroming van vloeistof en gas niet verhoogt. De U-vormige elleboog zal het debiet aanzienlijk verminderen. Bij gebruik van dit type apparaat in thuissysteem verwarming zal moeten worden geïnstalleerd circulatiepomp, omdat door natuurlijke convectie de vloeistof mogelijk niet circuleert en onderweg een obstakel tegenkomt.

Berekeningen voor dilatatievoegen

Gebrek aan GOST-normen voor U-vormige apparaten soms bemoeilijken ze de taak van het plannen van een project aanzienlijk, daarom is een voorlopige berekening van de U-vormige uitzettingsvoeg vereist. Allereerst moet u voortbouwen op de behoeften van het project. Er wordt rekening gehouden met de afmetingen van de pijpleiding, de diameter, de maximale druk en de grootte van de verwachte verplaatsing.

Dit betekent dat het nauwelijks mogelijk zal zijn om een ​​kant-en-klare dilatatievoeg aan te schaffen. Voor elk specifiek geval moet het persoonlijk worden gemaakt. Dit is een ander nadeel in vergelijking met balgapparaten.

Bij het berekenen van de parameters moet rekening worden gehouden met de volgende beperkingen en voorwaarden:

• staal wordt gebruikt als materiaal voor de pijpleiding;
• dilatatievoegen zijn ontworpen voor zowel water als gasvormige media;
• de maximale draagdruk is niet hoger dan 1,6 atmosfeer;
• de compensator moet de juiste vorm hebben in de vorm van de letter "P";
• alleen gemonteerd op horizontale secties;
• het effect van wind is uitgesloten.

Het moet duidelijk zijn dat deze parameters als ideaal worden beschouwd. In reële omstandigheden kunnen slechts een paar punten worden waargenomen. Als het gaat om de temperatuur van de omgeving, is het noodzakelijk om de waarde ervan tot het maximum te nemen en de temperatuur van de omgevingslucht tot het minimum.

Compensator installatie

Bij het aanleggen van een snelweg moet u gebruik maken van bepaalde regels, die ook betrekking hebben op de plaatsing van U-vormige dilatatievoegen. Het is zo geïnstalleerd dat de overhang naar de rechterkant is gericht. De zijkanten bepalen bij het kijken naar de pijpleiding van de bron naar de gootsteen. Als er geen ruimte nodig is voor de compensator aan de rechterkant, dan wordt de vlucht naar links gemaakt, maar de retourleiding moet vanaf de rechterkant worden geleid en dit leidt tot veranderingen in het project.

Voor de directe inbedrijfstelling van de verwarmingsleiding is een verplichte voorafgaande strekking van de uitzettingsvoeg vereist. Gevulde leidingen staan ​​onder overmatige druk, dus als deze procedure niet wordt uitgevoerd, zal het metaal snel beginnen in te storten.

De spanning wordt gemaakt met speciale vijzels en nadat ze zijn gestart, worden ze verwijderd en neemt de knie zijn vorige positie in. De hoeveelheid spanning wordt aangegeven door de paspoortgegevens die voor elk apparaat worden verstrekt. Bij het installeren van steunen, is het noodzakelijk om hun locatie te berekenen, ze moeten zo worden geplaatst dat vervormingen alleen leiden tot axiale verplaatsing van de buis op de steun.

Ter compensatie van thermische uitzettingen komen U-vormige dilatatievoegen het meest voor in verwarmingsnetwerken en elektriciteitscentrales. Ondanks de talrijke nadelen, waaronder men kan onderscheiden: relatief grote afmetingen (de noodzaak om compenserende nissen te installeren in verwarmingssystemen met kanaallegging), aanzienlijke hydraulische verliezen (in vergelijking met pakkingbus en balg); U-vormige dilatatievoegen hebben ook een aantal voordelen.

De belangrijkste voordelen zijn eenvoud en betrouwbaarheid. Bovendien is dit type compensatoren het best bestudeerd en beschreven in de educatieve, methodologische en referentieliteratuur. Desondanks is het voor jonge ingenieurs die geen gespecialiseerde programma's hebben vaak moeilijk om uitzettingsvoegen te berekenen. Dit komt voornamelijk door een nogal complexe theorie, met de aanwezigheid van een groot aantal correctiefactoren en, helaas, met de aanwezigheid van typefouten en onnauwkeurigheden in sommige bronnen.

Hieronder wordt uitgevoerd gedetailleerde analyse procedures voor het berekenen van een U-vormige compensator uit twee hoofdbronnen, die tot doel hadden mogelijke typefouten en onnauwkeurigheden te identificeren en de resultaten te vergelijken.

Een typische berekening van compensatoren (Fig. 1, a)), voorgesteld door de meeste auteurs, gaat uit van een procedure gebaseerd op het gebruik van de stelling van Castiliano:

waar: U- potentiële vervormingsenergie van de compensator, E- elasticiteitsmodulus van het buismateriaal, J- axiaal traagheidsmoment van het gedeelte van de uitzettingsvoeg (buis),

waar: s- wanddikte van de bocht,

NS N- de buitendiameter van de bocht;

m- buigend moment in het dilatatievoeggedeelte. Hier (vanuit de evenwichtstoestand, Fig. 1 a)):

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

L- volledige lengte van de compensator, J x- axiaal traagheidsmoment van de compensator, J xy- centrifugaal traagheidsmoment van de compensator, S x- statisch moment van de compensator.

Om de oplossing te vereenvoudigen, worden de coördinaatassen overgebracht naar het elastische zwaartepunt (nieuwe assen Xs, ja), dan:

S x = 0, J xy = 0.

Uit (1) verkrijgen we de elastische reboundkracht Px:

De beweging kan worden geïnterpreteerd als het compenserende vermogen van de compensator:

waar: B t- lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (1,2x10 -5 1 / deg voor koolstofstaal);

t N - begintemperatuur (Gemiddelde temperatuur de koudste periode van vijf dagen in de afgelopen 20 jaar);

t Tot- eindtemperatuur ( Maximale temperatuur koelmiddel);

L uch- de lengte van het gecompenseerde gedeelte.

Als we formule (3) analyseren, kunnen we tot de conclusie komen dat de grootste moeilijkheid wordt veroorzaakt door het bepalen van het traagheidsmoment J xs, vooral omdat eerst het zwaartepunt van de compensator moet worden bepaald (met ja s). De auteur stelt redelijkerwijs voor om een ​​benaderende, grafische methode te gebruiken om te bepalen: J xs, rekening houdend met de stijfheidscoëfficiënt (Karman) k:

De eerste integraal wordt bepaald ten opzichte van de as ja, de tweede ten opzichte van de as ja s(figuur 1). De as van de compensator is op schaal getekend op millimeterpapier. De hele curve-as van de compensator L splitst in vele segmenten DS l... Afstand van het midden van de lijn tot de as ja l gemeten met een liniaal.

De stijfheidscoëfficiënt (Karmana) is bedoeld om het experimenteel bewezen effect van lokale afvlakking weer te geven dwarsdoorsnede buigt bij het buigen, wat hun compenserende capaciteit verhoogt. V normatief document de Karman-coëfficiënt wordt bepaald door empirische formules die verschillen van die in,. Stijfheidscoëfficiënt k gebruikt om de gereduceerde lengte te bepalen L prd boogelement, dat altijd groter is dan de werkelijke lengte ik G... In de bron, de Karman-coëfficiënt voor gebogen bochten:

waar: l - buigkarakteristiek.

Hier: R- buig radius.

waar: B- buighoek (in graden).

Voor gelaste en kort gebogen gestempelde ellebogen, stelt de bron voor om andere afhankelijkheden te gebruiken om te bepalen: k:

waar: H- buigkarakteristiek voor gelaste en gestanste bochten.

Hier: R e - de equivalente straal van de gelaste bocht.

Voor aftakkingen van drie en vier sectoren b = 15 graden, voor een rechthoekige bocht met twee sectoren wordt voorgesteld om b = 11 deg te nemen.

Opgemerkt moet worden dat in, de coëfficiënt k ? 1.

Reglementair document RD 10-400-01 voorziet in de volgende procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt TOT R * :

waar TOT R- flexibiliteitscoëfficiënt zonder rekening te houden met de vervormingsbeperking van de uiteinden van het gebogen gedeelte van de pijpleiding; o - coëfficiënt die rekening houdt met de vervormingsbeperking aan de uiteinden van de gebogen sectie.

In dit geval, als, dan wordt de flexibiliteitscoëfficiënt gelijk aan 1,0 genomen.

De hoeveelheid TOT P bepaald door de formule:

Hier P - overmatige interne druk, MPa; Et is de elasticiteitsmodulus van het materiaal bij bedrijfstemperatuur, MPa.

Het kan worden aangetoond dat de flexibiliteitsfactor TOT R * zal meer dan één zijn, daarom is het bij het bepalen van de verkorte lengte van de bocht volgens (7) noodzakelijk om de inverse waarde ervan te nemen.

Laten we ter vergelijking de flexibiliteit van sommige standaardkranen bepalen volgens OST 34-42-699-85, bij overdruk R= 2,2 MPa en modulus E t= 2x 105 MPa. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel (tabel nr. 1).

Analyse van de verkregen resultaten, kan worden geconcludeerd dat de procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt volgens RD 10-400-01 een "strenger" resultaat geeft (minder buigzaamheid van de bocht), terwijl bovendien rekening wordt gehouden met de overdruk in de pijpleiding en de elasticiteitsmodulus van het materiaal.

Het traagheidsmoment van de U-vormige compensator (Fig. 1b)) ten opzichte van de nieuwe as ja s J xs als volgt gedefinieerd:

waar: L NS- verminderde lengte van de as van de compensator,

ja s- coördinaat van het zwaartepunt van de compensator:

Maximaal buigend moment m Max(werkt aan de bovenkant van de dilatatievoeg):

waar H- overstek van de uitzettingsvoeg, volgens Fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

De maximale spanning in het gedeelte van de buiswand wordt bepaald door de formule:

waarbij: m1 - correctiefactor (veiligheidsfactor), rekening houdend met de toename van spanningen in de gebogen secties.

Voor gebogen bochten, (17)

Voor gelaste bochten. (achttien)

W- weerstandsmoment van de aftakking:

Toegestane spanning (160 MPa voor compensatoren gemaakt van staal 10G 2S, St 3sp; 120 MPa voor staal 10, 20, St 2sp).

Ik wil meteen opmerken dat de veiligheidsfactor (correctie) vrij hoog is en groeit met een toename van de diameter van de pijpleiding. Bijvoorbeeld voor een bocht van 90 ° - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2.6; voor 90° bocht - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Fig. 2.

In het richtsnoer wordt de berekening van een profiel met een U-vormige uitzettingsvoeg, zie Fig. 2, uitgevoerd volgens een iteratieve procedure:

Hier worden de afstanden van de as van de dilatatievoeg tot de vaste steunen ingesteld. L 1 en L 2 rugleuning V en het vertrek staat vast N. In het proces van iteraties in beide vergelijkingen is het noodzakelijk om te bereiken dat het gelijk wordt; van een paar waarden, wordt de grootste genomen = ik 2. Vervolgens wordt de gewenste uitzettingsvoegoverhang bepaald H:

De vergelijkingen vertegenwoordigen de geometrische componenten, zie Fig. 2:

Componenten van veerkracht, 1 / m 2:

Traagheidsmomenten om de centrale assen x, y.

sterkte parameter: Ben:

[y sk] - toegestane compensatiespanning,

De toelaatbare compensatiespanning [y sk] voor pijpleidingen in het horizontale vlak wordt bepaald door de formule:

voor pijpleidingen in verticaal vlak volgens de formule:

waarbij: is de nominale toelaatbare spanning bij bedrijfstemperatuur (voor staal 10G 2C - 165 MPa bij 100 °? t? 200 °, voor staal 20 - 140 MPa bij 100 °? t? 200 °).

NS- binnenste diameter,

Opgemerkt moet worden dat de auteurs typefouten en onnauwkeurigheden niet hebben kunnen vermijden. Als we de flexibiliteitsfactor gebruiken TOT R * (9) in de formules voor het bepalen van de gereduceerde lengte ik NS(25), de coördinaten van de centrale assen en de traagheidsmomenten (26), (27), (29), (30), dan zal een onderschat (onjuist) resultaat worden verkregen, aangezien de flexibiliteitscoëfficiënt TOT R * volgens (9) is groter dan één en moet worden vermenigvuldigd met de lengte van de gebogen bochten. De gegeven lengte van gebogen bochten is altijd groter dan hun werkelijke lengte (volgens (7)), alleen dan krijgen ze extra flexibiliteit en compenserend vermogen.

Om de procedure voor het bepalen van de geometrische kenmerken volgens (25) h (30) te corrigeren, is het daarom noodzakelijk om de inverse waarde te gebruiken TOT R *:

TOT R * = 1 / K R *.

In het ontwerpdiagram in Fig. 2 zijn de compensatorsteunen vast ("kruisen" worden meestal gebruikt om vaste steunen aan te duiden (GOST 21.205-93)). Dit kan de "rekenmachine" ertoe aanzetten om de afstanden te tellen. L 1 , L 2 van vaste steunen, dat wil zeggen, houd rekening met de lengte van het gehele compensatiegedeelte. In de praktijk zijn de zijwaartse bewegingen van de verschuifbare (beweegbare) steunen van het aangrenzende gedeelte van de pijpleiding vaak beperkt; van deze beweegbare, maar beperkte zijwaartse beweging van de steunen en de afstanden moeten worden geteld L 1 , L 2 ... Als u de transversale bewegingen van de pijpleiding niet over de gehele lengte van vast tot begrenst vaste ondersteuning het gevaar bestaat dat de leidingdelen die zich het dichtst bij de dilatatievoeg bevinden loskomen van de steunen. Om dit te illustreren, toont Fig. 3 de berekeningsresultaten voor: temperatuur compensatie gedeelte van de hoofdleiding DN 800 gemaakt van staal 17G 2C 200 m lang, temperatuurverschil van - 46 C ° tot 180 C ° in het MSC Nastran-programma. De maximale zijwaartse beweging van het middelpunt van de dilatatievoeg is 1.645 m. Ook bij eventuele waterslag ontstaat een extra risico op ontsporing van de leidingsteunen. Daarom is de beslissing over de lengtes L 1 , L 2 voorzichtigheid moet worden genomen.

Afb. 3.

De oorsprong van de eerste vergelijking in (20) is niet helemaal duidelijk. Bovendien klopt het niet qua afmetingen. Inderdaad, tussen haakjes onder het modulusteken worden de waarden opgeteld R NS en P ja (ik 4 +…) .

De juistheid van de tweede vergelijking in (20) kan als volgt worden bewezen:

daarvoor is het noodzakelijk dat:

Dit is inderdaad het geval als we stellen

Voor een speciale gelegenheid L 1 = L 2 , R ja =0 met (3), (4), (15), (19) kan men uitkomen op (36). Het is belangrijk om er rekening mee te houden dat in het notatiesysteem y = y s .

Voor praktische berekeningen zou ik de tweede vergelijking in (20) gebruiken in een meer bekende en handige vorm:

waarbij A 1 = A [y ck].

In het specifieke geval wanneer L 1 = L 2 , R ja =0 (symmetrische compensator):

De voor de hand liggende voordelen van de techniek in vergelijking met zijn grote veelzijdigheid. De compensator in figuur 2 kan asymmetrisch zijn; normativiteit maakt het mogelijk om compensatoren te berekenen, niet alleen voor verwarmingsnetwerken, maar ook voor kritieke pijpleidingen hoge druk, die in het register van RosTekhNadzor staan.

We zullen uitvoeren vergelijkende analyse de resultaten van het berekenen van U-vormige dilatatievoegen volgens de methoden,. Laten we de volgende initiële gegevens instellen:

• a) voor alle dilatatievoegen: materiaal - staal 20; P = 2,0 MPa; E t= 2x 105 MPa; t? 200 °; laden - voorbereidend uitrekken; gebogen bochten volgens OST 34-42-699-85; dilatatievoegen zijn horizontaal gerangschikt, gemaakt van buizen met bont. verwerken;
• b) een ontwerpdiagram met geometrische aanduidingen volgens figuur 4;

Afb. 4.

c) de standaardafmetingen van de compensatoren zijn samengevat in tabel 2 samen met de berekeningsresultaten.

	Bochten en leidingen van de compensator, D n H s, mm	Maat, zie afb. 4	Voorstrekken, m	Maximale spanning, MPa	Toegestane spanning, MPa
				volgens	volgens	volgens	volgens

doctoraat S. B. Gorunovich, handen. ontwerpgroep Ust-Ilimsk WKK

Ter compensatie van thermische uitzettingen komen U-vormige dilatatievoegen het meest voor in verwarmingsnetwerken en elektriciteitscentrales. Ondanks de talrijke nadelen, waaronder men kan onderscheiden: relatief grote afmetingen (de noodzaak om compenserende nissen te installeren in verwarmingssystemen met kanaallegging), aanzienlijke hydraulische verliezen (in vergelijking met pakkingbus en balg); U-vormige dilatatievoegen hebben ook een aantal voordelen.

De belangrijkste voordelen zijn eenvoud en betrouwbaarheid. Bovendien is dit type compensatoren het best bestudeerd en beschreven in de educatieve, methodologische en referentieliteratuur. Desondanks is het voor jonge ingenieurs die geen gespecialiseerde programma's hebben vaak moeilijk om uitzettingsvoegen te berekenen. Dit komt voornamelijk door een nogal complexe theorie, met de aanwezigheid van een groot aantal correctiefactoren en, helaas, met de aanwezigheid van typefouten en onnauwkeurigheden in sommige bronnen.

Hieronder volgt een gedetailleerde analyse van de procedure voor het berekenen van de U-vormige compensator uit twee hoofdbronnen, met als doel mogelijke typefouten en onnauwkeurigheden te identificeren en de resultaten te vergelijken.

Een typische berekening van compensatoren (Fig. 1, a)), voorgesteld door de meeste auteurs ÷, gaat uit van een procedure gebaseerd op het gebruik van de stelling van Castiliano:

waar: U- potentiële vervormingsenergie van de compensator, E- elasticiteitsmodulus van het buismateriaal, J- axiaal traagheidsmoment van het gedeelte van de uitzettingsvoeg (buis),

;

waar: s- wanddikte van de bocht,

D n- de buitendiameter van de bocht;

m- buigend moment in het dilatatievoeggedeelte. Hier (vanuit de evenwichtstoestand, Fig. 1 a)):

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

L- volledige lengte van de compensator, J x- axiaal traagheidsmoment van de compensator, J xy- centrifugaal traagheidsmoment van de compensator, S x- statisch moment van de compensator.

Om de oplossing te vereenvoudigen, worden de coördinaatassen overgebracht naar het elastische zwaartepunt (nieuwe assen Xs, ja), dan:

S x = 0, J xy = 0.

Uit (1) verkrijgen we de elastische rebound-kracht P x:

De beweging kan worden geïnterpreteerd als het compenserende vermogen van de compensator:

; (4)

waar: t- lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (1,2x10 -5 1 / deg voor koolstofstaal);

t nee- begintemperatuur (gemiddelde temperatuur van de koudste vijfdaagse week in de afgelopen 20 jaar);

t naar- eindtemperatuur (maximale temperatuur van de koelvloeistof);

L uch- de lengte van het gecompenseerde gedeelte.

Als we formule (3) analyseren, kunnen we tot de conclusie komen dat de grootste moeilijkheid wordt veroorzaakt door het bepalen van het traagheidsmoment J xs, vooral omdat eerst het zwaartepunt van de compensator moet worden bepaald (met ja). De auteur stelt redelijkerwijs voor om een ​​benaderende, grafische methode te gebruiken om te bepalen: J xs, rekening houdend met de stijfheidscoëfficiënt (Karman) k:

De eerste integraal wordt bepaald ten opzichte van de as ja, de tweede ten opzichte van de as ja(figuur 1). De as van de compensator is op schaal getekend op millimeterpapier. De hele curve-as van de compensator L splitst in vele segmenten is ik... Afstand van het midden van de lijn tot de as ja ik gemeten met een liniaal.

De stijfheidscoëfficiënt (Karmana) is bedoeld om het experimenteel bewezen effect van lokale afvlakking van de doorsnede van de bochten tijdens het buigen weer te geven, waardoor hun compenserend vermogen toeneemt. In het regelgevende document wordt de Karman-coëfficiënt bepaald met behulp van empirische formules die verschillen van die in,.

Stijfheidscoëfficiënt k gebruikt om de gereduceerde lengte te bepalen L prD boogelement, dat altijd groter is dan de werkelijke lengte ik ga... In de bron, de Karman-coëfficiënt voor gebogen bochten:

; (6)

waar: - buigkarakteristiek.

Hier: R- buig radius.

; (7)

waar: α - buighoek (in graden).

Voor gelaste en kort gebogen gestempelde ellebogen, stelt de bron voor om andere afhankelijkheden te gebruiken om te bepalen: k:

waarbij: - buigkarakteristiek voor gelaste en gestanste bochten.

Hier: - equivalente straal van de gelaste bocht.

Voor aftakkingen van drie en vier sectoren, α = 15 deg, voor een rechthoekige bocht met twee sectoren, wordt voorgesteld om α = 11 deg te nemen.

Opgemerkt moet worden dat in, de coëfficiënt k ≤ 1.

Reglementair document RD 10-400-01 voorziet in de volgende procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt Kp *:

waar K p- flexibiliteitscoëfficiënt zonder rekening te houden met de vervormingsbeperking van de uiteinden van het gebogen gedeelte van de pijpleiding;

In dit geval, als, dan wordt de flexibiliteitscoëfficiënt gelijk aan 1,0 genomen.

De hoeveelheid K p bepaald door de formule:

, (10)

waar .

Hier P- overmatige interne druk, MPa; E t is de elasticiteitsmodulus van het materiaal bij bedrijfstemperatuur, MPa.

, (11)

Het kan worden aangetoond dat de flexibiliteitsfactor Kp * zal meer dan één zijn, daarom is het bij het bepalen van de verkorte lengte van de bocht volgens (7) noodzakelijk om de inverse waarde ervan te nemen.

Laten we ter vergelijking de flexibiliteit van sommige standaardkranen bepalen volgens OST 34-42-699-85, bij overdruk R= 2,2 MPa en modulus E t= 2x105 MPa. De resultaten zijn samengevat in de onderstaande tabel (tabel nr. 1).

Analyse van de verkregen resultaten, kan worden geconcludeerd dat de procedure voor het bepalen van de flexibiliteitscoëfficiënt volgens RD 10-400-01 een "strenger" resultaat geeft (minder buigzaamheid van de bocht), terwijl bovendien rekening wordt gehouden met de overdruk in de pijpleiding en de elasticiteitsmodulus van het materiaal.

Het traagheidsmoment van de U-vormige compensator (Fig. 1b)) ten opzichte van de nieuwe as y s J xs als volgt gedefinieerd:

waar: L pr- verminderde lengte van de as van de compensator,

; (13)

ja- coördinaat van het zwaartepunt van de compensator:

Maximaal buigend moment M max(werkt aan de bovenkant van de dilatatievoeg):

; (15)

waar H- overstek van de uitzettingsvoeg, volgens Fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

De maximale spanning in het gedeelte van de buiswand wordt bepaald door de formule:

; (16)

waar: m 1- correctiefactor (veiligheidsfactor), rekening houdend met de toename van spanningen in de gebogen secties.