Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Godt jobba til nettstedet">

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

postet på http://www.allbest.ru/

Beregning av U-formede kompensatorer

Ph.D. S.B. Gorunovich,

hender designgruppe av Ust-Ilimsk CHPP

For å kompensere for termisk ekspansjon er U-formede kompensatorer mest brukt i varmenettverk og kraftverk. Til tross for sine mange ulemper, blant annet kan vi fremheve: relativt store dimensjoner (behovet for å installere kompenserende nisjer i varmenettverk med kanalpakning), betydelige hydrauliske tap (sammenlignet med pakkboks og belg); U-formede kompensatorer har en rekke fordeler.

Fordelene inkluderer først og fremst enkelhet og pålitelighet. I tillegg er denne typen kompensatorer den mest godt studerte og beskrevet i utdannings-, metode- og referanselitteratur. Til tross for dette finner unge ingeniører som ikke har spesialiserte programmer ofte det vanskelig å beregne kompensatorer. Dette skyldes først og fremst en ganske kompleks teori, tilstedeværelsen av et stort antall korreksjonsfaktorer og, dessverre, tilstedeværelsen av skrivefeil og unøyaktigheter i noen kilder.

Nedenfor er utført detaljert analyse prosedyrer for å beregne en U-formet kompensator ved bruk av to hovedkilder, hvis formål var å identifisere mulige skrivefeil og unøyaktigheter, samt sammenligne resultatene.

Den typiske beregningen av kompensatorer (fig. 1, a)), foreslått av de fleste forfattere, involverer en prosedyre basert på bruken av Castilianos teorem:

Hvor: U- potensiell energi for deformasjon av kompensatoren, E- elastisitetsmodulen til rørmaterialet, J- aksialt treghetsmoment til kompensator (rør)-seksjonen,

Hvor: s- veggtykkelse på uttaket,

D n- ytre diameter på uttaket;

M- bøyemoment i kompensatordelen. Her (fra likevektstilstanden, fig. 1 a)):

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

L- full lengde på kompensatoren, J x- aksialt treghetsmoment til kompensatoren, J xy- sentrifugalt treghetsmoment til kompensatoren, S x- statisk moment til kompensatoren.

For å forenkle løsningen overføres koordinataksene til det elastiske tyngdepunktet (nye akser Xs, Ys), Deretter:

S x= 0, J xy = 0.

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

Forskyvning kan tolkes som kompensatorens kompensasjonsevne:

Hvor: b t- lineær termisk ekspansjonskoeffisient, (1,2x10 -5 1/grad for karbonstål);

t n - starttemperatur (gjennomsnittstemperatur den kaldeste femdagersperioden de siste 20 årene);

t Til- slutttemperatur ( Maksimal temperatur kjølevæske);

L uch- lengden på den kompenserte delen.

Ved å analysere formel (3), kan vi komme til den konklusjon at den største vanskeligheten er å bestemme treghetsmomentet J xs, spesielt siden det først er nødvendig å bestemme tyngdepunktet til kompensatoren (med y s). Forfatteren foreslår med rimelighet å bruke en omtrentlig, grafisk metode for å bestemme J xs, mens du tar hensyn til stivhetskoeffisienten (Karman) k:

Det første integralet bestemmes i forhold til aksen y, andre i forhold til aksen y s(Figur 1). Aksen til kompensatoren er tegnet i skala på millimeterpapir. Hele den buede aksen til kompensatoren L er delt inn i mange segmenter Ds Jeg. Avstand fra midten av segmentet til aksen y Jeg målt med linjal.

Stivhetskoeffisienten (Karman) er ment å reflektere den eksperimentelt beviste effekten av lokal utflating tverrsnitt bøyebøyninger, noe som øker deres kompensasjonsevne. I forskriftsdokument Karman-koeffisienten bestemmes ved å bruke empiriske formler som er forskjellige fra de gitt i , . Hardhetskoeffisient k brukes til å bestemme redusert lengde L prD bueelement, som alltid er større enn dets faktiske lengde l G. I kilden, Karman-koeffisienten for bøyde bøyninger:

hvor: l - bøyekarakteristikk.

Her: R- tilbaketrekkingsradius.

Hvor: b- tilbaketrekningsvinkel (i grader).

For sveisede og kortbøyde stemplede bend foreslår kilden å bruke andre avhengigheter for å bestemme k:

Hvor: h- bøyeegenskaper for sveisede og stansede bend.

Her: R e - ekvivalent radius av sveiset bend.

For bøyninger av tre og fire sektorer b = 15 grader, for en rektangulær to-sektorbøy foreslås det å ta b = 11 grader.

Det skal bemerkes at i koeffisient k ? 1.

Reguleringsdokument RD 10-400-01 gir følgende prosedyre for å bestemme fleksibilitetskoeffisienten TIL R* :

Hvor TIL R- fleksibilitetskoeffisient uten å ta hensyn til den begrensede deformasjonen av endene av den buede delen av rørledningen; o er en koeffisient som tar hensyn til tettheten til deformasjonen i endene av den buede seksjonen.

I dette tilfellet, hvis, blir fleksibilitetskoeffisienten tatt lik 1,0.

Omfanget TIL s bestemt av formelen:

Her P- overskytende internt trykk, MPa; E t- elastisitetsmodulen til materialet ved Driftstemperatur, MPa.

Det kan bevises at i henhold til fleksibilitetskoeffisienten TIL R* vil være større enn én, derfor, når du bestemmer den reduserte lengden av bøyningen i henhold til (7), er det nødvendig å ta dens inverse verdi.

Til sammenligning vil vi bestemme fleksibiliteten til noen standardbend i henhold til OST 34-42-699-85, ved overtrykk R=2,2 MPa og modul E t=2 x 10 5 MPa. Vi oppsummerer resultatene i tabellen nedenfor (tabell nr. 1).

Ved å analysere de oppnådde resultatene kan vi konkludere med at prosedyren for å bestemme fleksibilitetskoeffisienten i henhold til RD 10-400-01 gir et mer "strengt" resultat (mindre bøyefleksibilitet), mens det i tillegg tas hensyn til overtrykket i rørledningen og elastisitetsmodulen til materialet.

Treghetsmoment for den U-formede kompensatoren (fig. 1 b)) i forhold til den nye aksen y sJ xs definert som følger:

Hvor: L etc- redusert lengde på kompensatoraksen,

y s- koordinat for tyngdepunktet til kompensatoren:

Maksimalt bøyemoment M Maks(gjelder øverst på kompensatoren):

Hvor N- kompensatoroverheng, i henhold til fig. 1 b):

Н=(m + 2)R.

Maksimal spenning i tverrsnittet av rørveggen bestemmes av formelen:

Hvor: m 1 - korreksjonsfaktor (sikkerhetsfaktor), tar hensyn til økningen i spenning i bøyde seksjoner.

For bøyde albuer, (17)

For sveisede bend. (18)

W- motstandsmoment for grendelen:

Tillatt spenning (160 MPa for ekspansjonsfuger laget av stål 10G 2S, St 3sp; 120 MPa for stål 10, 20, St 2sp).

Jeg vil umiddelbart merke meg at sikkerhetsfaktoren (korreksjon) er ganske høy og øker med økende rørledningsdiameter. For eksempel, for en 90° bøyning - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2,6; for 90° bøyning - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Fig.2. Designdiagram av kompensatoren i henhold til RD 10-400-01.

I veiledningsdokumentet utføres beregningen av en seksjon med en U-formet kompensator, se fig. 2, i henhold til en iterativ prosedyre:

Her settes avstandene fra kompensatorens akse til de faste støttene L 1 og L 2 ryggstøtte I og avgangen er bestemt N. I prosessen med iterasjon bør begge ligningene oppnås slik at de blir like; den største av et verdipar tas = l 2. Deretter bestemmes ønsket kompensatoroverheng N:

Ligningene representerer de geometriske komponentene, se fig. 2:

Komponenter av elastiske motstandskrefter, 1/m2:

Treghetsmomenter om sentralaksene x, y.

Styrkeparameter A, m:

[у ск] - tillatt kompensasjonsspenning,

Den tillatte kompensasjonsspenningen [y sk ] for rørledninger plassert i et horisontalplan bestemmes av formelen:

for rørledninger plassert i vertikalt plan i henhold til formelen:

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

D- indre diameter,

Jeg vil merke meg at forfatterne ikke klarte å unngå skrivefeil og unøyaktigheter. Hvis vi bruker slankhetsfaktoren TIL R* (9) i formlene for å bestemme den reduserte lengden l etc(25), koordinatene til de sentrale aksene og treghetsmomentene (26), (27), (29), (30), da vil et underestimert (feil) resultat oppnås, siden fleksibilitetskoeffisienten TIL R* i henhold til (9) er større enn én og må multipliseres med lengden på de bøyde bøyningene. Den reduserte lengden på bøyde albuer er alltid større enn deres faktiske lengde (ifølge (7)), først da vil de få ekstra fleksibilitet og kompensasjonsevne.

Derfor, for å justere prosedyren for å bestemme geometriske egenskaper i henhold til (25) og (30), er det nødvendig å bruke den inverse verdien TIL R*:

TIL R*=1/ K R*.

I designdiagrammet på fig. 2 er støttene til kompensatoren faste ("kryss" brukes vanligvis for å betegne faste støtter (GOST 21.205-93)). Dette kan få "kalkulatoren" til å telle avstander L 1 , L 2 fra faste støtter, det vil si ta hensyn til lengden på hele kompensasjonsseksjonen. I praksis er sidebevegelsene til glidende (bevegelige) støtter til en tilstøtende rørledningsseksjon ofte begrenset; avstander bør måles fra disse bevegelige, men begrensede sidebevegelsesstøttene L 1 , L 2 . Hvis du ikke begrenser de tverrgående bevegelsene til rørledningen langs hele lengden fra stasjonær til fast støtte det er fare for at rørseksjonene nærmest kompensatoren faller av støttene. For å illustrere dette faktum viser fig. 3 resultatene av beregninger for temperaturkompensasjon av en seksjon av hovedrørledningen DN 800 laget av stål 17G 2S med en lengde på 200 m, en temperaturforskjell fra - 46 C° til 180 C° i MSC Nastran-programmet. Maksimal sidebevegelse av kompensatorens sentrale punkt er 1.645 m. Mulige vannhammere utgjør også en ekstra fare for avsporing fra rørledningsstøttene. Derfor avgjørelsen om lengder L 1 , L 2 bør tas med forsiktighet.

Fig.3. Resultater av beregning av kompensasjonsspenninger på en seksjon av en DN 800-rørledning med en U-formet kompensator ved bruk av MSC/Nastran-programvarepakken (MPa).

Opprinnelsen til den første ligningen i (20) er ikke helt klar. Dessuten er den ikke dimensjonsmessig korrekt. Tross alt, i parentes under modultegnet legges mengdene til R X Og P y(l 4 +…) .

Riktigheten til den andre ligningen i (20) kan bevises som følger:

for å kunne, er det nødvendig at:

Dette er virkelig sant hvis du legger

For et spesielt tilfelle L 1 =L 2 , R y=0 , ved å bruke (3), (4), (15), (19), kan man komme frem til (36). Det er viktig å ta hensyn til at i notasjonssystemet i y = y s.

For praktiske beregninger vil jeg bruke den andre ligningen i (20) i en mer kjent og praktisk form:

hvor A 1 = A [y sk ].

I det spesielle tilfellet når L 1 =L 2 , R y=0 (symmetrisk kompensator):

De åpenbare fordelene med teknikken sammenlignet med er dens større allsidighet. Kompensatoren på fig. 2 kan være asymmetrisk; normativitet gjør det mulig å utføre beregninger av kompensatorer ikke bare for varmenettverk, men også for kritiske rørledninger høytrykk, som er i registeret til RosTechNadzor.

La oss gjennomføre komparativ analyse resultater av beregning av U-formede kompensatorer ved bruk av metoder, . La oss angi følgende innledende data:

a) for alle ekspansjonsfuger: materiale - Stål 20; P=2,0 MPa; E t=2 x 105 MPa; t-200°; lasting - forhåndsstrekk; bøyde bøyer i henhold til OST 34-42-699-85; kompensatorer er plassert horisontalt, laget av rør med pels. behandling;

b) designdiagram med geometriske symboler i henhold til fig. 4;

Fig.4. Beregningsskjema for komparativ analyse.

c) vi oppsummerer standardstørrelsene på kompensatorer i tabell nr. 2 sammen med beregningsresultatene.

	Bend og rør til kompensatoren, D n H s, mm	Standard størrelse, se fig. 4	Forstrekk, m	Maksimal stress, MPa	Tillatt stress, MPa
							i følge	i følge	i følge	i følge

konklusjoner

kompensator termisk rørledning spenning

Ved å analysere resultatene av beregninger ved hjelp av to forskjellige metoder: referanse og normativ, kan vi komme til den konklusjon at til tross for at begge metodene er basert på samme teori, er forskjellen i resultatene svært betydelig. De valgte standardstørrelsene på kompensatorer "passer med margin" hvis de er beregnet i henhold til og passerer ikke i henhold til tillatte spenninger hvis de er beregnet iht. Den mest betydelige innvirkningen på resultatet er laget av korreksjonsfaktoren m 1 , som øker spenningen beregnet av formelen med 2 eller flere ganger. For eksempel, for kompensatoren i den siste linjen i tabell nr. 2 (fra rør 530Ch12) koeffisienten m 1 ? 4,2.

Resultatet påvirkes også av verdien av tillatt spenning, som for stål 20 er betydelig lavere.

Generelt, til tross for sin større enkelhet, som skyldes tilstedeværelsen av et mindre antall koeffisienter og formler, viser metoden seg å være mye strengere, spesielt for rørledninger med stor diameter.

For praktiske formål, når jeg beregner U-formede ekspansjonsfuger for varmesystemer, vil jeg anbefale "blandet" taktikk. Fleksibilitetskoeffisienten (Karman) og tillatt spenning bør bestemmes i henhold til standarden, dvs.: k=1/TIL R* og videre ifølge formlene (9)h(11); [u sk] - i henhold til formlene (34), (35) under hensyntagen til RD 10-249-88. Metodens "kropp" skal brukes i henhold til, men uten å ta hensyn til korreksjonsfaktoren m 1 , dvs.:

Hvor M Maks bestemme ved (15) h (12).

Den mulige asymmetrien til kompensatoren, som tas i betraktning, kan neglisjeres, siden i praksis, når du legger varmenettverk, installeres bevegelige støtter ganske ofte, asymmetrien er tilfeldig og betydelig innflytelse påvirker ikke resultatet.

Avstand b du kan ikke telle fra de nærmeste tilstøtende glidestøttene, men ta en beslutning om å begrense sidebevegelser allerede på andre eller tredje glidende støtte, hvis regnet fra aksen til kompensatoren.

Ved å bruke denne "taktikken" slår kalkulatoren "to fluer i en smekk": a) følger strengt forskriftsdokumentasjon, siden "kroppen" til teknikken er et spesielt tilfelle. Beviset er gitt ovenfor; b) forenkler beregningen.

Til dette kan vi legge til en viktig sparefaktor: for å velge en kompensator fra et 530Ch12-rør, se tabell. nr. 2, i følge oppslagsboken vil kalkulatoren trenge å øke dimensjonene med minst 2 ganger, iht. gjeldende standard den reelle kompensatoren kan også reduseres med en og en halv gang.

Litteratur

1. Elizarov D.P. Termiske kraftverk av kraftverk. - M.: Energoizdat, 1982.

2. Vann varmenett: Referanseguide for design / I.V. Belyaykina, V.P. Vitaliev, N.K. Gromov et al., red. N.K. Gromova, E.P. Shubina. - M.: Energoatomizdat, 1988.

3. Sokolov E.Ya. Fjernvarme og varmenett. - M.: Energoizdat, 1982.

4. Standarder for beregning av styrken til varmenettsrørledninger (RD 10-400-01).

5. Standarder for beregning av styrken til stasjonære kjeler og damp- og rørledninger varmt vann(RD 10-249-98).

Skrevet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Beregning av varmekostnader til oppvarming, ventilasjon og varmtvannsforsyning. Bestemmelse av rørledningsdiameter, antall kompensatorer, trykktap i lokale motstander, trykktap langs rørledningens lengde. Velge tykkelsen på varmerørisolasjonen.

test, lagt til 25.01.2013


Bestemmelse av verdiene av termiske belastninger av området og årlig forbruk varme. Valg av termisk kraft til kilden. Hydraulisk beregning av varmenettet, valg av nett og etterfyllingspumper. Beregning av varmetap, dampnett, ekspansjonsfuger og støttekrefter.

kursarbeid, lagt til 07.11.2012


Kompensasjonsmetoder reaktiv effekt V elektriske nettverk. Anvendelse av statiske kondensatorbanker. Automatiske regulatorer vekslende eksitering av synkrone kompensatorer med en tverrgående rotorvikling. SC-grensesnitt programmering.

avhandling, lagt til 03.09.2012


Grunnleggende prinsipper for reaktiv effektkompensasjon. Vurdering av virkningen av omformerinstallasjoner på industrielle strømforsyningsnettverk. Utvikling av en fungerende algoritme, strukturell og kretsskjemaer tyristor reaktiv effektkompensatorer.

avhandling, lagt til 24.11.2010


Bestemmelse av varmestrømmer for oppvarming, ventilasjon og varmtvannsforsyning. Konstruksjon temperaturdiagram regulering av varmebelastningen. Beregning av kompensatorer og termisk isolasjon, hovedvarmerørledninger til et to-rørs vannnett.

kursarbeid, lagt til 22.10.2013


Beregning av en enkel rørledning, metode for å anvende Bernoulli-ligningen. Bestemmelse av rørledningsdiameter. Kavitasjonsberegning av sugeledningen. Definisjon maksimal høyde løft og maksimal væskestrøm. Sentrifugalpumpediagram.

presentasjon, lagt til 29.01.2014


Designberegning av en vertikal varmeovn lavtrykk med en bunt U-formede messingrør med diameter d=160,75 mm. Bestemmelse av varmeoverføringsoverflaten og geometriske parametere til strålen. Hydraulisk motstand i rørkanalen.

test, lagt til 18.08.2013


Maksimal flyt gjennom en hydraulikkledning. Verdier av kinematisk viskositet, tilsvarende ruheten og tverrsnittsarealet til rørene. Foreløpig vurdering av væskebevegelsesregimet ved innløpsdelen av rørledningen. Beregning av friksjonskoeffisienter.

kursarbeid, lagt til 26.08.2012


Anvendelse i strømforsyningssystemer forr: synkrone kompensatorer og elektriske motorer, hastighetskontrollere. Beregning av kortslutningsstrømmer; beskyttelse av kraftledninger, transformatorer og motorer.

kursarbeid, lagt til 23.11.2012


Bestemmelse av ytre diameter på isolasjonen til en stålrørledning med innstilt temperatur ytre overflate, temperaturen på den lineære varmeoverføringskoeffisienten fra vann til luft; varmetap fra 1 m rørledning. Isolasjonsegnethetsanalyse.

Hallo! Ved oppvarming har rørledningene til varmesystemet en tendens til å forlenges. Og hvor mye de øker i lengde vil avhenge av deres opprinnelige dimensjoner, materialet de er laget av og temperaturen på stoffet som transporteres gjennom rørledningen. Potensielt kan endringer i de lineære dimensjonene til rørledninger føre til ødeleggelse av gjengede, flensede, sveisede forbindelser og skade på andre elementer. Selvfølgelig, når du designer rørledninger, tas det hensyn til at de forlenges når de varmes opp og forkortes når lave temperaturer oppstår.

Egenkompensering av varmenett og ekstra kompensasjonselementer

Innen varmeforsyning er det et slikt fenomen som selvkompensasjon. Dette betyr rørledningens evne til å uavhengig, uten hjelp av spesielle enheter og enheter, kompensere for de dimensjonsendringene som oppstår som et resultat av termiske effekter på grunn av metallets elastisitet og geometriske form. Egenkompensasjon er kun mulig dersom det er svinger eller svinger i rørsystemet. Men det er ikke alltid mulig under design og installasjon å lage et stort antall slike "naturlige" kompensasjonsmekanismer. I slike tilfeller er det viktig å tenke på å lage og installere ekstra kompensatorer. De kommer i følgende typer:

U-formet;

linse;

pakkboks;

bølgete.

Metoder for fremstilling av U-formede ekspansjonsfuger

I denne artikkelen vil vi snakke i detalj om U-formede ekspansjonsfuger, som er de vanligste i dag. Disse produktene, belagt med polyetylenkapper, kan brukes på alle typer prosessrørledninger. Faktisk er de en av metodene for selvkompensasjon - flere bøyer i form av bokstaven "P" opprettes i en kort seksjon, og deretter fortsetter rørledningen å løpe i en rett linje. Slik U-formede strukturer er laget av solide buede rør, fra seksjoner av rør eller bend som er sveiset sammen. Det vil si at de er laget av samme materiale, av samme stålkvalitet som rørene.

Det er mest økonomisk å bøye ekspansjonsfuger fra ett solid rør. Men hvis den totale lengden på produktet er mer enn 9 meter, bør de være laget av to, tre eller syv deler.

Hvis kompensatoren må lages fra to komponenter, så er sømmen plassert på det såkalte overhenget.

Den tredelte designen forutsetter at den bøyde "baksiden" av produktet vil bli laget av et enkelt rørstykke, og deretter sveises to rette bøyer til det.

Når det er ment å være syv deler, skal fire av dem være albuer, og de resterende tre skal være rør.

Det er også viktig å huske at bøyeradiusen til bøyninger ved forberedelse av ekspansjonsfuger fra rette deler må være lik fire ytre diametre av røret. Dette kan uttrykkes med følgende enkle formel: R=4D.

Uansett hvor mange deler den beskrevne kompensatoren er laget av, er det alltid tilrådelig å plassere sveisen på en rett del av utløpet, som vil være lik diameteren på røret (men ikke mindre enn 10 centimeter). Imidlertid er det også bratt bøyde svinger, der det ikke er noen rette elementer i det hele tatt - i dette tilfellet kan du avvike fra regelen ovenfor.

Fordeler og ulemper med de aktuelle produktene

Kompensatorer av denne typen Eksperter anbefaler å bruke den for rørledninger med liten diameter - opptil 600 millimeter. Seksjoner i form av store bokstaver "P" på disse rørledningene, når det oppstår vibrasjoner, demper dem effektivt ved å endre deres posisjon langs lengdeaksen. Dette lar så å si ikke vibrasjonene "bevege seg lenger" langs varmeledningen. I rørledninger som krever demontering for å rengjøre, er U-formede ekspansjonsfuger i tillegg utstyrt med koblingsdeler på flensene.

U-formede produkter er gode fordi de ikke krever overvåking under drift. Dette skiller dem fra kjertel-type produkter, som krever spesielle grenkamre for service. Montering av U-formede ekspansjonsfuger krever imidlertid noe plass, og i en tettbygd by er det ikke alltid tilgjengelig.

Kompensatorene under vurdering har selvfølgelig ikke bare fordeler, men også ulemper. Den mest åpenbare av dem er at for fremstilling av kompensatorer forbrukes ytterligere rør, og de koster penger. I tillegg fører installasjonen av disse kompensatorene til en økning i den totale motstanden mot bevegelsen av kjølevæsken. I tillegg kjennetegnes slike kompensatorer av deres betydelige størrelse og behovet for spesielle støtter.

Beregninger for U-formede ekspansjonsfuger

I Russland er parametere for U-formede ekspansjonsfuger fortsatt ikke standardiserte. De produseres i samsvar med prosjektets behov og i henhold til dataene som er foreskrevet i dette prosjektet (type, dimensjoner, diameter, materiale, etc.). Men fortsatt, selvfølgelig, bør du ikke bestemme dimensjonene til den U-formede kompensatoren tilfeldig. Spesielle beregninger vil hjelpe deg med å finne dimensjonene til kompensatoren som vil være tilstrekkelig til å kompensere for deformasjoner av varmeledningen på grunn av temperaturendringer.

I slike beregninger aksepteres som regel følgende betingelser:

rørledningen er laget av stålrør;

vann eller damp strømmer gjennom det;

trykket inne i rørledningen overstiger ikke 16 bar;

temperatur arbeidsmiljø ikke mer enn 2000 grader Celsius

kompensatorer er symmetriske, lengden på en arm er strengt lik lengden på den andre armen;

rørledningen er i horisontal posisjon;

rørledningen er ikke påvirket av vindtrykk eller andre belastninger.

Som vi ser, tar de hit ideelle forhold, noe som selvfølgelig gjør de endelige tallene svært betingede og omtrentlige. Men slike beregninger gjør det likevel mulig å redusere risikoen for skade på rørledningen under drift.

Og enda et viktig tillegg. Ved beregning av endringer i en rørledning under påvirkning av varme, tas den høyeste temperaturen på vannet eller dampen som flyttes som grunnlag, og temperaturen miljø tvert imot er minimum satt.

Montering av ekspansjonsfuger

Det er nødvendig å montere kompensatorer på et stativ eller på en helt flat, hard plattform som det vil være praktisk å produsere på sveisearbeid og passe. Når du starter arbeidet, må du nøyaktig merke aksen til den fremtidige P-seksjonen og installere kontrollfyr for kompensatorelementene.

Etter å ha produsert kompensatorene, må du også sjekke dimensjonene deres - avviket fra de tiltenkte linjene bør ikke overstige fire millimeter.

Plassering for U-formede ekspansjonsfuger velges vanligvis med høyre side varmerør (hvis du ser fra varmekilden til sluttpunktet). Hvis det ikke er nødvendig plass til høyre, er det mulig (men bare som et unntak) å arrangere et overheng for kompensatoren til venstre uten å endre de generelle designdimensjonene. Med en slik avgjørelse utenfor vil bli lokalisert returrørledning, og dens dimensjoner vil være litt større enn de som kreves i henhold til foreløpige beregninger.

Oppstart av kjølevæske skaper alltid betydelig belastning i metallrør. Å takle det P- figurativ kompensator Under installasjonsprosessen bør den strekkes til det maksimale - dette vil øke effektiviteten. Strekking gjøres etter montering og fiksering av støttene på begge sider av kompensatoren. Når den er strukket, må rørledningen i områdene der den er sveiset til støttene forbli strengt ubevegelig. U-formede ekspansjonsfuger i dag strekkes ved hjelp av taljer, jekker og andre lignende enheter. Mengden av foreløpig strekking av kompensasjonselementet (eller mengden av dets kompresjon) må angis i passet for hovedoppvarmings- og designdokumentene.

Hvis den planlagte plasseringen U-formede elementer grupper på flere rørledninger som går parallelt, så erstattes strekking av en prosedyre som å strekke rør i en "kald" tilstand. Dette alternativet krever også en spesiell prosedyre for å utføre installasjonsprosedyrer. I dette tilfellet bør kompensatoren først installeres på støtter og skjøtene sveises.

Men samtidig må det forbli et gap i en av leddene, som vil tilsvare den angitte strekningen til P-kompensatoren. For å unngå en reduksjon i kompensasjonsevnen til produktet og forhindre forvrengninger, for stramming bør du bruke en skjøt som vil være plassert fra kompensatorens symmetriakse i en avstand på 20 til 40 rørdiametre.

Montering av støtter

Spesielt verdt å nevne er installasjonen av støtter for P-kompensatorer. De må monteres slik at rørledningen bare beveger seg langs lengdeaksen og ingenting annet. I dette tilfellet vil kompensatoren absorbere alle resulterende langsgående vibrasjoner.

I dag er det nødvendig å installere minst én P-kompensator tre kvalitet støtter To av dem skal være plassert under de delene av kompensatoren som er koblet til hovedrørledningen (det vil si under to vertikale pinner med bokstaven "P"). Det er også tillatt å installere støtter på selve rørledningen nær kompensatoren. Dessuten bør det være minst en halv meter mellom kanten av støtten og sveiseskjøten. En annen støtte er laget under baksiden av kompensatoren (en horisontal pinne i bokstaven "P"), vanligvis på en spesiell oppheng.

Hvis varmeledningen har en skråning, må sidedelene til de U-formede elementene være plassert strengt i vater (det vil si at skråningen må overholdes). I de fleste tilfeller monteres U-formede ekspansjonsfuger horisontalt. Hvis kompensatoren er installert i vertikal stilling i bunnen, må et passende dreneringssystem organiseres.

Hvilke data om kompensatorer skal inkluderes i varmehovedpasset?

Når installasjonen av den U-formede kompensatoren er fullført, legges følgende informasjon inn i passet til varmerørledningen:

tekniske spesifikasjoner kompensator, produsent og produksjonsår;

avstanden mellom støttene, den utførte kompensasjonen og mengden av strekk;

temperaturen i den omkringliggende atmosfæren i perioden da arbeidet ble utført, og installasjonsdato.

Når det gjelder for eksempel kompensasjonsevnen U-formet produkt, da har den en klar avhengighet av bredden, av bøyningsradius og overheng.

Kompensatorer for varmenett. Denne artikkelen vil diskutere valg og beregning av kompensatorer for varmenettverk.

Hvorfor trengs kompensatorer? La oss starte med det faktum at når det oppvarmes, utvides ethvert materiale, noe som betyr at rørledningene til varmenettverk forlenges når temperaturen på kjølevæsken som passerer gjennom dem øker. For problemfri drift av varmenettet brukes kompensatorer som kompenserer for forlengelse av rørledninger under kompresjon og ekspansjon, for å unngå klemning av rørledninger og deres påfølgende trykkavlastning.

Det er verdt å merke seg at for å tillate utvidelse og sammentrekning av rørledninger, er ikke bare kompensatorer designet, men også et system med støtter, som igjen kan være enten "glidende" eller "døde". Hvordan vanligvis i Russland regulering av varmebelastningen er kvalitativ - det vil si at når omgivelsestemperaturen endres, endres temperaturen ved utløpet av varmeforsyningskilden. På grunn av kvalitetsregulering varmeforsyning - antall ekspansjons-kompresjonssykluser av rørledninger øker. Levetiden på rørledninger reduseres, og risikoen for klem øker. Kvantitativ lastregulering er som følger - temperaturen ved utløpet av varmeforsyningskilden er konstant. Hvis det er nødvendig å endre varmebelastningen, endres kjølevæskestrømmen. I dette tilfellet fungerer metallet til varmenettverkets rørledninger under lettere forhold, det er et minimum antall ekspansjons-kompresjonssykluser, og øker dermed levetiden til rørledningene til varmenettverket. Derfor, før du velger kompensatorer, deres egenskaper og mengde, må du bestemme mengden av utvidelse av rørledningen.

Formel 1:

δL=L1*a*(T2-T1)hvor

δL er mengden rørledningsforlengelse,

mL1 - lengden på den rette delen av rørledningen (avstand mellom faste støtter),

ma - lineær ekspansjonskoeffisient (for jern lik 0,000012), m/grad.

T1 - maksimal rørledningstemperatur (maksimal kjølevæsketemperatur antas),

T2 - minimumstemperatur rørledning (minste omgivelsestemperatur kan aksepteres), °C

Som et eksempel, la oss vurdere å løse et elementært problem med å bestemme mengden rørledningsforlengelse.

Oppgave 1. Bestem hvor mye lengden på en rett seksjon av en rørledning på 150 meter vil øke, forutsatt at kjølevæsketemperaturen er 150 °C og omgivelsestemperaturen er fyringssesongen-40 °C.

δL=L1*a*(T2-T1)=150*0,000012*(150-(-40))=150*0,000012*190=150*0,00228=0,342 meter

Svar: lengden på rørledningen vil øke med 0,342 meter.

Etter å ha bestemt mengden forlengelse, bør du tydelig forstå når en ekspansjonsfuge er nødvendig og når den ikke er nødvendig. For et klart svar på dette spørsmålet du må ha et tydelig diagram av rørledningen, med dens lineære dimensjoner og støtter markert på den. Det skal forstås klart at endring av retningen på rørledningen kan kompensere for forlengelser, med andre ord dreiing med overordnede dimensjoner ikke mindre enn dimensjonene til kompensatoren, med riktig arrangement av støtter, er i stand til å kompensere for samme forlengelse som kompensatoren.

Og så, etter at vi har bestemt mengden av rørledningens forlengelse, kan vi fortsette til valg av kompensatorer, du må vite at hver kompensator har en hovedkarakteristikk - dette er kompensasjonsbeløpet. Faktisk kommer valget av antall kompensatorer ned til valget av type og designfunksjoner kompensatorer. For å velge type kompensator, er det nødvendig å bestemme diameteren på varmenettrøret basert på gjennomstrømningen til røret nødvendig kraft varmeforbruker.

Tabell 1. Forholdet mellom U-formede ekspansjonsfuger laget av bend.

Tabell 2. Valg av antall U-formede kompensatorer basert på deres kompensasjonsevne.

Oppgave 2 Bestemme antall og dimensjoner på kompensatorer.

For en rørledning med en diameter på DN 100 med en rett seksjonslengde på 150 meter, forutsatt at bærertemperaturen er 150 °C, og omgivelsestemperaturen under oppvarmingsperioden er -40 °C, bestemmer du antall kompensatorer bL = 0,342 m (se oppgave 1) Fra tabell 1 og tabell 2 bestemmer vi dimensjonene til n-formede kompensatorer (med dimensjoner på 2x2 m kan det kompensere for 0,134 meter rørledningsforlengelse), vi må kompensere 0,342 meter, derfor Ncomp = bL/∂x = 0,342/0,134 = 2,55, avrund til nærmeste hele tall I retning av å øke dette kreves det 3 kompensatorer på 2x4 meter.

For tiden blir linsekompensatorer mer utbredt; de er mye mer kompakte enn U-formede, men en rekke begrensninger tillater ikke alltid bruken. Levetiden til en U-formet kompensator er betydelig høyere enn for en linsekompensator, på grunn av den dårlige kvaliteten på kjølevæsken. Nedre del Linsekompensatoren blir vanligvis "tilstoppet" med slam, noe som bidrar til utvikling av parkeringskorrosjon av kompensatormetallet.

Beregning av en U-formet kompensator er å definere minimumsstørrelser kompensator tilstrekkelig til å kompensere for temperaturdeformasjoner i rørledningen. Ved å fylle ut skjemaet ovenfor kan du beregne kompensasjonskapasiteten til en U-formet kompensator med gitte dimensjoner.

Algoritmen til dette nettbaserte programmet er basert på metoden for å beregne en U-formet kompensator gitt i designerens håndbok "Design of Heat Networks" redigert av A. A. Nikolaev.

1. Maksimal spenning på baksiden av kompensatoren anbefales å være i området fra 80 til 110 MPa.


2. Det optimale forholdet mellom ekspansjonsfugeoverhenget og rørets ytre diameter anbefales tatt i området H/Dн = (10 - 40), mens ekspansjonsfugeoverhenget på 10DN tilsvarer en DN350 rørledning, og et overheng på 40DN tilsvarer en DN15-rørledning.


3. Det optimale forholdet mellom bredden på kompensatoren og rekkevidden anbefales tatt i området L/H = (1 - 1,5), selv om andre verdier kan aksepteres.


4. Hvis en kompensator er nødvendig for å kompensere for de beregnede termiske utvidelsene, er det også det store størrelser, kan den erstattes med to mindre kompensatorer.


5. Ved beregning av den termiske forlengelsen av en rørledning, bør temperaturen på kjølevæsken tas som maksimum, og temperaturen i miljøet rundt rørledningen som minimum.

Følgende begrensninger ble vedtatt i beregningen:

• Rørledningen er fylt med vann eller damp
• Rørledningen er laget av stålrør
• Maksimal temperatur i arbeidsmiljøet overstiger ikke 200 °C
• Maksimalt trykk i rørledningen overstiger ikke 1,6 MPa (16 bar)
• Kompensatoren er installert på en horisontal rørledning
• Kompensatoren er symmetrisk, og armene er like lange
• Faste støtter anses som absolutt stive
• Rørledningen opplever ikke vindtrykk eller andre belastninger
• Motstanden til friksjonskreftene til bevegelige støtter under termisk forlengelse tas ikke i betraktning
• Glatte bøyer

1. Det anbefales ikke å plassere faste støtter i en avstand på mindre enn 10DN fra den U-formede kompensatoren, siden overføring av klemmomentet til støtten til den reduserer fleksibiliteten.


2. Det anbefales at rørseksjonene fra de faste støttene til den U-formede kompensatoren har samme lengde. Hvis kompensatoren ikke er plassert midt på stedet, men forskyves mot en av de faste støttene, øker kreftene ved elastisk deformasjon og spenning med ca. 20-40 %, i forhold til verdiene oppnådd for kompensatoren plassert i midten.


3. For å øke kompensasjonsevnen brukes foreløpig strekking av kompensatoren. Under installasjonen opplever kompensatoren en bøyelast, når den varmes opp, antar den en ikke-stresset tilstand, og ved maksimal temperatur kommer den i spenning. Foreløpig strekking av kompensatoren med et beløp som tilsvarer halvparten termisk forlengelse rørledning, lar deg doble kompensasjonskapasiteten.

Bruksområde

U-formede kompensatorer brukes til å kompensere temperaturutvidelser rør på lange rette seksjoner, dersom det ikke er mulighet for egenkompensasjon av rørledningen på grunn av svinger i varmenettet. Fraværet av kompensatorer på stivt festede rørledninger med variabel temperatur i arbeidsmiljøet vil føre til en økning i spenning som kan deformere og ødelegge rørledningen.

Det benyttes fleksible ekspansjonsfuger

1. På overhead installasjon for alle rørdiametre, uavhengig av kjølemiddelparametere.
2. Ved legging i tunneler og generelle manifolder på rørledninger fra DN25 til DN200 ved et kjøletrykk på opptil 16 bar.
3. På kanalløs installasjon for rør med diameter fra DN25 til DN100.
4. Hvis maksimal driftstemperatur overstiger 50°C

Fordeler

• Høy kompensasjonskapasitet
• Vedlikeholdsfri
• Enkel å lage
• Lave krefter overføres til faste støtter

Feil

• Høy rørstrøm
• Stort fotavtrykk
• Høy hydraulisk motstand

I dag utføres bruk av U-formede eller andre ekspansjonsfuger hvis stoffet som passerer gjennom rørledningen er preget av en temperatur på 200 grader Celsius eller høyere, samt høyt trykk.

Generell beskrivelse av kompensatorer

Metallkompensatorer er enheter som er designet for å kompensere eller balansere påvirkningen av ulike faktorer på driften av rørledningssystemer. Med andre ord, hovedformålet med dette produktet er å sikre at det ikke er skade på røret når stoffer transporteres gjennom det. Slike nettverk som transporterer arbeidsmiljøet er nesten konstant underlagt slike negative påvirkninger, slik som termisk ekspansjon og trykk, vibrasjoner, samt grunnsenkning.

Det er for å eliminere disse feilene at det er nødvendig å installere fleksible elementer, som har blitt kalt kompensatorer. Den U-formede typen er bare en av mange typer som brukes til disse formålene.

Hva er U-formede elementer

Det er verdt å merke seg med en gang at den U-formede typen deler er det enkleste alternativet som hjelper til med å løse kompensasjonsproblemet. Denne kategorien enheter har mest bred rekkevidde applikasjoner i henhold til temperaturindikatorer, samt trykkindikatorer. For å produsere U-formede ekspansjonsfuger brukes enten ett langt rør, som bøyes på de riktige stedene, eller det sveises flere bøyde, bratt bøyde eller sveisede bend. Det er verdt å merke seg her at noen av rørledningene må periodisk demonteres for rengjøring. For slike tilfeller er kompensatorer av denne typen produsert med tilkoblingsender på flenser.

Siden U-type kompensator er den enkleste designen, har den en rekke visse ulemper. Disse inkluderer høyt forbruk rør for å lage elementet, store dimensjoner, behovet for installasjon av ekstra støtter, samt tilstedeværelsen av sveisede skjøter.

Kompensatorkrav og kostnad

Hvis vi vurderer installasjonen av U-formede kompensatorer med tanke på materielle ressurser, vil installasjonen deres i systemer med stor diameter. Forbruket av rør og materialer for å lage en kompensator vil være for høyt. Her kan du sammenligne dette utstyret c Handlingen og parametrene til disse elementene er omtrent de samme, men installasjonskostnadene for den U-formede er omtrent dobbelt så mye. Hovedårsaken til denne utgiften Penger det faktum at mye materialer er nødvendig for konstruksjon, samt installasjon av ekstra støtter.

For at den U-formede kompensatoren skal kunne fullstendig nøytralisere trykket på rørledningen, uansett hvor den kommer fra, er det nødvendig å installere slike enheter på ett punkt med en forskjell på 15-30 grader. Disse parameterne er kun egnet hvis temperaturen på arbeidsstoffet inne i nettverket ikke overstiger 180 grader Celsius og ikke faller under 0. Bare i dette tilfellet og med en slik installasjon vil enheten kunne kompensere for belastningen på rørledningen fra bakkebevegelser fra ethvert punkt.

Installasjonsberegninger

Beregningen av en U-formet kompensator er å finne ut hvilke minimumsdimensjoner på enheten som er nok til å kompensere for trykket på rørledningen. For å utføre beregningen brukes visse programmer, men denne operasjonen kan utføres selv gjennom nettbaserte applikasjoner. Det viktigste her er å følge visse anbefalinger.

• Den maksimale spenningen som anbefales for baksiden av kompensatoren er i området fra 80 til 110 MPa.
• Det er også en slik indikator som forlengelsen av kompensatoren til den ytre diameteren. Denne parameteren Det anbefales å ta innenfor området H/Dn=(10 - 40). Med slike verdier må det tas hensyn til at 10Dn vil tilsvare en rørledning med parametere på 350DN, og 40Dn vil tilsvare en rørledning med parametere på 15DN.
• Også når du beregner en U-formet kompensator, er det nødvendig å ta hensyn til enhetens bredde i forhold til rekkevidden. Optimale verdier regnes som L/H=(1 - 1,5). Det er imidlertid også mulig å introdusere andre numeriske parametere her.
• Hvis det under beregningen viser seg at det for en gitt rørledning er nødvendig å lage en ekspansjonsfuge av denne typen som er for stor, anbefales det å velge en annen type enhet.

Beregningsbegrensninger

Hvis beregningene ikke utføres av en erfaren spesialist, er det bedre å bli kjent med noen begrensninger som ikke kan overskrides når du gjør beregninger eller legger inn data i programmet. For en U-formet kompensator laget av rør, gjelder følgende begrensninger:

• Arbeidsstoffet kan enten være vann eller damp.
• Selve rørledningen må kun være laget av stålrør.
• Maksimum temperaturindikator for arbeidsmiljøet - 200 grader Celsius.
• Maksimalt trykk observert i nettverket bør ikke overstige 1,6 MPa (16 bar).
• Installasjon av kompensatoren kan kun utføres på en horisontal type rørledning.
• Dimensjonene til den U-formede kompensatoren skal være symmetriske, og skuldrene skal være de samme.
• Rørledningsnettet skal ikke oppleve ytterligere belastninger (vind eller andre).

Installasjon av enheten

For det første anbefales det ikke å plassere faste støtter lenger enn 10DN fra selve kompensatoren. Dette skyldes det faktum at overføringen av klemmomentet til støtten i stor grad vil redusere fleksibiliteten til strukturen.

For det andre anbefales det sterkt å dele seksjoner fra den faste støtten til den U-formede kompensatoren med samme lengde gjennom hele nettverket. Det er også viktig å merke seg her at å flytte installasjonsstedet til enheten fra midten av rørledningen til en av kantene vil øke kraften til elastisk deformasjon, så vel som stress, med omtrent 20-40% av verdiene som kan oppnås hvis strukturen er montert i midten.

For det tredje, for å øke kompensasjonsevnen ytterligere, brukes strekking av U-formede kompensatorer. På installasjonstidspunktet vil strukturen oppleve en bøyebelastning, og når den varmes opp vil den få en avslappet tilstand. Når temperaturen når maksimal verdi, så kommer enheten tilbake til spenning. På bakgrunn av dette ble det foreslått en strekkmetode. Det foreløpige arbeidet er å strekke kompensatoren med en mengde som vil være lik halvparten av rørledningens termiske forlengelse.

Fordeler og ulemper med designet

Hvis vi snakker generelt om dette designet, så kan vi med sikkerhet si at det har slikt positive egenskaper, slik som enkel produksjon, høy kompensasjonsevne, ikke behov for vedlikehold, kreftene som overføres til støttene er ubetydelige. Men blant de åpenbare ulempene skiller følgende seg ut: høyt forbruk av materiale og stor mengde plass okkupert av strukturen, høy hydraulisk motstand.