ООО "ПЕТРО-МЕТАЛЛ" ИНЖИНИРИНГОВАЯ КОМПАНИЯ
+7 (812) 785-38-73
Санкт-Петербург, ул.Корабельная, д.6
Санкт-Петербург, ул.Корабельная, д.6
РИСУНОК B24
Как и в предыдущих случаях, крепления на концах трубопроводной системы являются исключительно промежуточными креплениями. В этом случае все отклонение поглощается Компенсаторами, и на эти крепления будут воздействовать незначительные изгибающие трубопровод нагрузки. Когда расстояние между креплением слева и первым поворотным компенсатором С является большим, направляющая трубопровода должна быть установлена рядом с Компенсатором, как показано на Рисунке B24. Эта направляющая трубопровода будет сводить к минимуму изгиб участка трубопровода между Компенсатором С и расположенным слева креплением, который в противном случае возникал бы вследствие момента вращения, требуемого для поворота Компенсатора. Одна или большее количество дополнительных направляющих могут использоваться для сохранения плоской конструкции трубопроводной системы и снятия с шарниров изгибающих усилий, которые могут быть созданы внешними нагрузками. Опора для трубопроводной системы может быть создана различными способами, с максимально эффективным использованием имеющихся опорных конструкций. Важным моментом является использование пружинных опор, чтобы обеспечить возможность свободного перемещения трубопровода между Компенсаторами.
РИСУНОК B25
Рисунок B25 иллюстрирует принцип использования систем поворотных компенсаторов, когда угол изгиба отличается от 90°. Требуются только промежуточные крепления и планарные направляющие.
РИСУНОК B26
Система поворотных компенсаторов может эффективно использоваться в тех областях, где перемещение отличается от чистого теплового расширения трубопровода. Рисунок B26 иллюстрирует область применения, сочетающую тепловое расширение трубопроводной системы с перемещениями части связанного оборудования в одной плоскости. Пока все перемещения ограничены одной плоскостью, поведение системы Компенсаторов весьма похоже на поведение системы, показанной на Рисунке B24. Промежуточное крепление требуется на одном конце трубопровода, в то время как оборудование служит промежуточным креплением на противоположном конце. Чтобы оценить перемещения Компенсаторов, смещения оборудования прибавляются к смещениям трубопровода. Зазоры планарной направляющей в плоскости трубопровода должны должным образом учитывать перемещение оборудования, а так же вращения трубопровода.
Среди главных преимуществ поворотных компенсаторов можно выделить их компактный размер, который облегчает установку, а также большую жесткость и прочность, которая может быть обеспечена шарнирной конструкцией. При помощи этих отдельных устройств часто имеется возможность компенсации теплового расширения трубопроводов нерегулярной и сложной конфигурации, которые могли бы сделать невозможным использование других типов Компенсаторов. Из-за способности шарнирной структуры передавать нагрузки, трубопроводные системы, содержащие поворотные компенсаторы, создают минимальные нагрузки на креплениях трубы. Опора для таких систем может быть создана фактически в любой точке, которая не препятствует свободному перемещению системы.
РИСУНОК B29
Преимущества использования систем с карданными поворотными компенсаторами аналогичны ранее упомянутым преимуществам систем, содержащих поворотные компенсаторы. Возможна большая гибкость использования, так как область применения карданных поворотных компенсаторов не ограничена системами, расположенными в одной плоскости.
Назначением любого крепления трубопровода является его разделение на отдельные расширяющиеся секции. Так как тепловое расширение ограничить невозможно, функцией креплений трубы становится ограничение и контроль амплитуды перемещения, которое должны поглотить Компенсаторы, расположенные между этими креплениями.
Главные части связанного оборудования, такие как турбины, насосы, компрессоры, теплообменники и реакторы могут функционировать как крепления. Конструкция такого оборудования должна быть рассчитана на эту нагрузку. Дополнительные крепления трубопровода обычно располагаются возле клапанов, в местах изменения направления трубопровода, на глухих концах трубопровода и в местах расположения основных ответвлений. Компенсаторы должны быть установлены в каждой из отдельных секций трубопровода, чтобы обеспечить необходимую гибкость.
НЕ УСТАНАВЛИВАЙТЕ БОЛЬШЕ ОДНОГО "ОДИНОЧНОГО" КОМПЕНСАТОРА МЕЖДУ ДВУМЯ СМЕЖНЫМИ КРЕПЛЕНИЯМИ НА ЛЮБОМ ПРЯМОМ УЧАСТКЕ ТРУБОПРОВОДА. Когда уравнительные петли используются в той же самой линии, что и Компенсатор, содержащая петлю секция трубопровода должна быть изолирована от секции, где установлен Компенсатор, посредством креплений.
Крепления трубопровода, их соединительные элементы и конструкции, к которым они крепятся, должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять действующим на них силам. В следующих параграфах приведены методы определения основных сил, воздействию которых подвергаются крепления, и именно на основе этих основных сил крепления разделяются на промежуточные и основные крепления. Проектировщик системы должен понимать, что и на промежуточные, и на основные крепления могут воздействовать дополнительные неопределенные силы. Все компоненты крепления должны проектироваться с большим запасом прочности.
Определение амплитуды основных воздействующих на крепления сил, изложенное в следующих параграфах, показывает, что они являются силами, действующими в осевом направлении. Следует также учитывать возможные боковые силы при создании подходящей конструкции крепления.
Разница в стоимости правильно и неправильно спроектированного крепления ничтожна в общей стоимости установки. Отказ крепления может нанести убытки, намного превышающие затраты на использование конструкции с большим запасом прочности.
Промежуточное крепление трубопровода должно быть разработано таким образом, чтобы противостоять силам и моментам, приложенным к нему со стороны каждого из участков трубопровода, к которым оно прикреплено. Сюда входят силы и/или моменты, требующиеся для отклонения Компенсатора или Компенсаторов на величину полного номинального перемещения, и силы трения, обусловленные направляющими выравнивания трубопровода, креплениями направленного действия и опорами. Обратите внимание, что промежуточное крепление не предназначено для противодействия осевому давлению. Эта сила поглощается другими креплениями, установленными на Компенсаторах устройствами, такими как ограничительные стержни, поворотные штанги, шарниры, шарниры Кардана, и другие металлоконструкции, или, как в случае двойных Компенсаторов, уравновешивается равной силой давления, действующей в противоположном направлении.
В определенных областях применения может оказаться необходимым рассмотрение веса трубы, арматуры, изоляции и рабочей среды потока, а так же различных других сил и моментов, таких как те, которые создаются ветровой нагрузкой или изгибом одного или большего числа участков трубопровода. Чистая нагрузка на крепление может быть вычислена через сумму моментов в точке крепления и векторную сумму всех действующих на крепление сил.
Сила Fm, необходимая для растяжения или сжатия Компенсатора на величину его полного номинального перемещения является функцией конструкции каждого изготовителя и зависит от материала, формы, глубины и толщины витков сильфонов. Это значение должно быть получено от изготовителя рассматриваемого Компенсатора.
Сила трения Fg, обусловленная направляющими выравнивания трубопровода, является функцией конструкции и числа направляющих выравнивания, используемых на каждом участке трубопровода, и должна быть получена от изготовителя рассматриваемых направляющих выравнивания трубопровода.
Предполагая, что вес трубопровода и его содержимого несут опоры, полную силу, действующую на промежуточное крепление, можно определить по следующей формуле:
Fia = Fm1 + Fg1 + Fm2 + Fg2; (B-3)
Где:
Fm1 = сила, необходимая для растяжения или сжатия.
Компенсатора, расположенного справа от промежуточного крепления на Рисунке B-2 (фунты).
Fg1 = сила трения в направляющих выравнивания трубопровода, установленных на участке трубопровода справа от промежуточного крепления на Рисунке B-2 (фунты).
Fm2 = Сила, необходимая для растяжения или сжатия Компенсатора, расположенного слева от промежуточного крепления на Рисунке B-2(фунты).
Fg2 = сила трения в направляющих выравнивания трубопровода, установленных на участке трубопровода слева от промежуточного крепления на Рисунке B-2 (фунты).
Если трубопровод имеет одинаковый диаметр с обеих сторон промежуточного крепления, и если количество и конструкция направляющих на обоих участках трубопровода будут одинаковыми, то Fm2 и Fg2 будут равны.
Fm1 и Fg1, соответственно, но с противоположным знаком. Таким образом, Fia будетравна нулю. Однако, возможна ситуация, когда трубопровод постепенно нагревается с одного конца, таким образом, вызывая расширение одного из участков трубопровода раньше другого. Поэтому считают правильным методом проектирование промежуточного крепления для противодействия силам, создаваемым одним из этих двух участков трубопровода.
Fia = Fm1 + Fg1;
Когда присутствует боковое отклонение и угловое вращение, нагрузки, приложенные к промежуточному креплению, будут меняться в зависимости от каждой конкретной области применения, так как они зависят от конфигурации трубопровода, числа и типа опор, длин различных участков трубопровода, типов используемых Компенсаторов, веса трубы, арматуры, изоляции и рабочей среды потока, а также амплитуды посторонних сил, создаваемых ветровой нагрузкой, изгибом трубопровода, и т.д. Из-за большого количества вовлеченных переменных непрактично выводить формулы для вычисления нагрузки на эти крепления.
Основное крепление — это то, которое установлено в любом из следующих местоположений в трубопроводной системе, содержащей один или большее число незафиксированных Компенсаторов: (a) в точке изменения направления потока, (b) между двумя Компенсаторами различного размера, установленными на одном и том же прямом участке, (c) на входе в главную линию бокового ответвления, содержащего незафиксированный Компенсатор, (d) в месте установки запорного клапана или редукционного клапана на участке трубопровода между двумя Компенсаторами, и (e) на глухом торце трубопровода.
Основное крепление трубопровода должно быть разработано таким образом, чтобы противостоять силам и моментам, приложенным к нему со стороны каждого из участков трубопровода, к которым оно прикреплено. В случае участка трубопровода, содержащего один или большее число Компенсаторов, эти силы будут состоять из полной осевой нагрузки в линии, создаваемой давлением и потоком, сил и/или моментов, необходимых для отклонения Компенсатора или Компенсаторов на величину полного номинального перемещения, и сил трения, обусловленных направляющими выравнивания трубопровода, креплениями направленного действия и опорами. В определенных областях применения может оказаться необходимым учет веса трубопровода, арматуры, изоляции и рабочей среды потока, а также различных других сил и моментов, создаваемых ветровой нагрузкой, изгибом одного или большего числа участков трубопровода, и т.д. Чистая нагрузка на крепление может быть вычислена через сумму моментов в точке крепления и векторную сумму всех действующих на крепление сил.
Fs = Fe + Fd; (B-4)
где:
Fs = статическое боковое давление обусловленное внутренним давлением в Компенсаторе (фунты).
Силы Fm и Fg могут быть вычислены так, как описано раньше для промежуточного крепления. Затем, предполагая, что вес трубопровода и его содержимого несут опоры; полная сила, приложенная к основному креплению Fma со стороны любого отдельного участка трубопровода, будет равна:
Fma = Fs + Fm + Fg = AePd + Fm + Fg; (B-5)
Чтобы определить чистую нагрузку на крепление необходимо векторно сложить силы, приложенные к нему каждым из трех участков трубопровода, к которым оно присоединено.