Расчет предварительной растяжки сильфонного компенсатора в excel. Расчет деформаций установке сильфонных компенсаторов. Устойчивость трубопроводов с осевыми сильфонными компенсаторами

Расчет сильфонных компенсаторов

Сильфонный компенсатор предназначен для устранения деформаций трубопровода, он способствует более гибкой работе системы и прямо влияет на долговечность всей конструкции. Использование сильфонных компенсаторов стало возможным в новом веке с применением новых расчетных технологий и комплексов.

Для того чтобы изделия было годным к употреблению, его нужно правильно спроектировать, расчет сильфонного компенсатора – очень важный этап в его создании.

Этапы проектировки

Обычно расчетом трубопроводной арматуры занимается не один человек, а целый отдел. Только комплексная работа специалистов позволит учесть все нюансы и избежать ошибок и недочетов в работе. Какая бы ни была программа для работы с данными, никто не отменял человеческий фактор, поэтому проверять данные следует на всех этапах проектировки. Если брать в рассмотрение сильфонные компенсаторы, то можно условно разделить их расчет на несколько этапов:

  • Расчет и проектировка сильфона — основной рабочей части компенсатора.
  • Выбор материалов для изготовления устройства, в зависимости от технических характеристик теплоносителя, условий эксплуатации.
  • Расчет конструкции компенсатора, проработка оптимальной формы устройства.

Изначально рассматривается сам сильфон компенсатора, количество циклов его сработки, технические условия его работы и общая механика действий. Сильфон должен обеспечить нужный запас хода, чтобы устройство проработало отведенное время без поломок и нештатных ситуаций. Важным моментом является расчет компенсирующей способности сильфона, которая должна соответствовать заданным параметрам.

Далее подбираются материалы, из которого будет произведен сильфон и сам компенсатор. В зависимости от сферы применения, рабочей среды и окружающих условий, могут применяться самые разные сплавы. При этом сильфон всегда делается из нержавеющей легированной стали, а вот патрубки под приварку или фланцы, вполне могут быть выполнены из обычных сплавов. Хотелось бы упомянуть здесь и о таком понятии, как «северное исполнение», указывающее на сложные условия эксплуатации сильфонного компенсатора, а значит и материалы для его исполнения должны выдерживать такие нагрузки.

Окончательным этапом расчета можно считать выбор конструкции самого компенсатора. Изделия могут быть разгруженные и неразгруженные, иметь патрубковое или фланцевое соединение, быть достаточно габаритным, либо иметь скромные размеры. Все нюансы должны быть учтены инженерами, проектирующими данное устройство.

Результатом финального этапа расчета сильфонного компенсатора можно считать чертеж, на котором становится видна его конструкция, а так же указаны материалы для его создания. В дальнейшем для рабочих завода будут собраны все необходимые данные относительно производства, разработаны чертежи и схемы, а изделие будет изготовлено.

Читать еще:  Правила складирования поддонов. Как использовать подержанные поддоны. Транспортирование и хранение

Важные моменты

Стоит отметить, что любые ошибки в работе конструкторского отдела в сфере проектирования сильфонного компенсатора, могут привести к нежелательным последствиям при его эксплуатации, которые могут не только способствовать выходу из строя трубопроводной системы, но и закончится серьезной аварией, катастрофой. Особое внимание конструкторы уделяют системам со взрывоопасными газами, нефтепродуктами, трубопроводам с повышенным давлением и высокой температурой теплоносителя.

Поэтому, зачастую, вместо проектирования и расчета новых компенсаторов, заводы производители довольствуются старыми, проверенными наработками, что по мнению многих специалистов в корне неверно, т.к. задачи, для которых нужен сильфонный компенсатор, могут сильно отличаться. Конечно, можно подобрать сильфонный компенсатор из базового списка изделий, но тогда совсем не будут учтены нюансы его работы. Стоит внимательно проанализировать все факторы: нужную компенсирующую способность и вид изделия, рабочую среду, место установки, необходимые технические элементы, возможность правильного монтажа и так далее. Вряд ли банальный подбор сильфонного компенсатора из списка изготавливаемых заводом сразу удовлетворит все требования, хотя такие моменты имеют место быть.

Для заказчиков сильфонной арматуры, рекомендуем внимательно знакомиться с технической информацией по оборудованию, и сопоставлять с требуемыми условиями. Конечно, проконтролировать расчеты инженеров не получится, но хотя бы сопоставить параметры изделия с технической и проектной документацией своего объекта можно.

В заключение стоит отметить, что процесс расчета и проектирования сильфонного компенсатора дело не быстрое. В зависимости от размеров технического отдела завода производителя, уровня профессионализма сотрудников, загруженности их работой и сложности изделия, подготовка первичной документации на сильфонный компенсатор может занять от нескольких дней, до нескольких недель. В этом плане подобрать устройство кажется проще, но на самом деле, это не лучший выход.

Осевой компенсатор

Имя элемента. Если стоит галочка и задано имя, оно будет отображаться в графике

Эффективная площадь компенсатора Aeff . Используется для определения распорных усилий. Подробнее..

Для сальникового компенсатора эффективная площадь равна площади круга с внутренним диаметром трубы Aeff = Pi * (ID)^2 / 4, ID — внутренний диаметр трубы.

Для сильфонного компенсатора принимается по данным производителя.

Линейная податливость компенсатора. Податливость однослойного компенсатора можно вычислить с помощью модуля Старт-Элементы: податливость компенсаторов. Для многослойных компенсаторов принимается по данным производителя.

Допустимый осевой ход компенсатора (максимально допустимая линейная деформация) . За дается компенсирующая способность на растяжение – сжатие Δk/2 , где Δk — полная компенсирующая способность. Величина используется при проверке деформаций компенсаторов. Принимается по данным производителя.

Проверка угловых деформаций

Если опция включена, угловые связи в компенсаторе отсутствуют и производится проверка допустимого перекоса. Если опция выключена, то угловые связи присутствуют и контроль перекоса не осуществляется

Читать еще:  Полное товарищество отличается от коммандитного тем что. Чем полное товарищество отличается от коммандитного. Управление деятельностью товарищества

Максимальная сила трения. Задается для сальникового компенсатора

Примечание 1: Значения эффективной площади, податливости и осевого хода могут быть взяты из базы данных по осевым сильфонным и линзовым компенсаторам. Для этого необходимо нажать кнопку «Б» и выбрать соответствующий компенсатор из базы данных.

Осевой компенсатор разрешает линейное перемещение трубопровода по оси соединяемых труб и запрещает кручение примыкающих участков друг относительно друга, а также линейные взаимные смещения поперек оси. При этом учитываются распорные усилия F расп, возникающие за счет действия внутреннего давления. Устранение угловых изгибных связей позволяет оценить возможный перекос компенсатора и выдать соответствующее предупреждение. Расчетная схема осевого компенсатора, используемая в Старт-Проф, показана на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема осевого компенсатора в Старт-Проф

Такая схема работы обеспечивается за счет специальной конструкции компенсатора (рис. 2) или соответствующим образом установленных опор слева и справа от компенсатора (рис. 3).

Рис. 2. Условная схема сальникового компенсатора

Рис. 3. Схема установки сильфонного / линзового компенсатора, обеспечивающая его правильную
работу в качестве осевого компенсатора, исключающая его изгиб и сдвиг

Типы осевых компенсаторов

Осевые компенсаторы могут быть следующих типов:

Стартовый — осевой компенсатор специальной конструкции, который срабатывает всего один раз. Применение стартовых компенсаторов позволяет выполнить растяжку трубопровода, защемленного в грунте. После срабатывания стартовых компенсаторов, кромки ограничителей завариваются (см. «применение стартовых компенсаторов»).

Сильфонный — представляет собой тонкую гофрированную оболочку, содержащую несколько волн.

Сальниковый — представляет собой трубу, вставленную в фасонный патрубок большего диаметра. При тепловом удлинении трубопровода труба входит в патрубок и тем самым предотвращает возникновение опасных напряжений.

Линзовый — состоит из ряда последовательно включенных в трубопровод волн.

При установке осевого компенсатора в Старт-Проф появляется диалоговое окно, где предлагается выбрать соответствующий тип компенсатора

Предварительное растяжение или сжатие компенсатора

На рис. 5 показана работа сильфона на осевое растяжение – сжатие. От нейтрального положения сильфон можно сжать на величину — Δk/2 или растянуть на ту же величину +Δk/2 . Крайние сечения работают без перекоса, т.е. остаются параллельными друг другу. Характеристика Δk/2 носит название компенсирующей способности на растяжение – сжатие, а Δk — полной компенсирующей способности.

Если не была выполнена предварительная растяжка компенсатора, то допустимый осевой ход компенсатора на сжатие будет равен Δk/2 . Если же выполнить растяжку компенсатора на монтаже на величину Δk/2 , то при температурных расширениях трубопровода зазор компенсатора в начале будет закрываться на величину предварительной растяжки Δk/2 и сильфон примет нейтральное положение (рис. 5), а уже затем будет происходить его сжатие также на величину Δk/2 . Таким образом, допустимый осевой ход компенсатора увеличивается в два раза. П ри использовании предварительной растяжки следует внимательно контролировать фактическое направление деформаций компенсатора (растяжение или сжатие), растяжение предварительно растянутого компенсатора не допускается, поскольку в этом случае его допустимый осевой ход на растяжение уже исчерпан.

Читать еще:  Ресторанный бизнес план правильного питания. Бизнес-идея: кафе здорового питания. Отзывы наших клиентов

Для учета монтажной растяжки, следует ввести дополнительный узел рядом с компенсатором и задать для него предварительную растяжку. Величина задаваемой растяжки не должна превышать величину Δk/2 . После расчета абсолютная величина полученной деформации не должна превышать значение Δk/2 . Также следует убедиться что в процессе нагружения во всех расчетных состояниях компенсатор сжимается, а не растягивается.

Рис. 5 . Схемы работы сильфона в осевом компенсаторе

Разгруженные и неразгруженные компенсаторы

Компенсаторы могут быть:

Разгруженные . Разгруженные компенсаторы имеют специальную конструкцию, исключающую возникновение распорных усилий (такая конструкция имеется во всех угловых и сдвиговых компенсаторах)

Полуразгруженные . Полуразгруженные компенсаторы (рис. 7) имеют специальную конструкцию, которая существенно снижает возникающие распорные усилия. Особенностью конструкции является то, что сильфон находится в герметичном кожухе, внутри которого имеется полость, сообщающаяся с атмосферой. За пределами этой полости под кожухом давление такое же как в трубопроводе, благодаря чему сильфон находится под избыточным наружным, а не внутренним давлением. Распорные усилия в таком компенсаторе получаются приблизительно на 40% меньше, чем в обычном неразгруженном компенсаторе

Неразгруженные . Неразгруженные компенсаторы (рис. 2,3) не гасят внутри себя распорные усилия, создаваемые избыточным внутренним давлением

Вертикальные проекции внутреннего давления на гофры сильфона самоуравновешены и вызывают увеличение диаметра сильфона (рис. 8, а), а горизонтальные проекции давления оказываются не уравновешенны и вызывают удлинение сильфона, вследствие чего возникают распорные усилия (рис. 8, б). Эти усилия направлены вдоль оси компенсатора и обычно передаются на неподвижные или мертвые опоры трубопровода. Они вычисляются путем умножения эффективной площади на внутреннее давление. Эффективные площади как правило приводятся в нормативных документах на компенсаторы. Подробнее.

Сальниковые компенсаторы

В отличии от других видов компенсаторов, в сальниковом компенсаторе вместо осевой податливости задается осевая сила трения. Эффективная площадь вычисляется автоматически по внутреннему диаметру трубы.

Доступ из меню и панели инструментов

Для того чтобы вставить элемент, необходимо выделить узел, а затем выбрать меню: Вставка > Компенсатор > Осевой

или нажать пиктограмму на панели инструментов

Для того чтобы посмотреть свойства существующего элемента:

Двойной щелчок мышкой на элемент в графическом окне

Выделить элемент мышкой и нажать пиктограмму на панели инструментов

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector