Поверочный расчет трубопровода на прочность
..pdf
Рис. 6. Визуализация относительных напряжений трубопровода
Вывод результатов расчета в отчет осуществляется посредством меню «Результаты» – «Сводные таблицы (СТАЦ)». В диалоговом окне с настройками отчета следует выбрать требуемый набор информации (напряжения по всем этапам, перемещения по всем этапам, усилия в ГСК и т.д.). Окончательный анализ результатов расчета производится с помощью сгенерированного отчета, при этом напряжения во всех участках трубопровода не должны превышать допускаемой величины, углы поворота компенсаторов (в случае их наличия на схеме) не должны превышать значений, указанных заво- дом-изготовителем, нагрузки на опорные конструкции и штуцера аппаратов не должны превышать допускаемых значений.
11
3. ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Получить у преподавателя изометрическую схему и рабочие параметры трубопровода. Ознакомиться с кратким изложением теории и основными приемами работы с программным средством «АстраНова», приведенными в подразд. 2. Составить в данной программе расчетную схему, которая должна учитывать нагрузки на трубопровод от действия внутреннего давления, температурных расширений, внешних усилий, веса элементов, тепловой изоляции и транспортируемой среды. Выполнить анализ деформаций и напряжений расчетной схемы, выявить причину их возникновения и по возможности минимизировать. Сформировать отчет по расчету, включающий напряжения, усилия и перемещения участков трубопровода, нагрузки на оборудование и опорные конструкции. Написать вывод по решению задачи.
12
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Конструкция опоры и подвесок трубопровода
Конструкция опор технологических трубопроводов приведена в табл. П.1.1, подвесок – в табл. П.1.2.
|
|
|
|
|
Таблица П.1.1 |
|
|
Опоры трубопровода |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
Конструкция |
Описание |
|
|||
опоры |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исключает |
возможность лю- |
||
|
|
|
бых перемещений |
трубопро- |
||
|
|
|
вода (неподвижное защемле- |
|||
|
|
|
||||
Мертвая |
|
|
ние в месте установки опоры). |
|||
|
|
Эквивалентно |
наложению на |
|||
опора |
|
|
трубопровод в |
данной точке |
||
|
|
|
шести жестких двухсторонних |
|||
|
|
|
связей: 3-угловых и 3-линей- |
|||
|
|
|
ных. За мертвые опоры при- |
|||
|
|
|
нимают штуцеры аппаратов |
|||
|
|
|
Воспринимает |
все |
линейные |
|
|
|
|
перемещения и допускает все |
|||
|
|
|
||||
Непод- |
|
|
угловые перемещения. Экви- |
|||
|
|
валентно |
трем |
опорным |
||
вижная |
|
|
||||
|
|
стержням, |
образующим про- |
|||
опора |
|
|
||||
|
|
странственную шарнирно-не- |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
подвижную опору (наклады- |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
ваются три линейные связи) |
|||
|
|
|
Допускает |
перемещение тру- |
||
|
|
|
бопровода вдоль и поперек оси, |
|||
|
|
|
запрещает |
перемещение вниз |
||
|
|
|
(воспринимает весовые нагруз- |
|||
Сколь- |
|
|
ки). При перемещении трубо- |
|||
зящая |
|
|
провода вверх опора выключа- |
|||
опора |
|
|
ется из работы. Линейное |
|||
|
|
|
перемещение |
обеспечивается |
||
|
|
|
скольжением опорного башма- |
|||
|
|
|
ка по металлической подклад- |
|||
|
|
|
ке. Коэффициент трения 0,3 |
|||
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. П.1.1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
Конструкция |
|
|
Описание |
|
|||
опоры |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускает перемещение вдоль |
||||
|
|
|
|
|
оси трубы. Запрещает пере- |
||||
|
|
|
|
|
мещение трубопровода попе- |
||||
|
|
|
|
|
рек оси и вниз (воспринимает |
||||
|
|
|
|
|
|||||
Направ- |
|
|
|
|
весовые нагрузки). При пере- |
||||
|
|
|
|
мещении |
трубопровода вверх |
||||
ляющая |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
опора выключается из работы. |
|||||
опора |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Линейное |
перемещение обес- |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
печивается скольжением опор- |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ного башмака по металличе- |
||||
|
|
|
|
|
ской подкладке. |
Коэффициент |
|||
|
|
|
|
|
трения 0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Допускает |
перемещение тру- |
|||
|
|
|
|
|
бопровода вдоль оси (линей- |
||||
|
|
|
|
|
ное перемещение обеспечива- |
||||
|
|
|
|
|
ется |
движением |
опорного |
||
Катко- |
|
|
|
|
башмака по каткам). Условная |
||||
|
|
|
|
схема опоры |
соответствует |
||||
вая |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
трем |
условным связям: дву- |
||||
опора |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
сторонней |
горизонтальной, |
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
односторонней |
вертикальной |
|||
|
|
|
|
|
и двусторонней угловой в го- |
||||
|
|
|
|
|
ризонтальной плоскости. Ко- |
||||
|
|
|
|
|
эффициент трения 0,1 |
||||
|
|
|
|
|
Допускает |
перемещение тру- |
|||
|
|
|
|
|
бопровода |
вдоль и |
поперек |
||
Упругая |
|
|
|
|
оси, |
запрещают |
перемещение |
||
опора |
|
|
|
|
вниз |
(воспринимают |
весовые |
||
(пру- |
|
|
|
|
нагрузки). В отличие от сколь- |
||||
жинная) |
|
|
|
|
зящей опоры не выключается |
||||
|
|
|
|
|
из работы при изменении ха- |
||||
|
|
|
|
|
рактера нагрузок |
|
|
||
14
Таблица П.1.2
Подвески трубопровода
Тип подвески |
Конструкция |
|
Описание |
|
||||||
Жесткая подвеска |
|
|
|
|
Допускает |
|
перемещение |
|||
(подвесная опора) |
|
|
|
|
трубопровода |
вдоль |
и по- |
|||
|
|
|
|
|
перек оси, запрещает пере- |
|||||
|
|
|
|
|
мещение вниз (восприни- |
|||||
|
|
|
|
|
мает весовые нагрузки). |
|||||
|
|
|
|
|
При |
перемещении |
трубо- |
|||
|
|
|
|
|
провода |
вверх |
подвеска |
|||
|
|
|
|
|
выключается |
из |
работы. |
|||
|
|
|
|
|
Условная |
схема |
подвески |
|||
|
|
|
|
|
соответствует |
одной |
одно- |
|||
|
|
|
|
|
сторонней связи |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Упругая (пружин- |
|
|
|
|
Допускает |
|
перемещение |
|||
ная) подвеска |
|
|
|
|
трубопровода |
вдоль |
и по- |
|||
|
|
|
|
|
перек оси, запрещает пере- |
|||||
|
|
|
|
|
мещение вниз (восприни- |
|||||
|
|
|
|
|
мает |
весовые |
нагрузки). |
|||
|
|
|
|
|
В отличие от жесткой под- |
|||||
|
|
|
|
|
вески |
не |
выключается из |
|||
|
|
|
|
|
работы при |
перемещении |
||||
|
|
|
|
|
трубопровода вверх. Услов- |
|||||
|
|
|
|
|
ная схема подвески соот- |
|||||
|
|
|
|
|
ветствует одной двусторон- |
|||||
|
|
|
|
|
ней упругой связи |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Толщина тепловой изоляции трубопроводов
Наиболее часто встречающийся на практике материал тепловой изоляции – маты минераловатные прошивные марки М-100. Расчетные толщины слоя данного материала при прокладке трубопровода на открытом воздухе в Европейском районе РФ с учетом минимизации тепловых потерь приведены в таблице [5]. Расчетную толщину из таблицы следует округлять до стандартного (номинального) значения толщины слоя изоляции из ряда: 40, 50, 60, 70, 80, 100, 120, 140, 150, 160, 180, 200, 210, 240, 250, 280, 300, 320, 350, 360.
Средняя плотность матов минераловатных прошивных М-100 в конструкции составляет 102–132 кг/м3.
Расчетные значения толщины слоя изоляции
Наружный |
|
|
|
|
|
|
Температура изолируемой поверхности, °С |
|
|
|
|
|
|||||||||||
диаметр |
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
225 |
250 |
275 |
300 |
325 |
350 |
375 |
400 |
425 |
450 |
475 |
500 |
525 |
550 |
575 |
600 |
трубы, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина изоляции, мм |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
57 |
50 |
63 |
79 |
117 |
94 |
100 |
107 |
114 |
122 |
127 |
129 |
135 |
139 |
144 |
149 |
155 |
161 |
166 |
170 |
176 |
179 |
183 |
188 |
76 |
60 |
72 |
82 |
87 |
96 |
106 |
116 |
122 |
126 |
134 |
140 |
146 |
150 |
154 |
160 |
165 |
169 |
176 |
181 |
184 |
188 |
195 |
200 |
89 |
58 |
69 |
81 |
89 |
100 |
112 |
120 |
125 |
131 |
138 |
142 |
147 |
179 |
159 |
166 |
171 |
174 |
180 |
184 |
191 |
195 |
209 |
221 |
108 |
60 |
74 |
86 |
93 |
103 |
113 |
121 |
129 |
134 |
140 |
144 |
152 |
157 |
163 |
170 |
176 |
182 |
187 |
192 |
198 |
204 |
209 |
214 |
133 |
61 |
75 |
86 |
100 |
109 |
119 |
129 |
132 |
135 |
141 |
148 |
156 |
161 |
167 |
172 |
179 |
185 |
191 |
195 |
201 |
205 |
211 |
216 |
159 |
64 |
78 |
90 |
103 |
115 |
124 |
131 |
134 |
138 |
145 |
151 |
159 |
166 |
172 |
179 |
184 |
190 |
196 |
201 |
207 |
213 |
219 |
224 |
219 |
67 |
81 |
95 |
108 |
120 |
129 |
139 |
142 |
147 |
154 |
161 |
168 |
176 |
182 |
188 |
195 |
201 |
208 |
214 |
220 |
226 |
232 |
238 |
273 |
69 |
85 |
99 |
113 |
124 |
134 |
145 |
150 |
155 |
164 |
172 |
179 |
186 |
194 |
202 |
208 |
214 |
221 |
227 |
234 |
242 |
248 |
254 |
325 |
70 |
88 |
102 |
115 |
127 |
137 |
147 |
153 |
160 |
168 |
175 |
184 |
192 |
201 |
208 |
214 |
221 |
228 |
235 |
242 |
249 |
255 |
262 |
377 |
70 |
90 |
105 |
119 |
130 |
140 |
150 |
157 |
162 |
171 |
181 |
189 |
197 |
204 |
212 |
220 |
227 |
234 |
241 |
248 |
255 |
263 |
270 |
426 |
72 |
90 |
105 |
119 |
132 |
143 |
152 |
159 |
165 |
175 |
184 |
193 |
201 |
209 |
216 |
224 |
231 |
238 |
246 |
253 |
260 |
268 |
274 |
480 |
74 |
93 |
110 |
125 |
137 |
148 |
158 |
164 |
171 |
180 |
189 |
199 |
208 |
217 |
224 |
232 |
239 |
248 |
255 |
263 |
270 |
277 |
283 |
530 |
74 |
94 |
110 |
123 |
135 |
148 |
161 |
166 |
171 |
182 |
191 |
200 |
209 |
218 |
227 |
234 |
241 |
249 |
258 |
265 |
273 |
281 |
287 |
630 |
76 |
96 |
111 |
125 |
139 |
151 |
163 |
169 |
175 |
185 |
195 |
205 |
214 |
223 |
232 |
240 |
248 |
256 |
264 |
272 |
279 |
287 |
294 |
720 |
75 |
97 |
113 |
127 |
140 |
153 |
166 |
172 |
178 |
188 |
198 |
208 |
217 |
226 |
235 |
244 |
252 |
261 |
268 |
276 |
284 |
292 |
301 |
820 |
77 |
98 |
114 |
136 |
156 |
162 |
167 |
174 |
180 |
191 |
201 |
211 |
221 |
230 |
240 |
248 |
257 |
265 |
273 |
282 |
290 |
298 |
306 |
920 |
77 |
99 |
115 |
130 |
143 |
157 |
170 |
176 |
183 |
194 |
204 |
214 |
224 |
234 |
243 |
252 |
261 |
269 |
277 |
286 |
295 |
303 |
312 |
1020 |
77 |
99 |
115 |
130 |
144 |
158 |
171 |
178 |
185 |
196 |
206 |
216 |
227 |
236 |
246 |
255 |
264 |
272 |
281 |
297 |
314 |
314 |
316 |
Криволи- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нейнаяпо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
верхность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диаметром |
80 |
103 |
120 |
139 |
154 |
171 |
186 |
196 |
205 |
219 |
232 |
245 |
258 |
271 |
281 |
293 |
306 |
318 |
330 |
344 |
356 |
367 |
379 |
более |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
иплоская |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.РТМ 38.001–94. Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов. − ВНИПИнефть, 1995. − 120 с.
2.Магалиф В.Я., Якобсон Л.С. Расчеты трубопроводов на вы-
числительных машинах. − М.: Энергия, 1969. − 297 с.
3.Костовецкий Д.Л. Прочность трубопроводных систем энергетических установок. − Л.: Энергия, 1973. − 264 с.
4.«Семейство» программных комплексов «Астра-Нова-2009»
(версия 200901 от 29.01.2009). − М.: НИЦ СтаДиО, 2009. − 259 с.
5. СП 41-103–2000. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.
17
Учебное издание
ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА НА ПРОЧНОСТЬ
Методические указания к выполнению лабораторной работы
Составитель Мырзин Глеб Семенович
Корректор Н.А. Московкина
Подписано в печать 12.11.10. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ № 236/2010.
Издательство Пермского государственного технического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.
Тел. (342) 219-80-33.
18