|
1 Основная формула
расчета необходимого рабочего хода осевого
компенсатора.
Осевые
компенсаторы встраиваются в прямолинейные
участки трубопроводов. Необходимое
количество компенсаторов и величину
осевого рабочего хода можно определить,
применяя следующую последовательность
шагов:
1 - Определяется общая длина L (
в метрах) прямолинейного участка
трубопровода;
2 - По марке металла
трубопровода определяется коэффициент
линейного температурного расширения. Для
примера приведена таблица:
| Материал |
Средняя разность температур
относительно 20ºС |
| 100ºС |
200ºС |
300ºС |
400ºС |
500ºС |
| Ферритная сталь |
0,0111 |
0,0121 |
0,0129 |
0,0135 |
0,0139 |
| Аустенитная сталь (1,4541) |
0,0155 |
0,0165 |
0,017 |
0,0175 |
0,018 |
| Медь (Cu) |
0,0155 |
0,016 |
0,0165 |
0,017 |
0,0175 |
| Легированный алюминийAlMg3 |
0,0237 |
0,0245 |
0,0253 |
0,0263 |
0,0272 |
Размерность величин (к),
приведённых в таблице:
(мм)/(м×градºС)
3 - Из технических условий (ТУ) на
эксплуатацию трубопровода определяется
максимальная (Tmax) и минимальная (Tmin)
температуры и определяется их разность в
градусах Цельсия;
4 - Подставляются значения,
полученные в пунктах 1,2,3 в формулу:
Получают величину общего
удлинения прямолинейного участка
трубопровода в миллиметрах;
5
- Исходя из заданного диаметра трубопровода
и рабочего давления подбирают по каталогу
компенсаторы с различными осевыми ходами (±
X);
6
- Определяют потребные количества
компенсаторов для разных ходов по формуле:
Квадратные скобки означают целую
часть от результата деления;
7 - Рассчитываются суммарные
стоимости компенсаторов для разных ходов.
Выбирается вариант с минимальной
стоимостью, если, конечно, Вы не миллионер.
i - вариант величиы
хода компенсатора;
Сi - стоимость i-того
варианта компенсатора.
Помните, что
фирмы изготовители рекомендуют иметь запас
по рабочему ходу в 15÷20%
2 Обеспечение
условий для правильной эксплуатации осевых компенсаторов.
Правильно
выбранный по рабочему ходу компенсатор,
должен правильно эксплуатироваться:
- Поперечная
устойчивость осевого компенсатора
обеспечивается правильным выбором
расстояния L1 от торца трубы до первой
скользящей или анкерной опоры:
где DN - диаметр
трубопровода.
- Расстояние LF
между линейными скользящими опорами,
установленными в промежутке между
компенсатором и анкерным закреплением
трубопровода, выбирается (естественно)
исходя из допустимой нагрузки на
выбранный тип скользящих опор и из
условия поперечной устойчивости отрезка
трубы между двумя опорами.
Расстояние, обеспечивающее поперечную
устойчивость трубы можно определить из
номограммы:
Для LF выбирается
наименьшее значение из расчета по
допустимой нагрузке и - условия
устойчивости.
- Обеспечение внутренней поперечной
устойчивости самого осевого компенсатора:
Компенсаторы, работающие в
трубопроводах высокого давления и больших
диаметров испытывают действие
встречных сжимающих сил. Если эти силы
несоосны или направлены под углом друг к
другу, то возникает либо пара сил, корёжущая
компенсатор (несоосность), - либо изгибает
ось компенсатора, что приводит к "выпучиванию"
компенсатора "вбок".
Для обеспечения угловой
соосности ставится дополнительная опора,
делящая смежный с компенсатором отрезок LF
(определённый выше) пополам. Это
уменьшает смежные с компенсатором прогибы
от собственного веса отрезков трубопровода
до величин, дающих допустимые угловые
отклонения осей труб у компенсатора.
Вышесказанное иллюстрируется картинками:
 |
 |
|
Опора направляющей
непосредственно возле компенсатора |
Опоры
линейных и стаьилизирующих
направляющих |
3 Компенсаторы с
силовой разгрузкой.
Если компенсатор расположен между
двумя анкерными опорами,то осевые силы,
равные:
где (р) - давление в
трубопроводе;
(S) - площадь
сечения трубопровода,
возникающие из за давления в
трубопроводе и растягивающие
компенсатор, воспринимаются и
нейтрализуются анкерными опорами.
Сам компенсатор так же
является генератором дополнительной
силы, действующей на опоры и равной:
где (Smax) -
площадь сечения по гребню волны
сильфонной части компенсатора.
Суммарная
сила, действующая на опоры равна:
Эта
сила достигает значительных ( от единиц
до десятков тонн) величин для
трубопроводов больших диаметров.
Если по каким либо причинам невозможна
установка анкерных опор, способных
воспринять такие нагрузки, то можно
использовать "саморазгруженный"
компенсатор (см. рис. ниже). Он хорошо
компенсирует температурные удлинения
труб, и нейтрализует "распор" труб из
за давления в трубопроводе.
Идея такого компенсирования
заключена в размещении в полости
трубопровода герметичного сильфонного
цилиндра, ограниченного с торцев
прочными обечайками, который под
действием давления не растягивается, а
сжимается. К двум обечайкам
присоединяются концы трубопровода.
С одной стороны, силы давления
"упирающиеся" в торцевые стенки
трубопровода, пытаются растянуть
компенсатор, с другой - те же силы, "упираясь"
с двух сторон в обечайки внутреннего
сильфонного цилиндра, пытаются его сжать.
При равенстве площадей "упора"
разнонаправленные силы в точности
компенсируют друг друга при любых
давлениях в трубопроводе.
Фирма Witzenmann имеет типовой ряд
таких компенсаторов для давлений до 25 бар
с рабочим ходом до 400мм,
- 40 бар с рабочим ходом до 350мм
диаметров 400, 500, 600 .... 1000
мм
|
