حساب المعوضات على شكل p. حساب التمدد الحراري لخطوط الأنابيب

للتعويض عن التمدد الحراري ، تستخدم وصلات التمدد على شكل حرف U على نطاق واسع في شبكات التدفئة ومحطات الطاقة. على الرغم من عيوبها العديدة ، من بينها: أبعاد كبيرة نسبيًا (الحاجة إلى منافذ تعويضية في شبكات التدفئة مع حشية القناة) ، خسائر هيدروليكية كبيرة (مقارنة بصندوق التعبئة والمنافخ) ؛ تتميز وصلات التمدد على شكل حرف U بعدد من المزايا.

من بين المزايا ، يمكن للمرء أولاً وقبل كل شيء البساطة والموثوقية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا النوع من المعوضات هو الأكثر دراسة ووصفًا جيدًا في التعليم والمنهجية و الأدب المرجعي. على الرغم من ذلك ، غالبًا ما يكون المهندسين الشباب الذين ليس لديهم برامج متخصصة، حساب المعوضات يسبب صعوبات. هذا يرجع في المقام الأول إلى نظرية معقدة إلى حد ما ، مع وجود عدد كبيرعوامل التصحيح وللأسف مع وجود أخطاء مطبعية وعدم دقة في بعض المصادر.

يوجد أدناه تحليل مفصل لإجراءات حساب P- المعوض المجازيوفقًا لمصدرين رئيسيين ، كان الغرض منهما تحديد الأخطاء المطبعية وعدم الدقة المحتملة ، وكذلك مقارنة النتائج.

يقترح الحساب النموذجي للمعوضات (الشكل 1 ، أ)) ، الذي اقترحه معظم المؤلفين ، إجراءً يعتمد على استخدام نظرية كاستيليانو:

أين: يو- الطاقة الكامنة لتشوه المعوض ، ه- معامل مرونة مادة الأنابيب ، ي- لحظة محورية من القصور الذاتي لقسم المعوض (الأنبوب) ،

أين: س- سمك جدار المخرج ،

د ن- القطر الخارجي للمخرج ؛

م- لحظة الانحناء في قسم المعوض. هنا (من حالة التوازن ، الشكل 1 أ)):

م = ف ذ إكس بي x ص + م 0 ; (2)

إل- الطول الكامل للمعوض ، ي x- لحظة محورية من القصور الذاتي للمعوض ، ي س ص- لحظة الطرد المركزي من القصور الذاتي للمعوض ، س x- لحظة ثابتة للمعوض.

لتبسيط الحل ، يتم نقل محاور الإحداثيات إلى مركز الثقل المرن (محاور جديدة Xs, نعم)، ومن بعد:

س x = 0 ، ي س ص = 0.

من (1) نحصل على قوة الارتداد المرنة Px:

يمكن تفسير الإزاحة على أنها القدرة التعويضية للمعوض:

أين: ب ر- معامل التمدد الحراري الخطي (1.2x10 -5 1 / deg للفولاذ الكربوني) ؛

ر ن- درجة الحرارة الأولية (متوسط درجة الحرارة لأبرد فترة خمسة أيام خلال العشرين سنة الماضية) ؛

ر ل- درجة الحرارة النهائية ( درجة الحرارة القصوىالمبرد) ؛

إل uch- طول المقطع التعويضي.

بتحليل الصيغة (3) ، يمكننا أن نستنتج أن أكبر صعوبة تكمن في تحديد لحظة القصور الذاتي ي XS، خاصة أنه من الضروري أولاً تحديد مركز ثقل المعوض (مع ذ س). يقترح المؤلف بشكل معقول استخدام صيغة تقريبية ، طريقة الرسمتعريفات ي XSمع مراعاة معامل الصلابة (كرمان). ك:

يتم تحديد التكامل الأول فيما يتعلق بالمحور ذ، الثانية بالنسبة للمحور ذ س(رسم بياني 1). يتم رسم محور المعوض على ورق مليمتر للقياس. جميع المعوضات المنحنية إلتنقسم إلى عدة أقسام س أنا. المسافة من مركز المقطع إلى المحور ذ أناتقاس بالمسطرة.

تم تصميم معامل الصلابة (كرمانا) ليعكس التأثير المثبت تجريبياً للتسطيح الموضعي المقطع العرضيالانحناءات أثناء الانحناء ، مما يزيد من قدرتها على التعويض. في وثيقة معياريةيتم تحديد معامل كرمان من خلال صيغ تجريبية مختلفة عن تلك الواردة في ،. عامل الصلابة كتستخدم لتحديد الطول المصغر إل prdعنصر القوس ، والذي يكون دائمًا أكبر من طوله الفعلي ل جي. في المصدر معامل كرمان للانحناءات المنحنية:

حيث: l - خاصية الانحناء.

هنا: ص- منحنى نصف قطرها.

أين: ب- زاوية التراجع (بالدرجات).

بالنسبة للانحناءات الملحومة والمنحنية القصيرة ، يقترح المصدر استخدام تبعيات أخرى لتحديدها ك:

أين: ح- خصائص الانحناءات الملحومة والمختومة.

هنا: R e هو نصف القطر المكافئ للكوع الملحوم.

بالنسبة للفروع من ثلاثة وأربعة قطاعات ب = 15 درجة ، بالنسبة للفرع المستطيل المكون من قطاعين ، يُقترح أخذ ب = 11 درجة.

وتجدر الإشارة إلى أنه في معامل ك ? 1.

تنص الوثيقة التنظيمية RD 10-400-01 على الإجراء التالي لتحديد معامل المرونة ل ص * :

أين ل ص- معامل المرونة دون مراعاة قيود تشوه نهايات المقطع المنحني من خط الأنابيب ؛ o - معامل مع مراعاة قيد التشوه في نهايات المقطع المنحني.

في هذه الحالة ، إذا ، فإن معامل المرونة يساوي 1.0.

قيمة ل صيتم تحديده من خلال الصيغة:

هنا P - الضغط الداخلي الزائد ، MPa ؛ Et - معامل مرونة المادة عند درجة حرارة التشغيل، الآلام والكروب الذهنية.

يمكن إثبات أن معامل المرونة ل ص * سيكون أكبر من واحد ، لذلك ، عند تحديد الطول المخفض للصنبور وفقًا لـ (7) ، من الضروري أخذ قيمته المتبادلة.

للمقارنة ، دعنا نحدد مرونة بعض الحنفيات القياسية وفقًا لـ OST 34-42-699-85 ، عند الضغط الزائد ص= 2.2 ميجا باسكال ووحدة ه ر\ u003d 2x 10 5 ميجا باسكال. تم تلخيص النتائج في الجدول أدناه (الجدول رقم 1).

عند تحليل النتائج التي تم الحصول عليها ، يمكننا أن نستنتج أن إجراء تحديد معامل المرونة وفقًا لـ RD 10-400-01 يعطي نتيجة أكثر "صرامة" (مرونة أقل في الانحناء) ، مع مراعاة بالإضافة إلى ذلك الضغط الزائدفي خط الأنابيب ومعامل مرونة المادة.

لحظة القصور الذاتي للمعوض على شكل حرف U (الشكل 1 ب)) بالنسبة للمحور الجديد ذ س ي XSيحدد بالطريقة الآتية :

أين: إل إلخ- تقليل طول محور المعوض ،

ذ س- تنسيق مركز ثقل المعوض:

أقصى لحظة الانحناء م الأعلى(صالح في الجزء العلوي من المعوض):

أين ح- إزاحة المعوض طبقاً للشكل 1 ب):

ع = (م + 2) ص.

يتم تحديد الحد الأقصى من الضغط في قسم جدار الأنبوب بالصيغة:

حيث: m1 - عامل التصحيح (عامل الأمان) مع مراعاة زيادة الضغوط على المقاطع المثنية.

للانحناءات المنحنية ، (17)

للانحناءات الملحومة. (الثامنة عشر)

دبليو- لحظة مقاومة قسم الفرع:

الإجهاد المسموح به (160 ميجا باسكال للمعوضات المصنوعة من الفولاذ 10G 2S ، St 3sp ؛ 120 ميجا باسكال للفولاذ 10 ، 20 ، St 2sp).

أود أن أشير على الفور إلى أن عامل الأمان (التصحيح) مرتفع جدًا وينمو مع زيادة قطر خط الأنابيب. على سبيل المثال ، بالنسبة للكوع بزاوية 90 درجة - 159x6 OST 34-42-699-85 م 1 ؟ 2.6 ؛ للثني 90 درجة - 630 × 12 OST 34-42-699-85 م 1 = 4,125.

الصورة 2.

في وثيقة النظام الأساسي ، يتم حساب القسم باستخدام معوض على شكل حرف U ، انظر الشكل 2 ، وفقًا للإجراء التكراري:

هنا يتم تعيين المسافات من محور المعوض إلى الدعامات الثابتة. إل 1 و إل 2 مرة أخرى فيوالمغادرة عازمة ن.في عملية التكرار في كلتا المعادلتين ، يجب على المرء أن يحقق أنه يصبح متساويًا ؛ من زوج من القيم ، يتم أخذ الأكبر = ل 2. ثم يتم تحديد الإزاحة المرغوبة للمعوض ح:

تمثل المعادلات مكونات هندسية ، انظر الشكل 2:

مكونات قوى الطرد المرنة ، 1 / م 2:

لحظات من القصور الذاتي حول المحاور المركزية x، y.

معلمة القوة أكون:

[y sk] - جهد التعويض المسموح به ،

يتم تحديد جهد التعويض المسموح به [y sk] لخطوط الأنابيب الواقعة في مستوى أفقي بواسطة الصيغة:

بالنسبة لخطوط الأنابيب الموجودة في مستوى عمودي وفقًا للصيغة:

حيث: - الإجهاد المسموح به المقنن عند درجة حرارة التشغيل (للصلب 10G 2S - 165 ميجا باسكال عند 100 °؟ t؟ 200 ° ، للصلب 20-140 ميجا باسكال عند 100 °؟ t؟ 200 °).

د- القطر الداخلي،

وتجدر الإشارة إلى أن المؤلفين لم يتمكنوا من تجنب الأخطاء المطبعية وعدم الدقة. إذا استخدمنا عامل المرونة ل ص * (9) في الصيغ لتحديد الطول المخفض ل إلخ(25) ، إحداثيات المحاور المركزية ولحظات القصور الذاتي (26) ، (27) ، (29) ، (30) ، ثم يتم الحصول على نتيجة أقل من الواقع (غير صحيحة) ، لأن معامل المرونة ل ص * وفقًا لـ (9) أكبر من واحد ويجب ضربها بطول الانحناءات. دائمًا ما يكون الطول المحدد للانحناءات أكبر من طولها الفعلي (وفقًا لـ (7)) ، عندها فقط ستكتسب مرونة إضافية وقدرة تعويضية.

لذلك ، من أجل تصحيح إجراء تحديد الخصائص الهندسية وفقًا لـ (25) و (30) ، من الضروري استخدام القيمة المتبادلة ل ص *:

ل ص * = 1 / ك ص *.

في مخطط تصميم الشكل 2 ، تم إصلاح دعامات المعوض (تشير "الصلبان" عادةً إلى الدعامات الثابتة (GOST 21.205-93)). هذا يمكن أن يحرك "الآلة الحاسبة" لحساب المسافات إل 1 ، لام 2 من الدعامات الثابتة ، أي مراعاة طول قسم التوسيع بأكمله. من الناحية العملية ، غالبًا ما تكون الحركات الجانبية للدعامات المنزلقة (المتحركة) لقسم خط الأنابيب المجاور محدودة ؛ من هذه المنقولة ، ولكن محدودة في الحركة العرضية للدعامات ، وينبغي حساب المسافات إل 1 ، لام 2 . إذا كانت الحركات العرضية لخط الأنابيب على طول الطول بالكامل من الدعم الثابت إلى الدعم الثابت غير محدودة ، فهناك خطر من خروج أقسام خط الأنابيب الأقرب إلى المعوض من الدعامات. لتوضيح هذه الحقيقة ، يوضح الشكل 3 نتائج الحساب لـ تعويض درجة الحرارةموقع خط الأنابيب الرئيسي Du 800 مصنوع من الفولاذ 17G 2S ، بطول 200 متر ، فرق درجة الحرارة من - 46 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية في برنامج MSC Nastran. الحد الأقصى للحركة العرضية للنقطة المركزية للمعوض هو 1.645 متر ، وهناك خطر إضافي يتمثل في السقوط من دعامات خط الأنابيب وهو ممكن أيضًا بمطرقة مائية. لذا فإن القرار بشأن الأطوال إل 1 ، لام 2 يجب أن يؤخذ بحذر.

تين. 3.

أصل المعادلة الأولى في (20) غير واضح تمامًا. علاوة على ذلك ، من حيث البعد ، هذا ليس صحيحًا. بعد كل شيء ، بين قوسين تحت علامة المعامل ، تتم إضافة القيم ص Xو ص ذ (ل 4 +…) .

يمكن إثبات صحة المعادلة الثانية في (20) على النحو التالي:

من أجل ، من الضروري أن:

هذا صحيح إذا وضعنا

لحالة خاصة إل 1 = لام 2 ، ر ذ =0 ، باستخدام (3) ، (4) ، (15) ، (19) ، يمكن الوصول إلى (36). من المهم ملاحظة ذلك في التدوين في ص = ذ س .

للحسابات العملية ، سأستخدم المعادلة الثانية في (20) في شكل أكثر دراية وملاءمة:

حيث A 1 \ u003d A [y ck].

في حالة خاصة عندما إل 1 = لام 2 ، ر ذ =0 (المعوض المتماثل):

تتمثل المزايا الواضحة لهذه التقنية مقارنةً بها في تنوعها الكبير. يمكن أن يكون المعوض في الشكل 2 غير متماثل ؛ تسمح المعيارية بإجراء حسابات المعوضات ليس فقط لشبكات التدفئة ، ولكن أيضًا لخطوط الأنابيب الهامة ضغط مرتفع، والتي هي في سجل RosTechNadzor.

دعونا ننفق تحليل مقارننتائج حساب المعوضات على شكل حرف U وفقًا للطرق. لنقم بتعيين البيانات الأولية التالية:

أ) لجميع المعوضات: المواد - الصلب 20 ؛ P = 2.0 ميجا باسكال ؛ ه ر\ u003d 2x 10 5 ميجا باسكال ؛ تي 200 درجة ؛ التحميل - التمدد الأولي ؛ الانحناءات المثنية وفقًا لـ OST 34-42-699-85 ؛ توجد المعوضات أفقياً ، من الأنابيب ذات الفراء. معالجة؛
ب) مخطط التصميممع تسميات هندسية طبقًا للشكل 4 ؛

الشكل 4.

ج) سنلخص الأحجام القياسية للمعوضات في الجدول رقم 2 مع نتائج الحسابات.

أكواع وأنابيب المعوض ، D n H s ، mm	الحجم ، انظر الشكل 4	ما قبل التمدد ، م	أقصى ضغط ، MPa	الإجهاد المسموح به ، MPa
			وفقا ل	وفقا ل	وفقا ل	وفقا ل

أهلا! عند تسخينها ، تميل خطوط أنابيب نظام الإمداد الحراري إلى الإطالة. ويعتمد مقدار الزيادة في الطول على أبعادها الأولية ، وعلى المادة التي صنعت منها ، وعلى درجة حرارة المادة المنقولة عبر خط الأنابيب. التغيير المحتمل الأبعاد الخطيةيمكن أن تؤدي خطوط الأنابيب إلى تدمير الوصلات الملولبة ذات الحواف والملحومة وإتلاف العناصر الأخرى. بالطبع ، عند تصميم خطوط الأنابيب ، يؤخذ في الاعتبار أنها تطول عند تسخينها وتقصيرها عند حدوث درجات حرارة منخفضة.

التعويض الذاتي لأنابيب التدفئة وعناصر التعويض الإضافية

توجد ظاهرة كهذه في مجال الإمداد الحراري كتعويض ذاتي. يُفهم هذا على أنه قدرة خط الأنابيب على التعويض بشكل مستقل ، دون مساعدة من الأجهزة والتركيبات الخاصة ، عن تلك التغييرات في الأبعاد التي تحدث نتيجة للتعرض الحراري ، بسبب مرونة الشكل المعدني والهندسي. التعويض الذاتي ممكن فقط في حالة وجود انحناءات أو منعطفات في نظام خطوط الأنابيب. ولكن ليس من الممكن دائمًا أثناء التصميم والتركيب إنشاء عدد كبير من هذه الآليات التعويضية "الطبيعية". في مثل هذه الحالات ، من المهم التفكير في إنشاء وتركيب معوضات إضافية. هم من الأنواع التالية:

على شكل حرف U

عدسة؛

صناديق حشو

تموجي.

طرق تصنيع وصلات التمدد على شكل حرف U.

في هذه المقالة ، سوف نتحدث بالتفصيل عن المعوضات على شكل حرف U ، والتي تعد الأكثر شيوعًا إلى حد بعيد. يمكن استخدام هذه المنتجات ، المغطاة بأغماد البولي إيثيلين ، في جميع أنواع خطوط أنابيب العمليات. في الواقع ، إنها إحدى طرق التعويض الذاتي - يتم إنشاء العديد من الانحناءات على شكل الحرف "P" في مقطع قصير ، ثم يستمر خط الأنابيب في السير في خط مستقيم. هذه الهياكل على شكل حرف U مصنوعة من أنابيب منحنية صلبة ، من مقاطع الأنابيب أو الانحناءات الملحومة معًا. أي أنها مصنوعة من نفس المادة ، من نفس درجة الفولاذ مثل الأنابيب.

من الأكثر اقتصادا ثني وصلات التمدد من أنبوب واحد. ولكن إذا كان الطول الإجمالي للمنتج أكثر من 9 أمتار ، فيجب أن تتكون من جزأين أو ثلاثة أو سبعة أجزاء.

إذا كان المعوض يحتاج إلى أن يكون من اثنين الأجزاء المكونة، ثم يقع التماس على ما يسمى المتراكمة.

يفترض التصميم المكون من ثلاثة أجزاء أن "الجزء الخلفي" المنحني للمنتج سيتم إنشاؤه من قطعة واحدة من الأنبوب ، ثم يتم لحام ثنيتين مستقيمتين به.

عندما يكون هناك سبعة أجزاء ، يجب أن تكون أربعة منها عبارة عن أكواع ، ويجب أن تكون الأجزاء الثلاثة المتبقية عبارة عن فوهات.

من المهم أيضًا أن تتذكر أن نصف قطر الانحناء للانحناءات عند تحضير وصلات التمدد من الأجزاء المستقيمة يجب أن يكون مساويًا لأربعة أقطار خارجية للأنبوب. يمكن التعبير عن ذلك بالصيغة البسيطة التالية: R = 4D.

بغض النظر عن عدد الأجزاء التي يتكون منها المعوض الموصوف ، فمن المستحسن دائمًا وضع اللحام على جزء مستقيم من المخرج ، والذي سيكون مساويًا لقطر الأنبوب (ولكن ليس أقل من 10 سم). ومع ذلك ، هناك أيضًا انحناءات شديدة الانحدار ، حيث لا توجد عناصر مباشرة على الإطلاق - في هذه الحالة ، يمكنك الخروج عن القاعدة المذكورة أعلاه.

مزايا وعيوب المنتجات المعنية

المعوضات من هذا النوعيوصي الخبراء باستخدام خطوط الأنابيب ذات القطر الصغير - حتى 600 ملم. المقاطع التي تكون على شكل أحرف كبيرة "P" على خطوط الأنابيب هذه ، في حالة حدوث أي اهتزازات ، تعمل على ترطيبها بشكل فعال عن طريق تغيير موضعها على طول المحور الطولي. هذا ، كما كان ، لا يسمح للاهتزازات "بالتحرك" بشكل أكبر على طول مفتاح التسخين. في خطوط الأنابيب التي تتطلب تفكيكًا لتنظيفها ، تم تجهيز المعوضات على شكل حرف U بالإضافة إلى ذلك بأجزاء متصلة على الفلنجات.

تعتبر المنتجات على شكل حرف U جيدة لأنها لا تحتاج إلى التحكم أثناء التشغيل. وهذا ما يميزهم عن منتجات الغدة التي تتطلب غرف فرعية خاصة للصيانة. ومع ذلك ، بالنسبة لترتيب المعوضات على شكل حرف U ، يلزم وجود بعض المساحة ، وفي مدينة كثيفة السكان لا توجد دائمًا.

المعوضون قيد النظر ، بالطبع ، ليس لديهم مزايا فقط ، ولكن أيضًا عيوب. أكثرها وضوحا هو هذا - يتم استهلاك الأنابيب بشكل إضافي لتصنيع وصلات التمدد ، وهي تكلف المال. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي تركيب هذه المعوضات إلى زيادة المقاومة الكلية لحركة سائل التبريد. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز هذه المعوضات بحجمها الكبير والحاجة إلى دعم خاص.

حسابات وصلات التمدد على شكل حرف U

في روسيا ، لا تزال معلمات المعوضات على شكل حرف U غير موحدة. يتم إنتاجها وفقًا لاحتياجات المشروع ووفقًا للبيانات المحددة في هذا المشروع (النوع ، الأبعاد ، القطر ، المادة ، إلخ). لكن مع ذلك ، ليس من الضروري ، بالطبع ، تحديد أبعاد المعوض على شكل حرف U بشكل عشوائي. سوف تساعد الحسابات الخاصة في معرفة أبعاد المعوض التي ستكون كافية للتعويض عن تشوهات مصدر التسخين الرئيسي بسبب تغيرات درجة الحرارة.

في مثل هذه الحسابات ، كقاعدة عامة ، وفقا للشروط:

خط أنابيب مصنوع من أنابيب فولاذية;

يتدفق الماء أو البخار من خلاله ؛

لا يتجاوز الضغط داخل خط الأنابيب 16 بار ؛

لا تزيد درجة حرارة بيئة العمل عن 2000 درجة مئوية

المعوضات متناظرة ، طول ذراع واحد يساوي طول الذراع الثانية ؛

خط الأنابيب في الوضع الأفقي;

لا يتأثر خط الأنابيب بضغط الرياح والأحمال الأخرى.

كما نرى ، هنا مأخوذة الظروف المثالية، وهذا بالطبع يجعل الأرقام النهائية مشروطة وتقريبية للغاية. لكن مثل هذه الحسابات لا تزال تجعل من الممكن تقليل مخاطر تلف خط الأنابيب أثناء التشغيل.

وإضافة أخرى أكثر أهمية. عند حساب التغيير في خط الأنابيب تحت تأثير الحرارة ، يتم أخذ أعلى درجة حرارة للمياه أو البخار المنقول كأساس ودرجة الحرارة بيئة، على العكس من ذلك ، تم تعيين الحد الأدنى.

تجميع فواصل التمدد

من الضروري تجميع وصلات التمدد على حامل أو على منصة صلبة مسطحة تمامًا ، والتي سيكون من المناسب القيام بأعمال اللحام والتعديل عليها. عند بدء العمل ، تحتاج إلى رسم محور المقطع P المستقبلي بدقة وتثبيت منارات التحكم لعناصر المعوض.

بعد عمل المعوضات ، يجب عليك أيضًا التحقق من أبعادها - يجب ألا يتجاوز الانحراف عن الخطوط المقصودة أربعة ملليمترات.

يتم تحديد مكان المعوضات على شكل حرف U عادةً باستخدام الجانب الأيمنأنبوب الحرارة (عند النظر إليه من مصدر الحرارة إلى نقطة النهاية). إذا لم تكن هناك مساحة ضرورية على اليمين ، فمن الممكن (ولكن كاستثناء فقط) ترتيب رحلة للمعوض على اليسار دون تغيير أبعاد التصميم الإجمالية. مع مثل هذا الحل ، سيكون هناك خط أنابيب عودة من الخارج ، وستكون أبعاده أكبر قليلاً من تلك المطلوبة وفقًا للحسابات الأولية.

يؤدي بدء المبرد دائمًا إلى حدوث ضغط كبير في الأنابيب المعدنية. للتعامل معها ، يجب تمديد مفصل التمدد على شكل حرف U إلى أقصى حد أثناء التثبيت - سيؤدي ذلك إلى زيادة فعاليته. تتم عملية التمدد بعد تثبيت وتثبيت الدعامات على جانبي المعوض. يجب أن يظل خط الأنابيب أثناء التمدد في مناطق اللحام إلى الدعامات ثابتًا بشكل صارم. يتم شد مفاصل التمدد على شكل حرف U اليوم بمساعدة الرافعات والرافعات والأجهزة المماثلة الأخرى. يجب الإشارة إلى قيمة التمدد الأولي للعنصر التعويضي (أو قيمة ضغطه) في جواز السفر لوثائق التسخين الرئيسية ووثائق المشروع.

إذا كان من المخطط ترتيب عناصر على شكل حرف U في مجموعات على عدة خطوط أنابيب تعمل بالتوازي ، فسيتم استبدال التمدد بإجراء مثل تمديد الأنابيب في حالة "باردة". يتضمن هذا الخيار أيضًا إجراءً خاصًا لإجراءات التثبيت. في هذه الحالة ، يجب أولاً تثبيت المعوض على الدعامات والمفاصل الملحومة.

ولكن في الوقت نفسه ، يجب أن تظل هناك فجوة في إحدى المفاصل ، والتي تتوافق مع الامتداد المحدد للمعوض P. من أجل تجنب انخفاض القدرة التعويضية للمنتج ومنع التشوهات ، يجب استخدام مفصل للتوتر ، والذي سيكون موجودًا من محور تناظر المعوض على مسافة 20 إلى 40 أقطار الأنابيب.

تركيب الدعامات

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى تركيب دعامات المعوضات P. يجب تركيبها بحيث يتحرك خط الأنابيب فقط على طول المحور الطولي ولا شيء غير ذلك. في هذه الحالة ، سيتحمل المعوض جميع الاهتزازات الطولية الناتجة.

اليوم ، بالنسبة لمعوض P واحد ، من الضروري تثبيت ثلاثة دعامات عالية الجودة على الأقل. يجب وضع اثنين منهم تحت تلك الأقسام من المعوض المتصل بخط الأنابيب الرئيسي (أي تحت العودين الرأسيين للحرف "P"). من الممكن أيضًا تركيب دعامات على خط الأنابيب نفسه بالقرب من المعوض. علاوة على ذلك ، يجب ألا تقل المسافة بين حافة الدعم والمفصل الملحوم عن نصف متر. يتم إنشاء دعامة أخرى أسفل الجزء الخلفي من المعوض (العصا الأفقية بالحرف "P") ، كقاعدة عامة ، على تعليق خاص.

إذا كان منحدر التسخين الرئيسي ، فيجب تحديد موقع الأجزاء الجانبية للعناصر على شكل حرف U بدقة وفقًا للمستوى (أي يجب مراعاة المنحدر). في معظم الحالات ، يتم تثبيت وصلات التمدد على شكل الحرف "P" أفقيًا. إذا تم تثبيت المعوض في وضع رأسي في الأسفل ، فيجب تنظيم نظام صرف مناسب.

ما هي البيانات حول المعوضات التي يجب إدخالها في جواز السفر الرئيسي للتدفئة؟

عند الانتهاء من تركيب المعوض على شكل حرف U ، يتم إدخال المعلومات التالية في جواز سفر خط الأنابيب الحرارية:

المعلمات التقنية للمعوض والشركة المصنعة وسنة الإنتاج ؛

المسافة بين الدعامات والتعويض الناتج ومقدار التمدد ؛

درجة الحرارة المحيطة خلال الفترة التي تم فيها تنفيذ الأعمال وتاريخ التركيب.

فيما يتعلق ، على سبيل المثال ، القدرة التعويضية منتج على شكل حرف U.، ثم له اعتماد واضح على العرض ، على نصف قطر الانحناءات والتراكمات.

حساب المعوضات

يتم تنفيذ التثبيت الثابت لخطوط الأنابيب لمنع إزاحتها التلقائية أثناء الاستطالة. ولكن في حالة عدم وجود أجهزة تدرك استطالة خطوط الأنابيب بين التركيبات الثابتة ، فهناك الفولتية العاليةقادرة على تشويه وتدمير الأنابيب. يتم تعويض تمديدات الأنابيب أجهزة مختلفةيمكن تقسيم مبدأ التشغيل إلى مجموعتين: 1) الأجهزة الشعاعية أو المرنة التي تدرك استطالة الأنابيب الحرارية عن طريق الانحناء (المسطح) أو الالتواء (المكاني) المقاطع المنحنية للأنابيب أو ثني الحشوات المرنة الخاصة أشكال متعددة؛ 2) الأجهزة المحورية من الأنواع المنزلقة والمرنة ، والتي يتم فيها إدراك الاستطالات عن طريق الحركة التلسكوبية للأنابيب أو ضغط الحشوات الزنبركية.

أجهزة التعويض المرنة هي الأكثر شيوعًا. يتم تحقيق أبسط تعويض من خلال المرونة الطبيعية للانعطاف لخط الأنابيب نفسه ، بزاوية لا تزيد عن 150 درجة.

يمكن استخدام أنابيب الرفع والخفض للتعويض الطبيعي ، ولكن لا يمكن دائمًا توفير التعويض الطبيعي. يجب معالجة جهاز المعوضات الاصطناعية فقط بعد استخدام جميع إمكانيات التعويض الطبيعي.

في المقاطع المستقيمة ، يتم حل تعويض استطالات الأنابيب عن طريق وصلات التمدد المرنة الخاصة ذات التكوينات المختلفة. تتميز وصلات التمدد على شكل قيثارة ، خاصة مع الطيات ، لجميع وصلات التمدد المرنة بأكبر قدر من المرونة ، ولكن نظرًا لزيادة تآكل المعدن في الطيات وزيادة المقاومة الهيدروليكية ، نادرًا ما يتم استخدامها. تعتبر مفاصل التمدد على شكل حرف U ذات الركبتين الملحومة والناعمة أكثر شيوعًا ؛ يتم استخدام وصلات التمدد على شكل حرف U مع الطيات ، مثل تلك التي على شكل قيثارة ، بشكل أقل للأسباب المذكورة أعلاه.

تتمثل ميزة وصلات التمدد المرنة في أنها لا تحتاج إلى صيانة ولا يلزم وجود غرف لتركيبها في منافذ. بالإضافة إلى ذلك ، تنقل وصلات التمدد المرنة تفاعلات الدفع فقط إلى الدعامات الثابتة. تشمل عيوب المعوضات المرنة: زيادة المقاومة الهيدروليكية ، وزيادة استهلاك الأنابيب ، والأبعاد الكبيرة ، مما يجعل من الصعب استخدامها في التمديد الحضري عندما يكون الطريق مشبعًا بالمرافق الحضرية تحت الأرض.

معوضات العدسة تنتمي إلى مفاصل التمدد المحوريةنوع مرن. يتم تجميع المعوض عن طريق اللحام من نصف العدسات المصنوعة عن طريق الختم من الفولاذ عالي القوة ذي الصفائح الرقيقة. قدرة التعويض لنصف العدسة الواحدة هي 5-6 مم. في تصميم المعوض ، يُسمح بدمج 3-4 عدسات ، أكثرغير مرغوب فيه بسبب فقدان المرونة وانتفاخ العدسات. تسمح كل عدسة بالحركة الزاوية للأنابيب حتى 2-3 درجات ، لذلك يمكن استخدام معوضات العدسة عند وضع شبكات على دعامات معلقة تؤدي إلى حدوث تشوهات كبيرة في الأنابيب.

يتم إنشاء تعويض محوري من النوع المنزلق بواسطة معوضات صندوق الحشو. حتى الآن ، تم استبدال هياكل الحديد الزهر المتقادمة على الوصلات ذات الحواف عالميًا بهيكل فولاذي ملحوم خفيف وقوي وسهل التصنيع كما هو موضح في الشكل 5.2.

الشكل 5.2. معوض صندوق حشو ملحوم من جانب واحد مشفه: 1 - شفة ضغط ؛ 2 - grundbuksa ؛ 3 - تعبئة الغدة ؛ 4 - كونتر بوكس 5 - زجاج 6 - الجسم 7 - قطر الانتقال

يتم تحديد تعويضات امتدادات خطوط الأنابيب بدرجة حرارة متوسطة تزيد عن + 50 درجة مئوية. تحدث عمليات الإزاحة الحرارية للأنابيب الحرارية بسبب الاستطالة الخطية للأنابيب أثناء التسخين.

من أجل التشغيل الخالي من المتاعب لشبكات التدفئة ، من الضروري أن تكون الأجهزة التعويضية مصممة لتحقيق أقصى استطالة لخطوط الأنابيب. بناءً على ذلك ، عند حساب الاستطالات ، يُفترض أن تكون درجة حرارة سائل التبريد القصوى ، ودرجة الحرارة المحيطة - الدنيا والمساوية: 1) درجة حرارة تصميم الهواء الخارجي عند تصميم التدفئة - لوضع الشبكات فوق سطح الأرض في الهواء الطلق؛ 2) درجة حرارة الهواء المقدرة في القناة - لتمديد القنوات للشبكات ؛ 3) درجة حرارة التربة في عمق أنابيب الحرارة بدون مجاري الهواء عند تصميم درجة حرارة الهواء الخارجي لتصميم التدفئة.

لنقم بحساب المعوض على شكل حرف U ، والذي يقع بين دعامتين ثابتتين ، في القسم 2 من شبكة التدفئة بطول 62.5 مترًا وأقطار الأنبوب: 194x5 ملم.

الشكل 5.3 رسم تخطيطي لمعوض على شكل حرف U.

دعونا نحدد استطالة حراريةخط الأنابيب حسب الصيغة:

حيث ب - يتم أخذ معامل الاستطالة الخطية للأنابيب الفولاذية اعتمادًا على درجة الحرارة ، في المتوسط \ u200b \ u200b = 1.2 × 10 -5 م / درجة مئوية ؛ ر - درجة حرارة المبرد؟ С ؛ ر 0 \ u003d -28 درجة مئوية - درجة الحرارة المحيطة.

مع الأخذ بعين الاعتبار الإطالة المسبقة عند الاستطالة الكاملة بنسبة 50٪:

باستخدام الطريقة الرسومية ، مع معرفة الاستطالة الحرارية ، يتم تحديد قطر الأنبوب من الرسم البياني ، وطول كتف المعوض على شكل حرف U ، وهو 2.4 متر.

تنطبق وثيقة التوجيه هذه على خطوط الأنابيب الفولاذية لشبكات تسخين المياه بضغط تشغيل يصل إلى 2.5 ميجا باسكال ودرجة حرارة تشغيل تصل إلى 200 درجة مئوية وخطوط أنابيب بخار بضغط تشغيل يصل إلى 6.3 ميجا باسكال ودرجة حرارة تشغيل تصل إلى تصل إلى 350 درجة مئوية ، مثبتة على دعامات (فوق الأرض وفي قنوات مغلقة) ، وكذلك قنية في الأرض. يوفر RD تحديد سماكة جدار الانحناءات ، المحملات والوصلات من حالة ضمانها السمة للشئمن عمل الضغط الداخلي ، وكذلك تقييم القوة الساكنة والدورية لخط الأنابيب.

قصاصة -85

عند حساب الدعامات ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار عمق تجميد التربة أو ذوبانها ، وتشوه التربة (الرفع والهبوط) ، وكذلك التغييرات المحتملة في خصائص التربة (في حدود إدراك الحمل) اعتمادًا على الوقت من السنة ، نظام درجة الحرارة، الصرف الصحي أو إغراق المناطق المجاورة للطريق ، وظروف أخرى. 8.43. يجب تحديد الأحمال على الدعامات الناتجة عن تأثيرات الرياح والتغيرات في طول خطوط الأنابيب تحت تأثير الضغط الداخلي والتغيرات في درجة حرارة جدران الأنابيب اعتمادًا على النظام المعتمد لوضع وتعويض التشوهات الطولية لـ خطوط الأنابيب ، مع مراعاة مقاومة حركة خط الأنابيب على الدعامات.

حساب المعوضات على شكل حرف U.

للتعويض عن التمدد الحراري ، تستخدم وصلات التمدد على شكل حرف U على نطاق واسع في شبكات التدفئة ومحطات الطاقة.

على الرغم من عيوبها العديدة ، من بينها: أبعاد كبيرة نسبيًا (الحاجة إلى منافذ تعويضية في شبكات التدفئة مع حشية القناة) ، خسائر هيدروليكية كبيرة (مقارنة بصندوق التعبئة والمنافخ) ؛ تتميز وصلات التمدد على شكل حرف U بعدد من المزايا.

من بين المزايا ، يمكن للمرء أولاً وقبل كل شيء البساطة والموثوقية.

حساب المعوض على شكل حرف U.

قطر الأنبوب مع الانحناءات المثنية بنصف قطر R = 1 م.

المغادرة l = 5 م ؛ درجة حرارة سائل التبريد t \ u003d 150 درجة مئوية ، ودرجة الحرارة داخل الحجرة t vk. = 19.6 درجة مئوية ؛ إضافة إجهاد التعويض المسموح به في خط الأنابيب = 110 ميجا باسكال. أنظمة التدفئة و التدفئة المركزيةهم رابط مهم في اقتصاد الطاقة والمعدات الهندسية للمدن والمناطق الصناعية.

الأنابيب هي الخيار الأفضل

تصميم خطوط الأنابيبمن مادة البولي بروبيلين لأنظمة إمداد الماء البارد والساخن وفقًا للوائح ارقام المبانيوقواعد (SNiP) 2.04.01 85 "الإمداد الداخلي بالمياه والصرف الصحي للمباني" مع مراعاة المواصفات أنابيب البولي بروبلين.

يتم اختيار نوع الأنبوب مع مراعاة ظروف تشغيل خط الأنابيب: الضغط ودرجة الحرارة وعمر الخدمة المطلوب وعدوانية السائل المنقول. عند نقل السوائل العدوانية ، يجب تطبيق معاملات ظروف تشغيل خط الأنابيب وفقًا للجدول.

2 من CH 550 82.

يتكون الحساب الهيدروليكي لخطوط الأنابيب من PP R 80 في التحديد فقدان الضغط(أو الضغط) للتغلب على المقاومة الهيدروليكية التي تحدث في الأنبوب ، في التركيبات ، في أماكن المنعطفات الحادة والتغيرات في قطر خط الأنابيب.

فقدان الرأس الهيدروليكي في الأنبوبالتي تحددها النموجرامس.

الصفحة 7) ؛ تحسين النظام الحراري والهيدروليكي لنظام إمداد الحرارة

الانحناء ضغط التعويض الطولي عند نقطة التعلق الصلب للذراع الأصغر ب (أ) = 45.53 ميجا باسكال ضغط تعويض الانحناء الطولي عند نقطة التعلق الصلب للذراع الأكبر ب (ب) = 11.77 ميجا باسكال الانحناء ضغط التعويض الطولي عند نقطة ثني ب (ج) = 20.53 ميجا باسكال.

تم حساب نتائج البرنامج Px = 1287.88 H. عند تحديد الحمل الأفقي القياسي دعم ثابتيجب أن يؤخذ في الاعتبار: قوى الضغط الداخلي غير المتوازنة عند استخدام معوضات صندوق التعبئة ، في المناطق التي بها وقف الصمامات، التحولات ، زوايا الدوران ، بذرة ؛ يجب على المرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار قوى الاحتكاك في الدعامات المتحركة وعلى الأرض من أجل وضع القنوات ، وكذلك ردود فعل المعوضات والتعويض الذاتي.

الحساب عبر الإنترنت للمعوض على شكل حرف g

يضمن إجراء العمليات الحسابية باستخدام برامج START الموثوقية والسلامة في تشغيل أنظمة خطوط الأنابيب لأغراض مختلفة، يسهل تنسيق المشروع مع السلطات التنظيمية (Rostekhnadzor ، Glavsgosexpertiza) ، ويقلل من التكاليف والوقت للتكليف.

تم تطوير START بواسطة NTP Truboprovod LLC - منظمة الخبراءروستشنادزور. هناك شهادة مطابقة من الوكالة الفيدرالية للتنظيم الفني والمقاييس.

دكتوراه. S. B. Gorunovich ، الزعيم. مجموعة تصميم Ust-Ilimskaya CHPP

من بين المزايا ، يمكن للمرء أولاً وقبل كل شيء البساطة والموثوقية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذا النوع من المعوضات هو الأكثر دراسة ووصفًا في الأدبيات التعليمية والمنهجية والمرجعية. على الرغم من ذلك ، غالبًا ما يكون من الصعب على المهندسين الشباب الذين ليس لديهم برامج متخصصة حساب المعوضات. هذا يرجع في المقام الأول إلى نظرية معقدة نوعًا ما ، ووجود عدد كبير من عوامل التصحيح ، وللأسف ، وجود أخطاء مطبعية وعدم دقة في بعض المصادر.

يوجد أدناه تحليل مفصل لإجراءات حساب المعوض على شكل حرف U لمصدرين رئيسيين ، والغرض منه هو تحديد الأخطاء المطبعية وعدم الدقة المحتملة ، وكذلك مقارنة النتائج.

يتضمن الحساب النموذجي للمعوضات (الشكل 1 ، أ)) ، الذي اقترحه معظم المؤلفين ، إجراءً يعتمد على استخدام نظرية كاستيليانو:

;

أين: س- سمك جدار المخرج ،

د ن- القطر الخارجي للمخرج ؛

م- لحظة الانحناء في قسم المعوض. هنا (من حالة التوازن ، الشكل 1 أ)):

M = P y x - P x y + M 0 ; (2)

إل- الطول الكامل للمعوض ، ي س- لحظة محورية من القصور الذاتي للمعوض ، Jxy- لحظة الطرد المركزي من القصور الذاتي للمعوض ، س س- لحظة ثابتة للمعوض.

لتبسيط الحل ، يتم نقل محاور الإحداثيات إلى مركز الثقل المرن (محاور جديدة Xs, نعم)، ومن بعد:

S x = 0 ، J xy = 0.

من (1) نحصل على قوة الدفع المرنة ص x:

يمكن تفسير الإزاحة على أنها القدرة التعويضية للمعوض:

; (4)

أين: في- معامل التمدد الحراري الخطي (1.2x10 -5 1 / deg للفولاذ الكربوني) ؛

ر ن- درجة الحرارة الأولية (متوسط درجة الحرارة لأبرد فترة خمسة أيام خلال العشرين سنة الماضية) ؛

ر ل- درجة الحرارة النهائية (أقصى درجة حرارة للحامل) ؛

حساب L.- طول المقطع التعويضي.

بتحليل الصيغة (3) ، يمكننا أن نستنتج أن أكبر صعوبة تكمن في تحديد لحظة القصور الذاتي Jxs، خاصة أنه من الضروري أولاً تحديد مركز ثقل المعوض (مع ذ ق). يقترح المؤلف بشكل معقول استخدام طريقة بيانية تقريبية للتحديد Jxsمع مراعاة معامل الصلابة (كرمان). ك:

يتم تحديد التكامل الأول فيما يتعلق بالمحور ذ، الثانية بالنسبة للمحور ذ ق(رسم بياني 1). يتم رسم محور المعوض على ورق مليمتر للقياس. جميع المعوضات المنحنية إلتنقسم إلى عدة أقسام ∆s أنا. المسافة من مركز المقطع إلى المحور ذ أناتقاس بالمسطرة.

تم تصميم معامل الصلابة (كرمان) ليعكس التأثير المثبت تجريبيًا للتسطيح الموضعي للمقطع العرضي للانحناءات أثناء الانحناء ، مما يزيد من قدرتها على التعويض. في الوثيقة المعيارية ، يتم تحديد معامل كرمان من خلال صيغ تجريبية تختلف عن تلك الواردة في ،.

عامل الصلابة كتستخدم لتحديد الطول المصغر ال prdعنصر القوس ، والذي يكون دائمًا أكبر من طوله الفعلي ل ز. في المصدر معامل كرمان للانحناءات المنحنية:

; (6)

حيث: - خاصية المنعطف.

هنا: ص- منحنى نصف قطرها.

; (7)

أين: α - زاوية التراجع (بالدرجات).

بالنسبة للانحناءات الملحومة والمنحنية القصيرة ، يقترح المصدر استخدام تبعيات أخرى لتحديدها ك:

حيث: - خاصية الانحناء للانحناءات الملحومة والمختومة.

هنا: - نصف القطر المكافئ للانحناء الملحوم.

بالنسبة للفروع من ثلاثة وأربعة قطاعات α = 15 درجة ، بالنسبة للفرع المستطيل المكون من قطاعين ، يُقترح أن تأخذ α = 11 درجة.

وتجدر الإشارة إلى أنه في معامل ك ≤ 1.

تنص الوثيقة التنظيمية RD 10-400-01 على الإجراء التالي لتحديد معامل المرونة ك ص *:

أين ك ص- معامل المرونة دون مراعاة قيود تشوه نهايات المقطع المنحني من خط الأنابيب ؛

في هذه الحالة ، إذا ، فإن معامل المرونة يساوي 1.0.

قيمة ك صيتم تحديده من خلال الصيغة:

, (10)

أين .

هنا ص- الضغط الداخلي الزائد ، MPa ؛ ه ت- معامل مرونة المادة عند درجة حرارة التشغيل MPa.

, (11)

يمكن إثبات أن معامل المرونة ك ص *سيكون أكبر من واحد ، لذلك ، عند تحديد الطول المخفض للصنبور وفقًا لـ (7) ، من الضروري أخذ قيمته المتبادلة.

للمقارنة ، دعنا نحدد مرونة بعض الحنفيات القياسية وفقًا لـ OST 34-42-699-85 ، عند الضغط الزائد ص= 2.2 ميجا باسكال ووحدة ه ت\ u003d 2x10 5 ميجا باسكال. تم تلخيص النتائج في الجدول أدناه (الجدول رقم 1).

عند تحليل النتائج التي تم الحصول عليها ، يمكننا أن نستنتج أن إجراء تحديد معامل المرونة وفقًا لـ RD 10-400-01 يعطي نتيجة أكثر "صرامة" (مرونة أقل في الانحناء) ، مع الأخذ في الاعتبار بالإضافة إلى ذلك الضغط الزائد في خط الأنابيب و معامل مرونة المادة.

لحظة القصور الذاتي للمعوض على شكل حرف U (الشكل 1 ب)) بالنسبة للمحور الجديد y s J xsحدد ما يلي:

أين: L العلاقات العامة- تقليل طول محور المعوض ،

; (13)

ذ ق- تنسيق مركز ثقل المعوض:

أقصى لحظة الانحناء م ماكس(صالح في الجزء العلوي من المعوض):

; (15)