Механічний розрахунок вхідної лінії компресорної станції

Наведемо алгоритм механічного розрахунку, метою якого є визначення товщини стінки, а також перевірки трубопроводу на міцність.

Отже, визначаємо розрахунковий опір сталі:

, (12.1)

, (12.2)

де m – коефіцієнт умов роботи трубопроводу;

, - нормативні опори розтягу;

k1, k2 – коефіцієнти надійності по матеріалу;

kн – коефіцієнти надійності по призначенню трубопроводу.

Розрахункову товщину стінки трубопроводу визначаємо за формулою

, (12.3)

, (12.4)

де n - – коефіцієнти надійності по нагрузці;

Р – робочий тиск;

Dз – зовнішній діаметр;

- коефіцієнт, який враховує двохосьове напруження труб.

Коефіцієнт, який враховує двохосьове напруження труб визначається як:

, (12.5)

де - повздовжнє осьове напруження стиску, Мпа.

Тощину стінки труб, визначену по формулах (12.3) і (12.4) слід приймати не менше як 1/140Dз, але не менше 3мм для труб умовним діаметрпо 200 мм і менше, і не менше 4 мм – для труб умовним діаметром вище 200 мм.

Розрахувавши товщину стінки трубопроводу, перевіримо трубопровід на міцність і стійкість. Перевірку проводять за умовою:

, (12.6)

де - поперечне осьове напруження від розрахованих напружень і взаємодій.

ш2 – коефіцієнт, який враховує двохосьовий напужений стан металу труб, який визначається по формулі

, (12.7)

де R1 – розрахунковий опір сталі;

- кільцеві напруження від розрахункового внутрішнього тиску, МПа, який визначається за формулою

, (12.8)

де n – коефіцієнт надійності по тиску;

Р – робочий тиск;

Dв – внутрішній діаметр трубопроводу;

дн – номінальна товщина стінки трубопроводу.

Повздовжні осьові напруження визначаються як:

(12.9)

де Е – змінний параметр пружності (модуль Юнга), який визначається за формулою

, (12.10)

де м – перемінний коефіцієнт поперечної деформації сталі (коефіцієнт Пуасона), який визначається за формулою

, (12.11)

де Дt – розрахунковий температурний перепад;

б – коефіцієнт лінійного розширення металу труби;

уі – інтенсивність напруження, яка визначається як:

, (12.12)

де еі – інтенсивність деформації, яка визначається по нормованій діаграмі розтягу у-е по формулах

уі=у, (12.14)

, (12.15)

м0 – коефіцієнт поперечної деформації;

Е0 – модуль пружності.

Отже, за навединою вище методикою розрахуємо обв’язку компресорної станції. При пропускній здатності Q=92 млн.м3/добу приймаємо до розрахунку трубопровід діаметром Dз=1420 мм із сталі 17ХГС нормативний опір розтягу якої МПа.

Отже, визначаємо розрахунковий опір сталі:

МПа

Необхідну товщину стінки труби обчислюємо за формулою (12.3)

мм.

Визначаємо товщину стінки з врахуванням поперечних напружень, для цього спочатку визначаємо повздовжні осьові напруженя по формулі (12.9)

МПа,

Визначаємо коефіцієнт ш1, який враховує двохосьове напруження труб:

.

Визначаємо уточнене значення товщини стінки з врахуванням поперечних напружень:

мм.

Отже, остаточно приймаємо товщину стінки труби рівною д=21 мм, і відповідно внутрішній діаметр рівний:

Dвн=1420-2021=1378 мм.

Перевіримо за умовою (12.6) трубопровід наміцність і стійкість, для цього спочатку за формулою (12.8) визначаєм кільцеів напруження:

МПа,

Далі визначаємо коефіцієнт ш2 використовуючи формулу (12.7)

.

Отже, тепер за формулою (12.6) перевіряємо чи виконується умова на стійкість і міцність нашого трубопроводу:

36,660,16510228,73

36,6637,76

Як бачимо умова на міцність і стійкість виконується, тому розрахунок припиняємо. Товщину стінки труби приймаємо рівною д=21 мм.