Покупателям


Расчет усилий действующих на опоры

Нагрузки на опоры трубопровода

Расчет усилий действующих на опоры проводят на этапе проектирования трубопровода. Правильно проведенный расчет – залог долгой и безотказной работы трубопровода.

Силы, действующее на трубопровод:

  1. Усилие прогиба;
  2. Осевое давление сильфонных компенсаторов;
  3. Трение труб;
  4. Центробежные силы.

Рассмотрим каждую силу отдельно:

  • Осевое давление компенсаторов. Это величина силы, с которой внутреннее давление стремится растянуть сильфонный компенсатор. Эта величина считается по формуле:

Fo = p x A x 102, где

P – Рабочее давление; А – площадь поперечного сечения сильфона, см2  – это средний диаметр между верхней и нежней вершинами волны сильфона.

А = (d s 2 x π)/4, где ds – средний диаметр сильфона.

  • Усилия прогиба. Данный вид усилий возникает вследствие влияния упругих сил сильфона. Эти силы определяются по формуле:

Fп = OD x ∆k, где OD – величина пружинного прогиба; ∆k – перемещение, которое может осуществить сильфонный компенсатор. Необходимо помнить, что растягивающие силы сильфон, также действуют и не неподвижные опоры.

  • Трении труб. Сила трения межу труб об скользящие опоры рассчитывается по формуле: Fтр = μ x m x L x g, где  μ – коэффициент трения, (если его значения нет, то он обычно варьируется в пределах 0,3); m – масса трубы, среды в ней, оборудования на трубе и т.д., кг/м; L – длина от неподвижной опоры до компенсатора, м; g – ускорение свободного падения, кгм/с2.
  • Центробежные силы. При наличии в трубопроводе отводов (ответвлений) возникают силы действующие со стороны рабочей среды на область в отводящем участке(в отводе, тройнике).

Формула для расчета центробежной силы:

Fц = 2 x A x ρ x V2 x sin(α/2) x 10-4, где А – площадь поперечного сечения сильфона; ρ – плотность рабочей среды; V – скорость движения потока; α – угол ответвления.

 Итого: Общее усилие, действующее на трубопровод складывается и векторов действующих на трубопровод сил -  Fобщее =  Fтр + Fп + Fo.

Следует также учесть:

  • В случае, когда опора расположена в ответвлении, суммарное усилие считается по формуле: 

при α = 90о , F = (F12 + F22)1/2

при α ≠ 90о F = (F12 + F22 + F1 x F2 x cos α)1/2;

  • В случае, если трубопровод меняется в диаметре, то скользящая опора находящаяся между двумя опорами подвергается сразу от двух разных сил;
  • Если в трубопроводе между двумя сильфонными компенсаторами стоит запорный элемент (например, задвижка), то между ними следует установить неподвижную опору;

В случаях, когда трубопровод имеет большую длину, то его следует разделить на секции неподвижными опорами с целью уравновешивания упругих сил действующих со стороны сильфонов. При правильной установке опор, упругие силы компенсируют друг друга, а на скользящие опоры действуют только силы трения, прогиба и вес трубопровода

Нагрузки на опоры от компенсаторов

Силы действующие на опоры

При подземной прокладке трубопроводов оборудованных сильфонными компенсаторами на неподвижных опорах возникают моменты сил, вызванные жесткостью сильфонов. Этот эффект является нежелательным для опор. Поэтому следует проводить уравновешивание нагрузок на опоры от влияния сильфонных компенсаторов, устанавливая не противоположной стороне опоры такого же компенсатора с аналогичными условиями работы. В случаях когда установка «зеркального»  сильфонного компенсатора невозможно следует устанавливать специальное устройство уравновешивающее давление.

Рассмотрим моменты сил действующие на неподвижные опоры со стороны сильфонных компенсаторов

.

Техническим специалистам