Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 13

В нежестких трубопроводах не возникает напряжения при температурных удлинениях. В таких системах нагрузки от давления в продольном направлении обычно передаются без специальных компенсирующих конструктивных элементов. Каждый пролет нежесткого трубопровода, расположенного в одной плоскости, должен иметь не менее трех шарнирных соединений.

В практике эксплуатации нагнетательных установок могут применяться также системы трубопроводов свободного перемещения, которые не воспринимают никаких нагрузок (кроме трения) независимо от причин возникновения последних. Трубопроводы свободного перемещения рекомендуется применять при необходимости предохранить технологические сосуды, нагнетательные машины и другое оборудование от воздействия температурного удлинения трубопровода. Свободное перемещение трубопроводов в таких случаях можно обеспечить применением компенсирующих устройств или гибких шлангов.

Допустимая длина пролетов трубопроводов. При проектировании трубопроводов нагнетательных установок необходимо определить допустимую величину пролета, т.е. расстояние между двумя соседними опорами трубопровода. При расчете допустимых пролетов учитываются все действующие нагрузки, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации. Если предусматривается гидравлическое испытание, следует также учитывать дополнительные нагрузки от веса воды в трубопроводе.

При горизонтальной прокладке трубопроводов расстояние между опорами зависит в основном от прочности труб.

В литературных источниках приводятся нормы, расчетные формулы и номограммы для определения предельно допустимых размеров пролетов труб. М.А. Аксенов /6/ рекомендует принимать для паропроводов следующие значения допустимых пролетов в зависимости от диаметров труб:

В условиях промышленной эксплуатации возможна постепенная деформация некоторых опор, что вызывает резкое увеличение изгибающих напряжений в трубопроводе. В связи с этим при сооружении трубопроводов на компрессорных станциях расстояния между опорами соответственно сокращаются.

И.Г. Блейхер и В.Л. Лисеев рекомендуют принимать следующие расстояния между опорами для неизолированных газопроводов:

М.И. Френкель рекомендует расстояния между опорами газопровода определять по величине максимально допустимого прогиба многоопорной балки

,

где     l— длина пролета, м; σ_И — допускаемое напряжение на изгиб, кг/см²; W— момент сопротивления сечения, см³; q— вес 1 пог. м трубы с водой, кг/м.

Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству трубопроводов (ВНИИСТ) провел специальные исследования /37/, на основе которых рекомендуются практические расчетные формулы:

а) для продуктопроводов

                                              ;                                                          (7.27)

б) для газо- и паропроводов с учетом гидравлического испытания

                                             ,                                                          (7.28)

где     R— расчетное сопротивление металла труб (2000—2100 кг/см² );
Р — давление в трубопроводе, атм.; D— диаметр трубопровода, см;
δ — толщина стенки трубы, см; Р_И — давление в трубопроводе при испытании, атм; q— вес 1 пог. см трубы, кг/см.

Расстояния между опорами горизонтальных трубопроводов во многих случаях можно определить с достаточной точностью по номограммам на рис. 7.15 и 7.16.

Номограмма, изображенная на рис. 7.15, составлена по известной расчетной формуле

                                                       ,                                                          (7.29)