Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 14

где     σ — максимальное напряжение от изгиба, кг/см²; q — вес 1 пог. см трубы, кг/см ; l— длина пролета, см; W — момент сопротивления сечения, cм³.

Принятые значения максимального изгибающего момента в номограмме подсчитаны по формуле

                                                     .                                                          (7.30)

Этот момент приближенно является средним между максимальными значениями изгибающих моментов для пролета трубы с жесткими и шарнирными опорами:

   и   .                                                          (7.31)

Метод осреднения, по-видимому, отражает реальные условия крепления трубной обвязки нагнетательных установок.

Проведенные измерения собственных колебаний трубопроводов на некоторых компрессорных станциях магистрального газопровода почти во всех случаях совпадали с расчетными осредненными величинами между шарнирными и жесткими опорами.

Для определения по номограмме (см. рис. 7.15) максимального расстояния между опорами, прежде всего, необходимо соединить уже известные величины на линиях веса  qи момента сопротивления W. Проведя вторую линию через полученную точку А и допустимое напряжение на линии а, находим максимально допустимый пролет для данного трубопровода, находящегося под действием только собственного веса.

Пример.     Определить допустимые пролеты обвязочного трубопровода (d = 325 мм, δ = 6,25 мм, W = 492 м³, q = 5 кг/см, σ = 180 кг/см²); находим  l= 14 м.

На расчетной номограмме (рис. 7.16) приведен пример графического решения уравнения для определения прогиба пролета трубопровода. По этой же номограмме можно определить основную частоту собственных колебаний пролета трубопровода.

Для определения прогиба и частоты собственных колебаний в данном пролете трубопровода, находящегося под действием равномерно распределенной нагрузки, необходимо соединить известные точки линии модуля упругости и момента инерции (в нашем случае точки N и K).

Полученная точка  А  при пересечении линии пролета  l соединяется с линией погонной нагрузки  q. Затем линия  qAпродлевается до пересечения линии момента инерции в точке  В. Соединяя полученную точку В с соответствующей точкой на линии пролета и продолжая линию ВDдо линии прогиба, получаем точку, одновременно показывающую прогиб  S (в см) и частоту собственных колебаний f₀ (в Гц).

Пример.     l= 6 м; Е = 2,1•10⁶; I = 800 см⁴; q = 5 кг/см.

Получаем  S = 0,25 см;f₀ = 8 Гц.

Допустимые расстояния между опорами горизонтальных трубопроводов на компрессорных станциях находятся в зависимости от следующих факторов: напряжения в металле труб, прогиба или провисания трубопровода и частоты собственных колебаний.

Допустимые прогибы для отдельных пролетов трубной обвязки компрессорных станций приближенно вычисляются по формуле

                                                     .                                                          (7.32)

Поправочные коэффициенты к номограммам для других случаев опирания и загружения пролетов трубопроводов приведены в табл. 7.2; значение длины пролета, полученное по номограмме, следует увеличивать на величину  Fв, а значение прогиба — на величину Fs.

Трубные опоры. Опоры относятся к весьма ответственным деталям, так как они воспринимают усилия от трубопроводов и передают их на несущие конструкции или на грунт. Опоры трубопроводов бывают двух типов: подвижные (свободные) и неподвижные (мертвые). Подвижные опоры, воспринимая вес трубопровода, обеспечивают ему свободное перемещение при температурных деформациях. Неподвижные (мертвые) опоры фиксируют положение трубопровода в известных точках и воспринимают усилия, возникающие в результате температурных деформаций и внутреннего давления.