Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 18

На компрессорных станциях в большинстве случаев используют компенсаторы, выполненные при помощи изгиба самих труб, т.е. П-образные, лирообразные и другой конфигурации (рис. 7.25). Однако наиболее широкое распространение получили П-образные компенсаторы, состоящие из прямолинейных участков и колеи. Эф

133

фект действия этих компенсаторов определяется главным образом гибкостью  криволинейных участков. Колена трубопроводов диаметром до 10 см обычно изготовляют путем холодного или горячего гнутья; колена больших диаметров восполняют сваркой двух-пяти прямолинейных секторов. Гибкость сварных колен значительно меньше гибкости гнутых, но благодаря простоте их изготовления для труб больших диаметров сварные компенсаторы широко распространены на производстве.

Лирообразные и П-образные компенсаторы пригодны для любых давлении: особенно удобно их применять на трубопроводах малых и средних диаметров.

Исследование показало,  что при изменении направления потока на

90° гидравлическое сопротивление сварных колен не отличается от загнутых того же радиуса. Наиболее приемлемы в этом отношении колена, сваренные из трех секторов.

б)

а)

    

Рис. 7.25.   Компенсаторы:

а — П-образные; б — лирообразные

Для повышения гибкости криволинейных участков трубопроводов при изгибе нередко создают складки на внутренней поверхности колен. Проведенными исследованиями также установлено, что складки на компенсаторах не увеличивают их гибкости.

Кроме того, изготовление компенсаторов со складками обычно вызывает производственные затруднения, а их применение сопровождается дополнительными гидравлическими сопротивлениями и повышением вибрации трубопроводов.

П-образные или лирообразные температурные компенсаторы в системе присоединенных трубопроводов обычно выполняются в вертикальной плоскости и неустойчивы. Под действием динамических усилий колебания таких участков нередко достигают чрезмерных величин и приводят к разрушениям трубопроводов. В связи с этим П-образные и лирообразные компенсаторы целесообразно проектировать в горизонтальной плоскости, предусматривая дополнительные опоры.

Разгрузка трубопроводов от температурных напряжений достигается компенсацией, которая может быть осуществлена следующими способами:

а) самокомпенсацией, т.е. путем использования естественной гибкости трубопровода ;

б) установкой специальных компенсаторов (лирообразных и П-образных).

Значение основной частоты собственных колебании П-образного компенсатора определяется по формуле

               ,                                                          (7.33)

где     El – жесткость поперечного сечения трубы, кг/см²;q - вес 1 см трубы, кг;  l  - расстояние между опорами, см; h  вылет компенсатора, см; а -  длина компенсатора, см.

7.7. Допустимая неравномерность пульсаций давления

в трубопроводах

Во многих случаях необходимо знать не только величину снижения пульсационного давления, но и объем камеры. Рассмотрим колебания давления в трубопроводе перед камерой и за нею (рис. 7.26). Предположим, что P_ср - среднее давление воздуха в трубе, а Р₁  и Р₂ - соответственно пульсации перед камеройи за нею.

 

Рис. 7.26. Пульсация давления в трубопроводе:

а - перед камерой;  б - за камерой

Как видно из рис. 7.26, степень неравномерности давления характеризуется отношением разности максимальных и минимальных давлений к среднему, т.е.

                                                                        (7.34)

где     δ₁ - фактическая степень неравномерности; δ₂ - допустимая степень неравномерности давления.

Нетрудно видеть, что, согласно уравнениям (7.34),

                                                                                                  (7.35)

Эта формула выражает необходимую степень гашения Ώ для пульсирующего потока и может быть использована при определениении размеров буферных емкостей.