Статьи (продолжение)

продолжение статьи: Расчет стальных конструкций

К сожалению, не получается на данном хостинге в WordPress внести изменения и дополнения в страничку «статьи» она почему то замерзла) и не подлежит редактированию. Если год назад я наблюдал на «яндексе» 2 раза в месяц обрушившиеся крыши и разрушившиеся дома, то сейчас к большому сожалению, эта статистика ухудшилась и примерно 4 раза в месяц, в «яндексе» падают крыши и обрушаются дома. В реальности, как я уже писал ранее, дела обстоят еще хуже. Хотя, как мне удалось заметить, люди, которые данной тематикой не интересуютя, вообще данных фактов не замечают, даже работающие в одной со мной сфере.

Почему я это пишу? В наше время, когда заказчики очень экономно пытаются расходовать свои средства, мне бывает трудно в двух словах по телефону объяснить и обосновать принятые мной решения по проекту. Данная статья надеюсь поможет.

Каждый элемент стальной конструкции и фундаменты рассчитываются мной по отдельности и совместно. Благо существуют программы, например SCAD: Модуль «Кристалл» позволяет считать и сопротивление сечений, и балки и колонны по отдельности. Ту же балку или колонну, если знаешь максимальный момент, поперечную и продольную силу, можно рассчитать в режиме сопротивление сечений. Все эти программы и модули я сверял и иногда сверяю с расчетами вручную по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции». Если не установишь предварительно правильно марку стали и значение прогиба — результат будет отличаться от расчета по СНиП. За 14 лет после окончания института я успел поработать во многих проектных организациях г. Уфы и знаю, кто как считает конструкции, кто насколько точно собирает нагрузки, с какими коэффициентами, кто где ошибается, кто где халявит и т.д. У меня сложилось свое понимание работы строительных конструкций, строительных норм и правил. Например никто почти при расчетах не учитывает неравномерных осадок фундаментов, хотя мы проходили курс расчетов на смещение опор в УГНТУ. По этой причине я скептически отношусь к тем главным инженерам, которые придираются к коэффициентам надежности по нагрузке 1,1 или 1,2 (ловят разницу в несколько килограмм), или к точности округления в спецификациях. Однажды «умыл» главного инженера): Она мне утверждала, что нет такого понятия, как «подколонники». Я ей нашел и ГОСТ и серию на них. Очевидно, что при нашей борьбе за место под солнцем, зачастую в проектных институтах избавляются от грамотных специалистов, любыми способами. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» не учитывает, например, нагрузку от дураков, которые ни за что не отвечают: накидали на крышу гаража снега с соседнего здания (так рухнула крыша гаража на ул. Сочинской у нас в Уфе) или в Риге недавно при ремонте крыши сложили все ремонтные материалы на всю крышу в 1 пролет — десятки человеческих жертв. Здание, по моему, должно стоять и не падать при всех раскладах, не только при случаях, предусмотренных СНиПом. На меня бывает давят, иногда увольняют с работы, когда я отказываюсь подписывать заведомо аварийные решения. Т.е. я проектирую по СНиП, при вашем желании, нисколько не завышая коэффициенты надежности и применяя все понижающие коэффициенты, например при сочетании нагрузок.

В обстановке нынешней тотальной конкуренции, замечать начинаю некоторые хают чужую хорошую работу. Недавно был один случай. Обхаял коллега оттянул работу на себя. Приезжает к нему заказчик (вовремя как оказалось) и через пять минут разговора подтягивается другой, построивший по его проекту конструкцию — колонна у него просела, конструкция стала разваливаться. Ну тот не будь дурак нашел других виновных — геологи неправильно геологию ему сделали. Я конечно, со многими отчетами по геологии работал и шурфы копал руками, т.е представляю какой грунт у нас в Уфе. И знаю что все иногда косячат: то параметры грунта укажут из СНиП не делая лабораторных испытаний, то шурфы не делают — пишут данные по близлежащим объектам. Ну и по большому счету: при определенной влажности грунта, замеренной лабораторными испытаниями, летом прочность его будет в 2 раза выше чем осенью например. Делать свое дело надо грамотно, а не пытаться возвыситься обхаивая других. Мне не понравилось высказывание одной строительной компании, если вам строют дешево вас обязательно обманывают. Снижать надо накладные расходы господа. Иногда, когда нет работы, многие вынуждены, чтобы прокормить семью работать ниже себестоимости.

Выбор сечения (профиля) стальной конструкции зависит также от условий сопряжения ригеля с колонной, то ли оно жесткое, то ли шарнирное — максимальный момент будет разный. Или если например фундамент не воспринимает момент — два фундаментных болта, вместо 4-х. Или он просто не рассчитан на восприятие момента от колонны. В этом случае все моменты будут восприниматься конструкциями рамы, т.е. сечения надо делать больше. Т.е. экономия на фундаментах оборачивается повышенными расходами стали рамных конструкций.

Расчет железобетонных конструкций

Общим для всех типов конструкций является сбор нагрузок по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». В кратце: распределенные нагрузки от снега, снеговых мешков, жильцов на перекрытия, нагрузки от конструкций полов, собственный вес ж/б конструкций… Следующая группа нагрузок это ветровые нагрузки: ветер справа, ветер слева, в «фас» и в «затылок», по диагонали с 4-х сторон, поскольку здания и сооружения часто нессимметричные все эти сочетания нагрузок часто приходится учитывать; 3-я группа нагрузок, часто не учитываемая строителями и проектировщиками это осадки фундаментов, карстовые провалы, оползни, пучения фундаментов и т.п., В Уфе по ул. Зорге в районе автовокзала стояло здание, там грунты 3-й категории по карстоопасности. Пошла трещина по зданию, сколько БашнииСтрой в основание бетона закачал? Очень много. .. Снесли это здание незаметно. Маститые «фундаментщики» у нас в Уфе ставят детские сады и коттеджи на грунты 1-й, 2-й категории по карстам. Если у Вас есть сомнения в построенном или строящемся здании, которое вы собираетесь купить, готов провести экспертизу. Поскольку в наш коммерческий век, когда размер прибыли для некоторых, становится выше безопасности людей, когда подрядчики, построившие многоэтажный дом по новому градостроительному кодексу отвечают за свою работу только 5 лет, а не 100 лет — время по СНиП, которое должно стоять здание, лучше обратиться к человеку, который разбирается в прочности и надежности строительных конструкций. К сожалению госэкспертиза, по моему опыту не всегда в состоянии определить надежность проекта. Когда я обследовал стеклотарный завод «Русджам», там 12 м стальная балка  не проходила даже по прочности по простой формуле: M/W<R, при расчетной снеговой нагрузке. Если бы туда успел лечь снег, металл бы потек. Цех только что построен. Экспертиза была пройдена потому что были правильно и красиво собраны нагрузки.., гос. эксперт не стал видимо дальше проверять.

Чтобы правильно посчитать конструкцию необходимо выполнить отдельно расчеты на:

1 — постоянные загружения (собственный вес, распределенные нагрузки);

2 — ветровые загружения, для несимметричной конструкции 8 загружений в зависимости от наравления ветра;

3 — осадки и просадки фундаментов (смотреть по месту количество вариантов загружений);

4 — особые нагрузки (сейсмика, пульсация ветра у высоких зданий и сооружений);

Комбинация загружений может либо догружать, либо разгружать элемент конструкции, соединение (сварное, болтовое и т.п.)

Поэтому составляю как правило таблицу в EXEL из элементов, нагрузок и сочетаний, программирую ячейки и выбираю для каждого элемента наиболее загружающее его сочетание нагрузок.

Расчет ведется методом последовательных приближений т.е. сечения элементов я задаю сам, и поскольку усилия и напряжения в элементах распределяются пропорционально жесткостям элементов, в малонагруженных элементах сечения я уменьшаю, а в перегруженных увеличиваю.

При расчете по прочности бетонных и желе­зобетонных элементов на действие сжимающей про­дольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет еа, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет еа в любом случае принимается не менее 1/600 дли­ны элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения.

Как показывает опыт, расчет по программе может быть ошибочным и приближенно желательно проверить расчет по программе вручную.

Проведем расчет колонны 1-го этажа 25 этажного дома вручную. Сечение колонны 300х1500. Армирована 12 стержнями диаметром 25 мм. Высота этажа 3,5 м. Перекрытия толщиной 150.

продолжение следует…

Расчет фундаментов

По расчету фундаментов хочу обратить внимание коллег и заказчиков на расчет фундаментов стаканного типа по формуле: N/A±M/W≤R, где W считают, как W=bxh2/6. Формула эта из сопротивления материалов хорошо применима для стальных конструкций. Но прошу обратить внимание, что момент сопротивления W, в случае, если вес грунтов над фундаментом мал (или, например, грунта вообще нет) будет считаться по другому: момент сопротивления сечения нужно считать только под сжатой частью основания фундамента. И такой расчет, без учета сопротивления надфундаментной части грунтов (точнее иногда его отсутствие), часто занижает необходимую площадь основания фундамента.

продолжение следует.

Нефтедобыча

 

 

 

 

 

 

 

Общая схема нефтедобычи и нефтепереработки

В общем случае переработка нефти на нефтепродукты включает ее подготовку и процессы первичной и вторичной переработки.

Подготовка извлеченной из недр нефти ставит целью удаление из нее механических примесей, растворенных солей и воды и стабилизацию по составу. Эти операции проводят как на нефтяных промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах.

Первичная переработка нефти заключается в разделении ее на отдельные фракции (дистилляты). Важнейшим из первичных процессов является прямая гонка нефти.

Вторичная нефтепереработка — процессы переработки нефтепродуктов, полученных методом прямой гонки. Являются химическими процессами.

По назначению вторичные процессы нефтепереработки делятся на:

— процессы, проводимые с целью повышения выхода легко-кипящих фракций за счет высококипящих (крекинг);

— процессы, проводимые с целью изменения углеводородного состава сырья (риформинг);

— процессы удаления из нефтепродуктов примесей (гидроочистка);

— процессы синтеза индивидуальных углеводородов (алкилирование).

Подготовка нефти к переработке обязательно включает следующие операции: удаление попутных (растворенных в нефти) газов или стабилизация нефти; обессоливание нефти; обезвоживание (дегидратация) нефти. На крупных месторождениях нефти эти операции объединены в единую систему, включающую сбор, транспортировку и обработку нефти, газа и воды. На рис. 1.2 представлена подобная система. Сырая нефть из скважин 1 под собственным давлением направляется к групповым замерным установкам (ГЗУ) 2, в которых нефтяной газ отделяется от жидкости и замеряются количества этих продуктов. Затем газ вновь смешивается с нефтью и водой и полученная смесь подается по коллектору (длиной до 1 км) 3 в дожимную насосную станцию 4, где газ отделяется от нефти. Газ поступает на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) 5, а частично дегазированная нефть направляется на установку подготовки нефти (УПН) 6. На УПН проводятся операции окончательной дегазации, обессоливания и обезвоживания нефти. Газ далее направляется на ГПЗ, а вода — на установку очистки 7. Очищенная вода закачивается насосами 1 в нефтяной пласт через нагнетательные скважины 9. Обессоленная и обезвоженная нефть из УПН поступает в герметизированные резервуары   Переработка жидкого топлива Рис. 1.2 — Схема сбора нефти, газа и воды на нефтяных промыслах 1—скважины, 2 — групповая замерная установка, 3 — коллектор, 4 — дожимная насосная станция, 5 — газоперерабатывающий завод, 6 — установка подготовки нефти, 7 — установка очистки воды, 1 — насосы, 9 — нагнетательные скважины, 10 — герметизированные резервуары, 11 — установка «Рубин», 12 — товарные резервуары, 13 – магистральный нефтепровод. 10, из которых насосами перекачивается в установку «Рубин» для определения качества и количества нефти. При удовлетворительном результате нефть подается в товарные резервуары и из них в магистральный нефтепровод 13, транспортирующий нефть на нефтеперерабатывающие заводы. При неудовлетворительном качестве подготовки нефти она возвращается из установки «Рубин» в УПН. Стабилизация нефти. Сырая нефть содержит значительное количество растворенных в ней легких углеводородов C1—С4. При транспортировке и хранении нефти они могут выделяться, вследствие чего состав нефти будет меняться. Чтобы избежать потери газа и вместе с ним легких бензиновых фракций и предотвратить загрязнение атмосферы, эти продукты должны быть извлечены из нефти до ее переработки. Подобный процесс выделения легких углеводородов из нефти в виде попутного газа называется стабилизацией нефти. В зависимости от условий стабилизацию нефти осуществляют методом сепарации непосредственно в районе ее добычи на замерных установках, дожимных станциях и УПН (рис.1.2), или на газоперерабатывающих заводах. В первом случае попутный газ отделяют от нефти многоступенчатой сепарацией в сепараторах-газоотделителях (траппах), в которых последовательно снижаются давление и скорость потока нефти. В результате происходит десорбция газов, совместно с которыми удаляются и затем конденсируются летучие жидкие углеводороды, образуя «газовый конденсат». При сепарационном методе стабилизации в нефти остается до 2% углеводородов состава C1—C4. Обессоливание и обезвоживание нефти. Удаление из нефти солей и воды происходит на промысловых установках подготовки нефти и непосредственно на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). В обоих случаях процессы обессоливания и обезвоживания нефти связаны с необходимостью разрушения эмульсий, которые образует с нефтью вода. При этом на промыслах разрушаются эмульсии естественного происхождения, образовавшиеся в процессе добычи нефти, а на заводе — искусственные эмульсии, полученные при многократной промывке нефти водой для удаления из нее солей. После обработки содержание воды и хлоридов металлов в нефти снижается на первой стадии до 0,5— 1,0% и 100—1100 мг/л соответственно, и на второй стадии до 0,05—0,1% и 3—5 мг/л. Для разрушения нефтяных эмульсий используются механические (отстаивание), термические (нагревание), химические и электрические методы. При химическом методе обезвоживания нагретую нефтяную эмульсию обрабатывают деэмульгаторами. В качестве последних используются различные неиногенные ПАВ типа защитных коллоидов: оксиэтилированные жирные кислоты, метил- и карбоксиметилцеллюлоза, лигносульфоно-вые кислоты и др. Наиболее эффективное удаление солей и воды достигается при электротермохимическом методе обессолива-ния, в котором сочетаются термохимическое отстаивание и разрушение эмульсии в электрическом поле. Установки электротермохимического удаления солей и воды, или электрообессоливающие установки (ЭЛОУ), используются как на промыслах, так и на нефтеперегонных заводах. В этом методе разрушение нефтяной эмульсии происходит в аппаратах — электродегидрататорах под воздействием переменного тока напряжением 30—45 кВ, что вызывает передвижение и слипание капель воды, содержащих соли, и ее отделение от нефти.

Типы ректифиационных колонн

Ректификационные колонны состоят из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара, — куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр, внутри которого установлены т. н. тарелки (контактные устройства различной конструкции) или помещен фигурный кусковой материал — насадка. Куб и дефлегматор — это обычно кожухотрубные теплообменники, (находят применение также трубчатые печи и роторные испарители).

Назначение тарелок и насадки — развитие межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром. Тарелки, как правило, снабжаются устройством для перелива жидкости. Конструкции трёх типов переливных тарелок показаны на рис. 1 (а, б, в). В качестве насадки ректификационных колонн обычно используются кольца, наружный диаметр которых равен их высоте. Наиболее распространены кольца Рашига (рис. 2, 1) и их различные модификации (рис. 2,2—4).

Рис. 1. Схема тарелок с переливным устройством: а — колпачковая (1 — основание со слоем жидкости; 2 — патрубки для прохода пара; 3 — колпачки; 4, 5 — переливные устройства); б — из S-образных элементов (6); в — ситчатая. Ректификация.

Рис. 1. Схема тарелок с переливным устройством: а — колпачковая (1 — основание со слоем жидкости; 2 — патрубки для прохода пара; 3 — колпачки; 4, 5 — переливные устройства); б — из S-образных элементов (6); в — ситчатая.

Рис. 2. Различные типы насадок: 1 — кольца Рашига; 2 — спиральные кольца; 3 — кольца с перегородкой; 4 — кольца Паля. Ректификация.

Рис. 2. Различные типы насадок: 1 — кольца Рашига; 2 — спиральные кольца; 3 — кольца с перегородкой; 4 — кольца Паля.

 

Как в насадочных, так и в тарельчатых колоннах, кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар — жидкость с большой межфазной поверхностью. Существуют также ректификационные колонны с подводом механической энергии, в которых дисперсная система создаётся при вращении ротора, установленного по оси колонны. Роторные аппараты имеют меньший перепад давления по высоте, что особенно важно для вакуумных колонн.

продолжение статьи: Крекинг нефтепродуктов Виды крекинг-процесса Крекингом называется вторичный процесс переработки нефтепродуктов, проводимый с целью повышения общего выхода бензина. Применение вторичных процессов в нефтепереработке позволяет увеличить на 30—35% выход светлых продуктов (моторных топлив), повысить их антидетонационные свойства и термическую стабильность, а также расширить диапазон производимого переработкой нефти химического сырья. Крекинг нефтепродуктов может быть термическим и каталитическим. Термический крекинг проводится при температурах от 420 до 550°С и давлениях до 5 МПа. При 1МПа=10атм., давление термического крекинга до 50 атмосфер. В настоящее время термический крекинг используется для получения ограниченного числа продуктов: котельного топлива из гудрона (висбрекинг), высокоароматизированного сырья, сырья для технического углерода (сажи), α-олефинов для производства моющих веществ. Для получения светлых нефтепродуктов, в том числе бензина, используется преимущественно метод каталитического крекинга. Это объясняется тем, что каталитические процессы нефтепереработки по сравнению с термическими имеют ряд преимуществ. К ним относятся: высокая скорость превращений углеводородов и, как следствие, более мягкие условия процесса и меньшие энергозатраты; увеличенный выход товарных продуктов, в том числе высокого качества (октановое число, стабильность); возможность проведения процесса в заданном направлении и получение продуктов определенного состава; использование сырья с высоким содержанием серы вследствие гидрирования сернистых соединений и выведения их в газовую фазу.

Каталитический крекинг нефти

Отличие крекинг-процесса от прямой перегонки нефти

Наибольшее количество нефтепродуктов расходуется в настоящее время в виде бензина. Однако при прямой перегонке выход бензина редко превышает 10—12%. Поэтому для получения бензина из нефти применяется еще один способ (основной в настоящее время), так называемый крекинг-процесс. Этот способ был изобретен русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым в 1889 г.
Крекинг-процесс, в отличие от перегонки нефти, является химическим процессом. При крекинге тяжелые составные части нефти (газойль, соляровое масло, а иногда и мазут) переводятся в трубчатой печи в парообразное состояние. Из печи пары поступают в камеру крекинга, где нагреваются до 400—500° (а при высокотемпературном виде крекинга — до 600°), и подвергаются давлению до нескольких десятков атмосфер. В камере крекинга, в присутствии веществ, ускоряющих реакцию (окислов кремния, а также алюминия и некоторых других металлов), происходит расщепление сложных по составу и тяжелых частиц углеводородов на более простые и легкие частицы. При этом получается светлая, легко кипящая жидкость (крекинг-бензин), отделяемая от газов и от неразложившегося сырья в ректификационной колонне.Крекинг-процесс может дать до 45—50% бензина по отношению к количеству исходного сырья (сверх того количества, которое получается при прямой перегонке нефти).

Реактор каталитического риформинга

Реактор с неподвижным слоем катализатора. В нем получается высокооктановый компонент автомобильного топлива за счет ароматизации низкооктановых утяжеленных бензинов. Процесс протекает в присутствии платинового или иного биметаллического катализатора (напр. платино-рениевого). Давление в зоне реакции составляет 1,4…2,0 МПа, температура — до 470…500 градусов по цельсию.

 

 

 

 

 

 

 

— платина

 

 

 

— рений

 

 

 

Вакуумная перегонка мазута

Принципиальная схема блока вакуумной перегонки мазута установки ЭЛОУ – АВТ – 6:

 


 

 

 

 

 

 

1 – вакуумная колонна; 2 – вакуумная печь; 3 – пароэжекторный вакуумный насос; I – мазут из АТ; II – легкий вакуумный газойль; III – вакуумный газойль; IV – затемненная фракция; V – гудрон; VI – водяной пар; VII – газы разложения; VIII – конденсат (вода и нефтепродукт)

Вакуумный газойль — смесь жидких углеводородов, преимущественно с количеством атомов углерода от 10 до 40, с пределами выкипания 200—500 °C.

История нефтепереработки

Нефть издавна применялась как горючий материал для освещения. Правда, светильники на нефти сильно коптили. Еще сильнее коптил при горении и издавал неприятный запах асфальт.

Получать хорошее горючее для светильников позволила перегонка нефти. О том, как ее перегоняют, писал еще римский врач Кассий Феликс. Можно сказать, что в те времена река нефти и начала делиться на рукава, которых сегодня множество: бензин, керосин, мазут, гудрон и т. д.

До наших дней сохранились подлинные чертежи завода пионеров нефтепереработки — братьев Василия, Герасима и Макара Дубининых, крепостных крестьян графини Паниной. Завод был построен в 1823 году в Моздоке и успешно работал на грозненской нефти. Основой завода был перегонный куб периодического действия емкостью 40 ведер (около 500 литров). Выход керосина составлял около 40 процентов на нефть.

Чертеж завода братьев Дубининых

А — железный куб; В — медная крышка с трубой; С — деревянный пересек;
D — деревянное ведро; Е — кирпичная печь;
F — топка с поддувалом, 1 аршин + 1/3 сажени = 0,711 м

Еще в 1823 г. русским крепостным мастерам братьям Дубининым удалось осуществить перегонку нефти на довольно крупной заводской установке. Она представляла собой железный куб емкостью 40 ведер, вмазанный и кирпичную печь. Куб накрывался медной крышкой. От крышки куба отходила медная труба через деревянный резервуар, наполненный водой. Этот резервуар играл роль холодильника, из которого по трубе выводился продукт перегонки в деревянное ведро.

Процесс перегонки осуществлялся следующим образом: куб, наполненный нефтью, нагревался от печи. Образовавшиеся при этом пары нефти устремлялись по медной трубе. При прохождении трубы через холодильник пары в ней конденсировались, в результате получался новый продукт — осветительное масло, нечто вроде современного керосина. В процессе перегонки использовалось свойство нефти разлагаться под влиянием нагревания на составляющие ее компоненты. При этом из 40 ведер нефти получалось 16 ведер керосина.

Чертеж завода братьев Дубининых (1823 год) с нефтеперегонным кубом периодического действия.

В 1882 году Д. И. Менделеев сконструировал и установил на Кусковском нефтеперегонном заводе под Москвой первый куб непрерывного действия, который отличался несложной конструкцией и поэтому быстро нашел заводское применение. Это был, в сущности говоря, простой куб, оборудованный устройством для непрерывной подачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема нефтеперегонного куба Д. И. Менделеева:
1 — бак для сырой нефти, 2 — куб, 3 — теплообменник, 4 — шламовая труба, 5 — дымовая труба, 6 — стена, 7 — воздушные холодильники, 8 — подача сырой нефти в воздушные холодильники, 9 — холодильник , 10 — вывод нефтяных остатков.

Расчет трубопроводов

При проектировании трубопровода в результате механического расчета определяется толщина стенок труб. Оценка работоспособности конструкции производится по величине напряжений, возникающих в ней под воздействием нагрузок.

где   — напряжение в стенках конструкции, Па;

N – сила, действующая перпендикулярно к поперечному сечению стенки конструкции, Н;

F — площадь поперечного сечения стенок конструкции, м2.

Все нагрузки, действующие на трубопровод, разделяются на четыре группы:

постоянные — собственный вес труб и арматуры, предварительное напряжение, давление грунта;

временные длительные — внутреннее давление, вес продукта, температурные воздействия, просадка и пучение грунта;

кратковременные — снег, ветер, гололед, нагрузки при очистке и испытаниях;

особые — селевые потоки, оползни и другие. В обязательном порядке учитывается  внутреннее давление в трубопроводе. Достаточно часто оценивается влияние изменения температуры на напряженное состояние трубопровода. Остальные нагрузки учитываются в зависимости от конкретных условий и конструктивных схем трубопровода (подводные, надземные трубопроводы).

Рис. Схема механического расчета трубопровода

Под действием нагрузок в стенках труб возникают усилия направленные вдоль оси трубопровода — продольные (NП) и тангенциально к стенкам — кольцевые (NК) (рис. ),

NК= P ,

NП= PDвнL ,

где Р — давление в трубопроводе, МПа;

Dвн — внутренний диаметр труб, м;

L — длина трубопровода.

Площади поперечного сечения, на которые действуют эти силы:

FК = 2,

FП = ,

где FК — площадь поперечного сечения труб, на которую действуют кольцевые силы, м;

FП — площадь поперечного сечения трубы, на которую действуют продольные силы.

В соответствии с

:

;

;

Видим, что кольцевые напряжения всегда больше продольных напряжений, следовательно, проверку работоспособности трубопровода следует производить по кольцевым напряжениям.

Прочностные свойства металла характеризуются пределом прочности () и пределом текучести ().

Различают три предельных состояния конструкции:

1- под действием нагрузок конструкция разрушается  ;

2- под действием нагрузок конструкция деформируется, что исключает ее дальнейшую эксплуатацию  ;

3- под действием нагрузок в материале конструкции образуются трещины, исключающие ее дальнейшую эксплуатацию.

Трубопроводы рассчитываются по первому предельному состоянию. В этом случае должно выполняться условие.

Такая постановка задачи не может гарантировать работоспособность трубопровода.

Во- первых, это связано с непостоянством нагрузки трубопровода. В процессе эксплуатации давление в трубопроводе может кратковременно превышать рабочее. При расчетах принимается расчетное значение давления Pр с учетом коэффициента запаса  Pр= nP. В соответствии со СНиП 2.05.06-85  n = 1.10-1.15.

Во- вторых, это зависит от условий работы трубопровода, неоднородности металла труб и сложности трубопровода. Для учета этих факторов введено понятие расчетного сопротивления трубопровода

R1 =;

где R— расчетное сопротивление металла труб, МПа;

m — коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый в зависимости от его категории (m = 0.9 для третьей и четвертой категории, m = 0.6 для первой и второй категории и m = 0.75 для высшей категории);

k1 — коэффициент безопасности по материалу, определяемый в зависимости от материала и способа изготовления труб (k1= 1.34 — 1.56);

kн — коэффициент надежности, зависящий от диаметра и рабочего давления трубопровода (kн= 1.00 — 1.15).

С учетом сказанного условие прочности трубопровода запишется следующим образом:

 ,

Приняв Dвн= Dн — 2   и решив относительно толщины стенки, получим

При определении толщины стенок сосудов высокого давления учитывается возможность их коррозии и неравнопрочность сварных швов

где R – расчетное сопротивление металла сосуда;

= 0.95 — коэффициент запаса прочности сварного шва;

c = 2-3мм — прибавка на коррозию.

Автоматизация

Автоматизация — область науки и техники, связанная с вопросами управления без непосредственного участия человека, комплекс технических и др. мероприятий, направленных на создание автоматических систем управления.

В общем случае автоматизация с применением SCADа систем представляет собой совокупность датчиков (температуры — термопары, давления и др.), связанных с контроллером проводами, контроллер, состоящий из нескольких микроконтроллеров, при срабатывании датчика дает сигнал исполнительному устройству на понижение завышенного параметра и связан с монитором оператора, где в режиме реального времени отображается состояние процесса.

В системах автоматизации Schnieder Electric контроллеры TWiDO серий Compact, Modular и Extreme/

1. УСЛОВНЫЕ  ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.1. Графические обозначения

 1.1.1. Графические обозначения приборов, средств автоматизации и линий связи должны соответствовать приведенным в табл.1.

                                                          Таблица 1

  Наименование Обозначение
1. Прибор, устанавливаемый вне щита (по месту):
а) основное обозначение
б) допускаемое обозначение
img1
2. Прибор, устанавливаемый на щите, пульте:
а) основное обозначение
б) допускаемое обозначение
img2
3. Исполнительный механизм. Общее обозначение img3
4. Исполнительный механизм, который при прекращенииподачи энергии или управляющего сигнала:
а) открывает регулирующий органб) закрывает регулирующий органв) оставляет регулирующий орган в неизменном по-ложении
img4
5. Исполнительный механизм с дополнительным ручнымприводом
Примечание. Обозначение может применяться с любымиз дополнительных знаков, характеризующих положениерегулирующего органа при прекращении подачи энергииили управляющего сигнала
img5
6. Линия связи. Общее обозначение img6
7. Пересечение линий связи без соединения друг сдругом img7
8. Пересечение линий связи с соединением между со-бой img8

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ УКАЗАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРИЗНАКОВ ПРИБОРОВ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СИГНАЛОВ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

1. Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование

Обозначение

Назначение

Чувствительный элемент

Е

Устройства, выполняющие первичное преобразование: преобразователи термоэлектрические, термопреобразователи сопротивления, датчики пирометров, сужающие устройства расходомеров и т.п.
Дистанционная передача

Т

Приборы бесшкальные с дистанционной передачей сигнала: манометры, дифманометры, манометрические термометры
Станция управления

К

Приборы, имеющие переключатель для выбора вида управления и устройство для дистанционного управления
Преобразование, вычислительные функции

Y

Для построения обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств

продолжение следует…

Добавить комментарий