|
Материалы

Оценка прочности аппарата при сейсмических воздействиях


В тех случаях, когда вертикальный аппарат устанавливается в географическом районе, подверженном землетрясениям, имеется опасность разрушения, потери его устойчивости, падения и нарушения режима эксплуатации. Для различных категорий сооружений в зависимости от их особенностей установлена расчетная сейсмичность в 9 баллов. Расчету на сейсмическое воздействие подлежат нефтегазовые аппараты, поскольку они являются весьма опасными объектами и к ним предъявляются жесткие требования по сейсмостойкости.

Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от сейсмических воздействий проводится в соответствии с ГОСТ Р 51273-99. Авторами же использован метод для расчета прочности при сейсмических воздействиях основанный на обобщенных спектрах ответа. По данному методу возможен расчет на прочность не только корпуса аппарата, но и его сборочных единиц.

Для проведения расчетов элементов оборудования на прочность от сейсмических воздействий составляют механическую модель оборудования, состоящую из масс, соединенных между собой, и с точками крепления связями. Элементы оборудования, имеющие малую массу (узел крепления, амортизатор и т. п.), вносят в модель, только как связь, обладающую определенной жесткостью.

Расчет на сейсмическую нагрузку рассмотрен на примере вертикального кожухотрубчатого теплообменного аппарата, который находит широкое применение в нефтеперерабатывающей, нефтехимической отраслях промышленности.

Произведем расчет на прочность от сейсмических воздействий корпуса аппарата и теплообменных труб. Для части оборудования, которая может быть схематизирована в виде сосредоточенной массы со связью, массу и коэффициент жесткости определяют на основе чертежей. Для вычисления коэффициента жесткости используют методы сопротивления материалов.

Для теплообменного аппарата были приняты следующие исходные данные (рисунок 1):

- материал аппарата – низколегированная сталь, модуль упругости Е=2×105 МПа, допускаемые напряжения на изгиб [s]и=160 МПа;

- масса аппарата М = 43160 кг;

Рисунок 1 – Схема вертикального теплообменного аппарата:

1 - решетка трубная; 2 - труба теплообменная; 3 - опора;

4 - кожух; 5 - компенсатор.

- трубы теплообменные: диаметр труб d=20, толщина стенки 2, длина трубы l = 18 м, сталь 10, масса одной трубы Мт=21,6 кг;

- высота аппарата h=21 м;

- внутренний диаметр аппарата Dв=1,2 м;

- толщина стенки корпуса аппарата S=0,014 м;

- количество труб в теплообменнике n=1600;

- масса воды в объеме аппарата Мв=20020 кг;

- сейсмичность – 9 баллов.

Расчет на прочность от сейсмических воздействий корпуса теплообменного аппарата выполняется в следующей последовательности.

Круговая собственная частота:

== 6,34 рад/с

1 2 3 4 5 6
Общее время работы: 17.203092575073 мс
Использование памяти: 659 КБ