Розрахунок напружень в провідній сталевій трубі від дії вагових навантажень і сили самокомпенсації.

За своїм походженням навантаження, що діють на будь-яку

конструкцію, можуть бути поділені на дві категорії: а) навантаження,

викликається зовнішніми силами (гідравлічний тиск, вагу і т.д.); б)

навантаження, обумовлена деформаціями різного походження

(технологією виготовлення, складання, монтажу, зміною температури).

Різниця між цими категоріями навантажень досить істотна і повинна

враховуватися в розрахунках на міцність.

Методи розрахунку, прийняті нормами, засновані на принципі оцінки міцності по несучої здатності

(граничної навантаженні).

У всіх деталях, в яких мають місце нерівномірно розподілені

по перетину напруги (при вигині, крученні) або піку місцевих

напруг (у отворів і т. д.), у міру наближення деталі до гранично

нагружённому станом відбувається відносне перерозподіл

напруг і вирівнювання їх за перерізу за рахунок виникаючих

пластичних деформацій. Метод розрахунку по несучої здатності враховує

це перерозподіл напруг і забезпечує у зв'язку з цим найбільш

економічне використання матеріалу.

Максимальні напруги в матеріалі сталевої труби виникають в точках установки нерухомих опор Розрахунок міцності проводиться саме для цих точок Тому для розрахунку міцності необхідно знати місця установки нерухомих опор і обчислити положення уявних опор Напружений стан трубопроводів тепломережі визначається двома величинами

напругою в осьовому напрямку труби х і окружним напругою У разі

температурних нагруг сталевих трубопроводів в ППУ ізоляції безканальної прокладки більшого значення завжди має компонента х Однак для більш повного обліку напруженого стану трубопроводу необхідно брати до уваги обидві компоненти напружень

максимальна довжина тертя трубопроводу

є відстань від вільного кінця труби до перетину в якому осьові

напруги досягають допустимих Використовуючи ці довжини можна попередньо

визначити конфігурацію траси таким чином щоб уникнути необхідності

пристрою проміжних нерухомих опор Величина обчислюється виходячи з

умови що осьове напруження в точці труби на нерухомій чи уявної опорі=150 Н/м Ця умова гарантує на ділянці трубопроводу між нерухомою або

уявної опорою і компенсатором осьові напруги х Н мм що відповідає

найкращими умовами роботи трубопровід

 

 

3. Класифікація газопроводів газорозподільних мереж залежно від максимального робочого тиску природного газу в них.

Основним елементом міських систем газопостачання є газопроводи, які класифікують за тиском газу і призначенням.

Залежно від максимального робочого тиску газу газопроводи підрозділяють на такі категорії:

· низького тиску — з тиском газу не більше 5 кПа;

· середнього тиску — з тиском газу від 5 кПа до 0,3 МПа;

· високого тиску:

· I категорії з тиском газу більше 0,6 й до 1,2 МПа;

· II категорії з тиском газу більше 0,3 й до 0,6 МПа.

Газопроводи низького тиску призначаються для постачання газом житлових і громадських будівель, а також дрібних промислових і комунально-побутових підприємств.

Газопроводи середнього і високого (II категорії) тиску прокладають для живлення розподільних газопроводів низького і середнього тиску (через газорегуляторні пункти), а також промислових і комунально-побутових підприємств (через місцеві газорегуляторні установки).

Газопроводи високого тиску (з тиском газу більше 0,6 МПа) призначені для подачі газу до міських газорегуляторних пунктів, а також до підприємств, технологічні процеси яких потребують застосування газу високого тиску.

За виглядом у плані системи розподілу газу поділяються на тупикові, кільцеві й змішані. Конфігурація газових мереж, а також робочий тиск в них в умовах міста впливають на розміщення ГРС, ГРП.

За числом ступенів тиску в газових мережах системи газопостачання поділяються на одно-, дво-, три- і багатоступінчасті. Необхідність сумісного застосування декількох ступенів тиску газу в містах виникає із-за великої протяжності міських газопроводів, які несуть великі газові навантаження, наявності споживачів, які потребують різних тисків, через умови експлуатації та ін.

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 17

1. Класифікація та схеми типової радіальної (гнучкої) компенсації температурного видовження теплопроводів.

Радіальна компенсація застосовується як для трас без попереднього підігріву, так і для трас, виконаних з попереднім підігрівом. Розрахунки на компенсацію для трубопроводів із попереднім підігрівом аналогічні розрахункам для трубопроводів без попереднього підігріву. Єдиною різницею є те, що за початкову температуру при визначенні теплових переміщень Δl (видовжень, або скорочень) труби береться температура попереднього підігріву tn. Оскільки попередній підігрів виконується при незасипаних вільних кінцях трубопроводів (у випадку радіальної компенсації це як мінімум компенсаційні зони на кутах повороту з невеликим запасом), то компенсаційні подушки встановлюються після виконання підігріву траси до температури tn. Компенсаційні подушки необхідно встановлювати з обох сторін труби для сприйняття як видовження, так і скорочення розрахункової ділянки.

2. Безкомпенсаційні способи прокладання теплопроводів теплових мереж.

Безкомпенсаційний метод полягає в тому, що довгі прямі ділянки трубопроводів прокладають без застосування компенсуючих елементів. очевидно, що навіть для зовнішніх трубопроводів централізованого гарячого водопостачання, для яких згідно із п. 7.6 г1 розрахункова температура теплоносія дорівнює 75°С, застосування безкомпенсаційного методу без додаткових заходів є проблематичним. Одним із засобів зменшення цього напруження може стати попередній підігрів трубопроводу перед його засипкою до певної температури попереднього підігріву tп (її ще називають «стаціонарною температурою» або «температурою стабілізації») Головне при цьому, щоб напруження, які виникають при зміні температури, не перевищували допустимих. За мінімальноможливу температуру слід прийняти мінімальну розрахункову температуру грунту для кожного конкретного регіону (якщо вона менша за температуру монтажу), або температуру монтажу. Для трубопроводів, в яких різниця tt C max min − >° 120, попередній підігрів не застосовується. Для укладення трубопроводів безкомпенсаційним методом необхідно передбачити заходи, які мають устабілізувати напруження розтягу в трубопроводі після підігріву до температури стабілізації перед його засипкою. Існує три основних способи, щоб забезпечити цю вимогу: 1). застосування «разових» компенсаторів; 2). бетонування фізичних нерухомих опор, коли трубопровід знаходиться в стані видовження; 3). засипка трубопроводу грунтом, коли трубопровід знаходиться в стані видовження.

3. Розрахунок споживання газу різного виду об’єктами сільських населених пунктів.

Газ у сільській місцевості витрачається на господарські (приготування їжі і нагрівання води в житлових будинках), комунально-побутові (лазні, пральні, громадські, лікувальні, дитячі та інші установи) потреби, опалення і вентиляцію житлових, громадських і виробничих будівель і споруд, а також для технологічнихцілей. Режим споживання газу на господарські та комунально-побутові потреби, а також на опалення і вентиляцію у селах і селищах істотно не відрізняється від режиму споживання газу в міських умовах. Специфічну особливість і певну технічну складність представляє газифікація сільськогосподарських промислових об'єктів. Сумарне споживання газу за рік різними споживачами - основа для розробки систем газопостачання. Виходячи з річних витрат і режиму споживання газу визначають схему системи, протяжність, пропускну здатність, матеріаломісткість і вартість газових мереж і споруд. За річним витратам встановлюють максимальні годинні витрати газу для розрахунку діаметрів газопроводів, підбору обладнання і регулюючих пристроїв. Витрата газу визначають з урахуванням перспектив розвитку населеного пункту на 10 років. Методика розрахунку річних витрат залежить від категорії споживача. Питома максимальна витрата газу залежить від чисельності населення і щільності житлової забудови. Для населених пунктів нового планування з чисельністю населення 700... 2000 чол. і щільністю забудови 150... 960 м 2 /га зазначена величина становить від 0,7 до 1,6 м 3 /(год В· чол.), у тому числі на господарські та комунально-побутові потреби - від 0,1 до 0,16 м 3 /(год-чол.), що значно перевищує цей показник для міськ
их умов. При відсутності гарячого водопостачання витрата газу знижується в середньому на 25%. У селах старої забудови з чисельністю населення до 500 чол. орієнтовний витрата газу не перевищує 400 м 3 /ч. Селищні розподільні газові мережі розраховують на максимальні значення годинної витрати газу, що визначаються з графіків споживання палива всіма категоріями споживачів протягом доби. При розробці проекту газопостачання населеного пункту необхідно визначити розрахунковий витрата газу, вибрати схему газопостачання та провести гідравлічний розрахунок газопроводів. Для вирішення цих завдань потрібно: генплан населеного пункту з нанесеними інженерними комунікаціями; дані про поверховості забудови або щільності населення, розміщення промислових об'єктів; кліматологічні відомості району забудови; дані про корозійної активності грунтів; відомості про перспективу розвитку об'єктів газопостачання на 10... 20 років, джерелі газопостачання та складі газу.

Річні та розрахункові витрати газу споживачами сільській місцевості визначають у відповідності з нормативними документами і за даними спеціальної літератури.

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 18

1. Компенсаційні зони, призначення та технології їх виконання.

З метою можливості переміщення компенсуючих колін і сприйняття згину труб на ділянках гнучкої компенсації необхідно виконувати так звані «компенсаційні зони» із еластичних матеріалів.

Для виконання компенсаційних зон можна застосовувати: * для Dтр ≤315 мм загальнодоступні мінераловатні плити «М75» до «М100» товщиною 50÷60мм з обгорткою зовні поліетиленовою плівкою (заклейка стиків клейкою стрічкою) або рубероїдом (з просмоленням стиків). * плити або скорлупи із спіненого поліуретану, або поліетилену товщиною 40÷60мм (для всіх діаметрів). Приймається, що один шар мінеральної вати, плити або скорлупи товщиною 50÷60мм із спінених полімерів сприймає 30мм переміщення компенсаційного плеча. В місцях виконання компенсаційних зон необхідно виконати розширення траншеї. Розміщення компенсаційних подушок і розширення траншеї представлені в частині «Виконання» по монтажу трубопроводів. Більш детальна інформація по цій проблемі буде надана в наступних версіях «Рекомендацій...» після освоєння виробництва компенсаційних подушок і скорлуп ВАТ «Енергоресурс». Для довідки в табл.11.3.2. надані рекомендації по влаштуванню одно-і багатошарових компенсаційних зон при розрахунковому видовжені ΔlZ ≤ 90мм по матеріалах. Для ΔlZ ≤ 10 мм влаштування компенсаційних подушок не потрібне.

Крім того, якщо виникне необхідність застосування інших компенсаційних матеріалів, можна користуватися наступним допущенням. Якщо один шар компенсаційного матеріалу товщиною δ сприймає якусь частину видовження Δl на повній довжині зони компенсації Lк1, то другий шар повинен мати довжину Lк1 ′ рівну L l l к Lk 1 1 ′ = − ⋅ Δ Δ δ; м [ ] 11 11 − і так далі. Кількість шарів залежить від компенсуючої здатності матеріалів. Застосування матеріалів, які вимагають влаштування більше трьох шарів компенсації, не рекомендується.

2. Основні вимоги при проектуванні земляних робіт для безканального прокладання теплових мереж.

Проекти теплових мереж мають відповідати вимогам.

Додатково необхідно передбачити наступне:

* на монтажній схемі трубопроводів необхідно показати всі елементи попередньоізольованих трубопроводів згідно із табл. 2.1.

* до проекту трас із аварійною сигналізацією має входити окремим документом схема системи аварійної сигналізації з позначенням всіх елементів системи;

* в специфікації до проекту необхідно вказати всі попередньоізольовані елементи траси і елементи системи аварійної сигналізації із зазначенням каталожного номеру згідно із каталогом виробів.

Вся документація повинна бути виконана чітко і якісно і має забезпечувати однозначність трактування проектних рішень. На вимогу замовника проектна організація зобов′язана надати розрахунки до проекту.

3. Класифікація розподільчих газопроводів газових мереж.

Газопроводи в залежності від тиску підрозділяють:

на газопроводи високого тиску і категорії - при робочому тиску газу понад 0,6 МПа (6 кгс/см2) до 1,2 МПа (12 кгс/см2) включно для природного газу та газоповітряних сумішей, до 1,6 МПа (16 кгс/см2) для зріджених вуглеводневих газів (ЗВГ);

газопроводи високого тиску ІІ категорії - при робочому Тиску газу понад 0,3 до 0,6 МПа (3...6 кгс/см2);

газопроводи середнього тиску - при робочому тиску газу понад 500 даПА (0,05 кгс/ем2) до 0,3 МПа (3 кгс/см2);

газопроводи низького тиску - при робочому тиску газу До 500 даПА (0,05 кгс/см2) включно.

В залежності від розташування щодо планування населених пунктів газопроводи розділяють на вуличні, внутрішньо-квартальні, двірські, міжцехові.

За розташуванням відносно поверхні землі газопроводи класифікують на підземні (підвідні), надземні (надводні) і наземні.

За призначенням у системі газопостачання газопроводи ділять на розподільні, газопроводи-введення, вступні, продувні, скидні, імпульсні, а також міжселищні.

В залежності від матеріалу труб газопроводи бувають металеві (сталеві, мідні й ін.) і неметалічні (поліетиленові й ін).

По виду транспортованого газу розрізняють газопроводи природного газу, попутного і сжиженною.

В залежності від надійності газопостачання, обсягу, структури і щільності газоспоживання, місцевих умов, а також на підставі техніко-економічних розрахунків здійснюється вибір систем розподілу, число газорегуляторних пунктів (ГРП) та принцип побудови розподільних газопроводів (кільцеві, тупикові, змішані).

Розподільними є газопроводи, які йдуть від забезпечують газопостачання населених пунктів ГРП до вводів (вуличні, внутріквартальні, двірські, міжцехові та ін). Введення являє собою ділянка газопроводу від місця приєднання до розподільного газопроводу до будівлі, включаючи отключающее пристрій на вводі в будівлю, або до ввідного газопроводу.

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 19

1.Методи прокладання трубопроводів теплових мереж.

У населених пунктів для теплових мереж передбачається, зазвичай, підземна прокладка (>бесканальная, в каналах чи міських і внутрішньоквартальних тунелях з іншими інженерними мережами). При обгрунтуванні допускається надземна прокладка теплових мереж, крім територій дитячих і медичних закладів.

>Прокладку теплових мереж територією, яка підлягає забудові поза населених пунктів, слід передбачати надземну на низьких опорах. Прокладка теплових мереж по насипам автошляхів загального користування I, II і III категорій заборонена.

При виборі траси допускається те що житлових і громадських споруд транзитними водяними тепловими мережами з діаметрами теплопроводи до 300 мм включно за умови прокладки мереж в технічнихподпольях і тунелях (заввишки щонайменше 1,8 м) з побудовоюдренирующего колодязя у нижній точці виході з будинку

2. Вимоги до робочого місця для теплогідроізоляції стиків безканальних теплопроводів.

Загальні вимоги – місце в траншеї для виконання теплогідроізоляції зварного з'єднання повинно бути сухим відкритим доступним та розширеним; – труба провідна повинна бути сухою очищеною від бруду іржі тощо; – під час зварювання сталевих труб потрібно захистити від високої температури пінополіуретанну ізоляцію спеціальним щитком; – зварні з'єднання сталевих труб повинні пройти випробування методами неруйнівного контролю. Муфта зварна має бути виготовлена з того ж самого матеріалу що й зовнішня труба-оболонка мати товщину стінки не менше ніж труба-оболонка. Під час електронного контролювання процес зварювання муфта та труба-оболонка зварюються в одне ціле. Перед заповненням ізоляцією муфта зварена з трубою-оболонкою має витримати випробування на герметичність під дією внутрішнього тиску.

 

3. Класифікація та схеми систем газопостачання.

Системи газопостачання — системи призначені для транспортування і розподілу газу між споживачами на побутові, комунально-побутові й технологічні потреби. Основним елементом міських систем газопостачання є газопроводи, які класифікують за тиском газу і призначенням.

Залежно від максимального робочого тиску газу газопроводи підрозділяють на такі категорії:низького тиску — з тиском газу не більше 5 кПа;

середнього тиску — з тиском газу від 5 кПа до 0,3 МПа;

високого тиску:

I категорії з тиском газу більше 0,6 й до 1,2 МПа;

II категорії з тиском газу більше 0,3 й до 0,6 МПа.

Газопроводи низького тиску призначаються для постачання газом житлових і громадських будівель, а також дрібних промислових і комунально-побутових підприємств.

Газопроводи середнього і високого (II категорії) тиску прокладають для живлення розподільних газопроводів низького і середнього тиску (через газорегуляторні пункти), а також промислових і комунально-побутових підприємств (через місцеві газорегуляторні установки).

Газопроводи високого тиску (з тиском газу більше 0,6 МПа) призначені для подачі газу до міських газорегуляторних пунктів, а також до підприємств, технологічні процеси яких потребують застосування газу високого тиску.

Системи газопостачання населених місць: а — одноступінчаста; б — двоступінчаста; в — триступінчаста; г — багатоступінчаста; 1 — групова установка газу зрідженого (ГС); 2 — газорегуляторний пункт (ГРП); 3, 5, 6 — відповідно трубопроводи низького (СНД), середнього (ССД) і високого (СВД) тиску; 4 — відгілення до споживачів; 7 — газорозподільна станція; 8 — промислове підприємство (ПП)

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 20

1. Навантаження на трубопроводи при безканальному прокладанні теплових мереж.

Безканальне прокладання. Один із шляхів зниження вартості мережі – безканальне прокладання трубопроводів у ґрунті. У цьому разі, оскільки теплова ізоляція трубопроводів стикається безпосередньо з ґрунтом, її виконують у вигляді механічно міцної тепло- і гідроізоляційної оболонки, здатної витримувати навантаження ґрунту. Як тепло- гідроізоляційні матеріали при безканальному прокладанні використовують бітумоперлит, бітумокерамзит, пінополімербетон, армопінобетон з гідроізоляційним покриттям та інші матеріали. Труби з тепло- і гідроізоляцією укладають безпосередньо на піщану подушку, підсипану на попередньо вирівняне дно траншеї. Безканальне прокладання передбачають переважно для труб діаметром не більше 400 мм у сухих ґрунтах, які не осідають, оскільки в ґрунтах слабких та таких, що осідають, можливі пошкодження оболонки через провисання або прогинання труб.

 

2. Переваги та недоліки застосування радіальної та осьової компенсації температурного видовження теплопроводів.

Осьові компенсатори бувають сальникові та пружні (лінзові).

В осьових компенсаторах забезпечується осьове переміщення трубопроводів за рахунок їх телескопічного обладнання (сальникові компенсатори) або стискання пружних вставок (лінзові компенсатори). Між стаканом і корпусом компенсатора телескопічного пристрою розміщують сальникову набивку, виконану із азбестових прографітованих кілець. Осьові компенсатори використовують у теплових мережах із діаметром труб більше 200 мм і тому у сільському господарстві практично не застосовують.

До радіальних компенсаторів відносять гнуті пристрої, що забезпечують природну компенсацію: П-подібні та ліроподібні. Перевагами радіальних компенсаторів є передача на нерухомі опори тільки сил пружності компенсаторів і значна компенсуюча здатність (залежно від діаметра теплопроводів компенсуюча здатність становить 200...600 мм, причому чим більший діаметр труб, тим більша компенсуюча здатність).

До недоліків радіальних компенсаторів відносять: велику вартість теплових мереж, підвищений гідравлічний опір, великі затрати на будівництво спеціальних камер для компенсаторів і складнощі в їх розміщенні, особливо в умовах жилих селищ.

 

3. Методика гідравлічного розрахунку зовнішньої газової мережі.

Гідравлічні режими роботи газопроводів повинні прийматися за умови створення при максимально допустимих втратах тиску газу найбільш економічної та надійної в експлуатації системи, що забезпечує стійкість роботи ГРП, газорегуляторних установок (ГРУ), а також роботи пальників споживачів у допустимих діапазонах тиску газу.

 

де Q - витрата газу, м³/год, при температурі 0^oCі тиску 0,10132 МПа;

d - внутрішній діаметр газопроводу, cm;

v - коефіцієнт кінематичної в'язкості газу, м² /с (при температурі 0^oCі тиску 0,10132 МПа).

Розрахункові внутрішні діаметри газопроводів необхідно визначати гідравлічним розрахунком за умови забезпечення безперебійного газопостачання всіх споживачів у часи максимального споживання газу.

 

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 21

1.Методика визначення напружень в провідній сталевій трубі від тиску засипки грунтом траншеї.

При наповненні трубопроводу теплоносієм і тепловому розширенні труби в грунті в стінці труби виникають напруження стиску внаслідок опору грунту. Одночасно внутрішній тиск в трубі викликає напруження розтягу, які протилежні по знаку. Може виникнути ситуація, коли на працюючому трубопроводі з максимальною температурою падає тиск і в трубопроводі залишаються тільки напруження стиску, які в цьому випадку досягають свого максимального значення. Саме для такого випадку і визначається допустиме стискуюче напруження в трубі.

 

Сумарне (еквівалентне) навантаження, яке діє на трубопровід, що укладений в грунт можна визначити по формулі.

 

 

− або без впливу наземного транспорту

 

 

2. Обгрунтування вибору способу прокладання теплової мережі.

· наземні (повітряні) теплові мережі. Наземна прокладка (на естакадах або спеціальних опорах) зазвичай здійснюється на територіях промислових підприємств і поза межею міста.

· підземні теплові мережі. У містах і селищах найпоширеніші підземна прокладка труб в каналах і колекторах (спільно з іншими комунікаціями) і так звана безканальна прокладка — безпосередньо в грунті.

Найчастіше використовується підземне прокладання: в прохідних каналах і колекторах разом з іншими комунікаціями; в напівпровідних і непрохідних каналах; безканальне. Найбільш довершеним, але й найдорожчим є прокладання теплопроводів в прохідних каналах, які використовують при наявності декількох теплопроводів великих діаметрів. В великих містах будують так звані міські колектори, в яких прокладають теплопроводи, водопровід, електричні і телефонні кабелі Напівпрохідні канали складаються із стінових блоків Г-подібної форми, залізобетонних днищ і перекриттів. Їх будують під проїздами з інтенсивним вуличним рухом, під залізничними коліями, при перетині будинків, де ускладнено здійснення ремонту трубопроводів.

 

3. Способи прокладання газопроводів зовнішніх газових мереж.

Газові мережі призначені для транспортування і розподілу газу між спо- живачами на побутові, комунально-побутові й технологічні потреби. Зовнішні мережі газопроводів до індивідуальних житлових будинків виконуються найкоротшим шляхом, як правило, підземної прокладкою газопровідні трубами діаметром до 32 мм Трубопроводи підземної прокладки піддають посиленої ізоляції бітумними мастиками із шаром паперу. Глибина закладення газової магістралі повинна бути не менше 1,5 метрів. Можлива надземна прокладка газопроводів за умови дотримання габаритів при перетинання під'їзних доріг і магістралей. Біля стіни будівлі газова магістраль піднімається у вигляді стояка з фланцем, за якими встановлюють запірну газову арматуру. Газопровід укладається на підставу з малозащемляющего грунту товщиною не менше 200 мм і присипається цим же фунтом на висоту не менше 300 мм

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ № 22

1. Методика визначення напружень в провідній сталевій трубі від тиску власної ваги трубопроводу.

Тиск власної ваги трубопроводу визначається по формулі: