53096-2229
advertisement
«ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» Создание металлического гарантировано герметичного компенсатора крутильный перемещений ООО «Профф Инжиниринг» Докладчик Афонин Г.Г. 1. Причины по которым возникла необходимость создания компенсаторов крутильных перемещений «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» При проектировании трубопроводных систем различного назначения проектировщики решают задачу по снижению напряжения в трубопроводе, возникающего под действием усилий, вызванных температурными изменениями в условиях ограниченного по величине перемещения, погрешностями монтажа, внешними воздействиями и др. Существует 4 вида усилий возникающих в трубопроводной системе: - осевые; - угловые; - сдвиговые; - крутильные Для компенсации перемещений вызванных указанными усилиями существуют 3 типа компенсаторов по перемещению: осевые; - угловые; - сдвиговые Таким образом для 4 видов перемещений (усилий) существуют только 3 типа компенсаторов для компенсации указанных перемещений. Вывод: существующий ряд компенсаторов требуется дополнить компенсаторами крутильных перемещений. Лого компании 2. Проблемы в проектировании и эксплуатации трубопроводных систем и способы решения с помощью компенсаторов крутильных перемещений (ККП) «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» В настоящее время (в условиях отсутствия ККП) для компенсирования крутильных перемещений в трубопроводных системах используются ниже перечисленные решения: 1 - Используются комбинации из 2 или более существующих компенсаторов. 2 - В проект трубопроводной системы проектировщик вынужден закладывать конструктивные решения, которые будут исключать возникновение крутильных перемещений, при этом усложняя конструкцию трубопровода. 3 - Используются не гарантированно герметичные компенсаторы типа сальниковых, в которых герметичность обеспечивается за счет плотного контакта сальника (неметаллического материала) с подвижной уплотняемой поверхностью. Недостатки выше перечисленных решений: 1 - Использование комбинации существующих компенсаторов не всегда экономически выгодно и функционально эквивалентно применению ККП. 2 - Наличие условия по не допущению возникновения крутильных перемещений, ограничивает набор технических приемов и средств проектировщика и не позволяет спроектировать оптимальную по надежности и стоимости трубопроводную систему. 3 - Использование не гарантированно герметичных компенсаторов в теплотрассах экономически не выгодно из-за больших потерь сетевой воды, использование для транспортировки взрывопожароопасных, ядовитых и радиоактивных материалов – не допустимо. Лого компании 3. Конструктивные особенности компенсатора крутильных перемещений. «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» Конструкция компенсатора крутильных перемещений представлена на рис.1. Компенсатор является разгруженным, так как не передает осевое усилие от распорного давления на трубопровод за счет использования упорного подшипника 3. Упругий металлический компенсирующий элемент 2 соединен с патрубками 1 и 4. В процессе работы происходит поворот патрубков 1 и 4 относительно друг друга, при этом упругий элемент 2 деформируется, сохраняя герметичность компенсатора. • В табл. 1 представлены примерные характеристики крутильных компенсаторов, которые не являются предельными. В соответствии с конкретным заданием могут изменятся в широких пределах. Параметры Условный проход Ду 80 Ду 150 Ду 300 Ду 500 ø89×4 ø159×6 ø325×6 ø530×8 Температура расчетная, °С 200 200 200 200 Давление расчетное, МПа 2,5 2,5 2,5 2,5 Угол поворота, град. ±5 ±4,2 ±3,8 ±3,8 106 458 2080 5500 ø122×800 ø194×815 ø360×1300 ø568×1345 1000 1000 1000 1000 22 88 170 314 Диаметр патрубков под приварку, мм Угловая жесткость, Н·м/град Габаритные размеры, мм Количество циклов, не менее Масса Лого компании Металлический компенсатор крутильных перемещений 1 2 3 «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» 4 Рис. 1 1 – патрубок привариваемый к трубопроводу 2 – упругий металлический элемент 3 – упорный подшипник 4 – патрубок привариваемый к трубопроводу Лого компании «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» 4. Данные для расчета (проектной) стоимости компенсатора крутильных перемещений В табл. 2 представлены справочные данные для расчета проектной стоимости линейки компенсаторов, включающей наиболее применяемые три номинальных размера, на основе удельной себестоимости одного килограмма компенсатора. Таблица 2 Материал Масса, кг (сталь углеродистая: Ст.3, 09Г2С, сталь 20) Масса, кг Сталь AISI 321 Итого для изделия 150 Условный проход Ду, мм 300 500 75 128 247 13 42 67 88 170 314 Детали компенсатора изготавливаются на серийном оборудовании нормальной точности с использованием металлообработки и сварки. Конструкция и технология изготовления упругого элемента содержит «ноу-хау». Лого компании 5. Область применения «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» Компенсатор крутильных перемещений найдет широкое применение в трубопроводных системах практически во всех отраслях промышленности для компенсации крутильных перемещений в том числе для разгрузки патрубков резервуаров нефти (система СКНР). Применение ККП позволяет получить следующие положительные эффекты: - снижение стоимости трубопроводных систем за счет оптимизации трассировки и конструкции; - повышение надежности и необходимости в обслуживании и регулировании пружинных опор в процесс эксплуатации (система СКНР). Кроме того компенсирующий элемент разработанного нового крутильного компенсатора могут использоваться как силовой элемент муфты для передачи крутящего момента в механических системах для таких функций как: снижение ударных нагрузок; предотвращения автоколебаний (резонансных крутильных колебаний трансмиссии). Лого компании 6. Пример применения компенсатора крутильных перемещений «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» На рис. 2. изображена СКНР (система компенсации нагрузок резервуара), предназначенная для разгрузки патрубка резервуара 1 от нагрузок, возникающих в результате просадки грунта в условиях вечной мерзлоты, изменения веса трубопровода при транспортировки нефтепродуктов и др. Она представляет собой трехшарнирную трубопроводную систему, образованную тремя карданными компенсаторами 2, соединяющими отдельные участки трубопровода, которые подвешены на пружинных подвесках опор 3 и 4. Опора 3 разгружает приемный патрубок от веса трубопровода и нефтепродуктов, опора 4 стабилизирует положение плеча А колена 6 относительно трубопровода 5. При просадке грунта под опорой 7 или изменении веса колена при опорожнении или наполнении нефтепродуктами возникает вертикальная сила F, действующая на плечо А колена 6, что является одной из причин возникновения крутящего момента, действующего на приемный патрубок. Кроме того, в условиях вечной мерзлоты, при неравномерной осадке грунта возможен поворот емкости в плоскости XZ, что также является причиной возникновения крутящего момента на патрубке резервуара. Недостатком схемы, приведенной на рис. 2, является необходимость настройки двух опор 3 и 4 СКРТ для разгрузки патрубка от силы тяжести и крутящего момента. При этом не исключается возможность выхода фактических нагрузок за пределы расчетных при непредвиденных изменениях внешних условий изза их нестабильности в условиях вечной мерзлоты и, кроме того, требуется контроль и регулирование системы пружинных опор, в зависимости от внешних факторов путем изменения усилий создаваемых пружинной подвеской Лого компании 6. Пример применения компенсатора крутильных перемещений «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» На рис.3 приведена схема с использованием компенсатора крутильных перемещений 9. Опора 4 с пружинной подвеской и один из карданных компенсаторов 2 удалены за ненадобностью. Если предположить, что катковая опора 7 переместилась в вертикальном направлении, то трубопровод 5 выходит из горизонтальной плоскости, что приводит к повороту участка трубопровода (ось У) вокруг собственной оси на некоторый угол до компенсатора крутильных перемещений 9, который компенсирует угловое перемещение, разгрузив патрубок 1 от крутящего момента. Лого компании 7. Последовательность работ по созданию компенсаторов крутильных перемещений «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» Этапы разработки: - программа и методика испытаний; - изготовление и испытание опытного образца; - технология изготовления; - программное обеспечение (расчетные конструкторские программы для проектирования ККП); - проектирование и изготовления стенда для испытания; -разработка ТУ; - подготовка разрешительных документов. Результат Результатом выполненной работы будет подготовка пакета документов, необходимых для серийного производства ККП , создания ООО по производству ККП или упругого элемента. Лого компании 8 Команда «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» Директор – Афонин Геннадий Герасимович, разработчик конструкции, имеет более 20 изобретений. Опыт в создании производства сильфонных компенсаторов «под ключ». Научный руководитель - д.т.н. профессор Афанасьев Александр Александрович. Область научных интересов: упрочнения материалов, защитные покрытия, технология машиностроения, сертификация и качество и др. Автор многочисленных научных публикаций и изобретений. Инженер – Проскурин Юрий Анатольевич – аспирант, специалист в области технологии машиностроения, цифровых технологий, менеджмента качества. Лого компании 9. Заключение «ПРОФФ Лого компании ИНЖИНИРИНГ» Сотрудники БГТУ им. В.Г. Шухова и ООО «Профф Инжиниринг» – авторы разработки принципиально новой конструкции металлического гарантированно герметичного компенсатора для компенсации крутильных перемещений предлагают сотрудничество по освоению и производству компенсаторов и демпфирующих муфт (управляемых муфт) для передачи крутящего момента. Контакты: Директор Афонин Геннадий Герасимович mail: proff.in@mail.ru; тел.+7910-325-42-85 Лого компании
