Колонна стабилизации первичной переработки нефти

Элемент: Колонный аппарат

Рабочие условия

Опора-юбка в нижней части  колонны

Учитывать ветровую нагрузку на часть колонны ниже опоры-юбки

Площадь внешних элементов  приближенно учитывается коэффициентом  парусности

Период собственных колебаний  определяется автоматически численными методами

Период собственных колебаний  определяется без учета прибавок на коррозию

Исходные  данные

Ветровой район I (230 Па),

Ветровой район и сейсмичность   Сейсмичность менее 7-ми баллов

 

Минимальный момент инерции  подошвы фундамента IF = 3.018 мм

Коэффициент неравномерности  сжатия   СF = 0.06  Н/мм

Нормативное значение ветрового  давления   qo = 230   Па

Значение сейсмического  коэффициента грунта

(Ks=0.0 при баллах < 7 )      Ks = 0

Коэффициент прочности кольцевого шва   FIт = 1

Высота постамента       Hосн = 0 мм

Количество сосредоточенных  масс     Nсосред = 4

Количество участков с  различными коэффициентами

парусности         Nпар. элем = 1

Высота колонны        H = 3.694 мм

Количество элементов  аппарата (Задается автоматически) Nelements = 7

Число участков (Задается автоматически)   Nучастков = 16

Номер сечения приварки юбки (Задается автоматически) Nсеч.юбки =15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1- Геометрические характеристики участков колонны

N

Координата   расчетного сечениямм

Координата центра тяжести участка  мм

Внутренний диаметрмм

Наружный диаметрмм

Высота участка, мм

Исполнительная толщина, мм

Сумма прибавок к тол- щине, мм

Косинус половины угла при вершине

 

1  0     1500   3000   3032   3000   16  3   1

2  3000    4500   3000   3032   3000   16  3   1

3 3.619 3.638  2600   2650   755   25  10.55  1

4 3.313  3.466  2600   3054   3056   22  6.8  1

5 3.007   3.16  2600   3054   3056   22  6.8  1

6 2.702  2.855  2600   3054  3056   22  6.8   1

7 2.396  2.549  2600   3054   3056   22  6.8   1

8 2.084   2.24  2600   3054   3125   22  6.8   1

9 1.771 1.927 2600   3054   3125   22  6.8   1

10 1.459 1.615 2600   3054   3125   22  6.8   1

11 1.146 1.302 2600   3054   3125   22 6.8   1

12 1.098 1.121 2800   3262   482.8   26 6.9        0.9

13 8603     9791   3000   3458   2375   24      6.9  1

14 6228       7416   3000   3458   2375   24  6.9   1

15 6000       6089   3000   3466   228.3   28  11.1  1

16 5370       5939  3000   3466   629.7   28  11.1  1

 

 

Таблица 2- Свойства материалов и нагрузки от давления, веса корпуса и столба жидкости в расчетных сечениях колонны

N

Допускаемое напряжение, МПа

Модуль упругости, МПа

Вес участка колонны, Н

Осевое сжимающее усилие, Н

Давление, МПа

 

1   196   1.99 4.463 9.639   0

2    162   1.76 3.502 9.193   0

3   168.5  1.835 1.523 1.523   1.5

4    168.5  1.835 4.265 5.788   1.5

5   168.5  1.835 4.265 1.005   1.5

6    168.5  1.835 5.64 1.569   1.5

7    168.5   1.835 5.64 2.133   1.5

8    162   1.76 5.767 2.71   1.5

9    162   1.76 5.767 3.287   1.5

10   162   1.76 5.767 3.864   1.5

11   162   1.76 5.767 4.44   1.5

12   162   1.76 1.163 4.557   1.5

13   162   1.76 1.418 5.096   1.5

14   162   1.76 2.186 5.635   1.5

15   162   1.76 2.208 5.699   1.5

16   162  1.76 4.618 -2.165   1.5

Сосредоточенные массы (веса)

N Координата сосредоточенной                    Величина сосредоточенной  массы (веса), мм                                   массы (веса), Н       

1   10000      50000

2  18000      50000

3  28000      50000

4  36000      50000

 

 

Коэффициенты  парусности

Координата участка, мм    Коэффициент парусности участка

3.65      1.4

Результаты  расчета

Период собственных колебаний      T = 3.092  

Параметр Epsilon при определении коэффициента

 динамичности        Epsilon = 0.05935

Коэффициент пространственной корелляции пульсации

давления ветра        Nu = 0.8161

Коэффициент динамичности при  действии ветровой нагрузки Ksi = 2.059

 

Таблица 3- Вертикальное усилие, изгибающий момент и перерезывающее усилие в расчетном сечении

N

Координата расчетного сечения, мм

Вертикальное усилие, Н

Изгибающий момент, Н мм

Перерезывающая сила, Н

 

1   0   1.199       1.291   5.972 

2  3.619 1.523     3.003      1566

3  2.396 3.133       1.926   2.801 

4  1.146   5.94      6.643   4.605 

5   1.098 6.057     6.867   4.662 

6   6228   7.635      9.305   5.57 

7  6000  7.699      9.432   5.606 

 

 

Продольные напряжения

- на наветренной стороне 

 

- на подветренной стороне 

 

Кольцевые напряжения

 

Эквивалентные напряжения

- на наветренной стороне 

 

- на подветренной стороне 

                     

 

Таблица 4- Продольные и эквивалентные напряжения на подветренной и наветренной стороне аппарата, кольцевые напряжения

N

Координата расчетного сечения,мм

Продольные напряжения на наветренной стороне, МПа

Продольные напряжения на подветренной стороне, МПа

Кольцевые напряжения, МПа

Эквивалентные напряжения на наветренной стороне, МПа

Эквивалентные напряжения на подветренной стороне, МПа

 

1  0   4.261   -23.83  0   4.261   23.83

2  3.619 68   67.99   136.2   118    118

3  2.396  64.55   59.78  129.4   112    112.1

4  1.146 68.13   51.67   129.4   112.1    112.8

5  1.098  62.11  49.47   120   104    104.5

6  6228   69.28   53.88  132.6   114.9    115.5

7  6000   70.25   54.46   134.4  116.4    117.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5- Условие прочности на наветренной и подветренной стороне аппарата

N

Координата расчетного сечения,мм

Расчетные напряжения на на- ветренной стороне, МПа

Допускаемые напряжения на на- ветренной стороне, МПа

Расчетные напря- жения на подвет- ренной стороне, МПа

Допускаемые напряжения на подветренной стороне, МПа

 

1   0   4.261   196   23.83    196

2  3.619  118   168.5  118    168.5

3  2.396   112    168.5   112.1    168.5

4  1.146   112.1   162   112.8    162

5 1.098  104    162  104.5   162

6  6228    114.9   162  115.5   162

7  6000    116.4   162   117.1   162

 

Нагрузки на фундамент  или опорную конструкцию

Вертикальное усилие = 1.199, Н

Изгибающий момент = 1.29074, Н мм

Перерезывающая сила = 5.972 , Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Диаметр отверстия не требующего укрепления

Расчет на прочность по ГОСТ 24755-89

Элемент: Узел врезки штуцера  или люка в цилиндрической обечайке при действии внутреннего давления

Рабочие условия

Определение диаметра отверстия, не требующего укрепления

Расчет укрепления отдельного отверстия

Расчетная схема укрепления отверстия

 

Рисунок 17 – схема узла врезки штуцера.

Исходные  данные

Материал корпуса (обечайки или днища)        -  09Г2С -

Расчетная температура        T  170  ºС

Расчетное давление        P  1.5  МПа

Исполнительная толщина  стенки обечайки, конического перехо-

да или днища         s  22  мм

Сумма прибавок к расчетной  толщине корпуса    c1  6.8  мм

Коэффициент прочности сварных  швов корпуса     1

Допускаемое напряжение для  материала корпуса   [σ]  168.5  МПа

Внутренний диаметр обечайки, днища или конического перехода

в месте расположения отверстия      D  2600  мм

Результаты  расчета

Расчетный диаметр цилиндрической обе-

чайки корпуса:                              D_f = D =  2600 мм

Расчетная толщина стенки укрепляемого

элемента:                    s_f  = 11.62 мм

Расчетный диаметр отверстия  для штуце-

ра с круглым поперечным сечением, ось

которого совпадает с  нормалью к по-     d_f = d + 2 c1  = 112 мм

верхности в центре отверстия:

Минимальное расстояние между  наруж-

ными поверхностями штуцеров, при ко-  

тором они не оказывают  влияние друг на

друга:    b +

= + = 397.6 мм

 

Расчетный диаметр одиночного отвер-

стия, не требующего дополнительного

укрепления, при наличии  избыточной

толщины стенки сосуда, работающего 

под действием внутреннего  давления:  d₀ = 2 =

= 2 = 201.8 мм

Узел врезки штуцера (люка) отвечает условиям укрепления отверстий  в соответствии с требованиями ГОСТ 24755-89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6. Расчёт фланцевого соединения

 

В аппаратах и трубопроводах  для разъемного соединения их составных  частей, а также для присоединения  к аппаратам запорной арматуры, предохранительных,  регулирующих и контролирующих устройств  широко используются фланцевые соединения.

Расчет стальных фланцевых  соединений проводится в соответствии с ОСТ 26-373-78.

Элемент: Фланцевое соединение фланца и крышки.

Плоская неметаллическая  прокладка

Крепеж шпильки

Рабочие условия (менее 1000 циклов)

Рисунок 18 – Расчетная схема фланцевого соединения

 

Исходные данные

 

Материал 1-го фланца (крышки)                  09Г2С

Материал и диаметр  болтов (шпилек)         35Х, Diam=1-М20

Материал прокладки                                      Паронит по ГОСТ 481при                     

                                                                         толщине не более 2 мм         

Материал 2-го фланца (крышки)                   09Г2С

Расчетное давление                                        = 1,8 МПа

Расчетная температура                                   = 150 ºС

Температура болтов (шпилек)                         = 130,5 ºС

Диаметр окружности расположения

болтов                                                              =  700  мм

Наружный диаметр болта (шпильки)            d  = 20 мм

Минимальная площадь поперечного

сечения болта (шпильки)                                = 225 мм^2

Количество болтов (шпилек)                          n  = 32     

Допускаемое напряжение для  шпилек при t=20C = 230 МПа

Допускаемое напряжение для  шпилек при t=t₆ = 228МПа

Модуль упругости шпилек при t=20C = МПа

Модуль упругости шпилек при t=t₆ = МПа

Коэффициент линейного удлинения шпилек = 1/С

Наружный диаметр прокладки                     = 669 мм

Ширина прокладки                                           = 15 мм

Удельное давление обжатия  прокладки         = 20 МПа

Допускаемое удельное давление на прокладку [q] = 130 МПа

Прокладочный коэффициент   m = 2.5                  

Условный модуль сжатия прокладки = 2000 МПа

Коэффициент обжатия прокладки  К = 0,9                  

Толщина прокладки                      = 2  мм

Внутренний диаметр фланца         D  = 600  мм

Температура фланца (крышки)       _{= 144,8   С}

_{Допускаемое напряжение материала} 

_{фланца (крышки) при t=20С = 183 МПа}

Допускаемое напряжение материала 

фланца (крышки) при     =_{154,5 МПа}

_{Предел текучести материала фланца}

_{крышки  при t=20С      =  280МПа}

Предел текучести материала  фланца

крышки при  _{= 231,5 МПа}

Временное сопротивление  материала 

фланца крышки при  t=20C   = 440 МПа

Временное сопротивление материала

фланца крышки при  _{= 425 МПа}

_{Модуль  упругости материала  фланца}

_{(крышки) при t=20С     МПа}

Модуль упругости материала  фланца

(крышки) при    _{Е  МПа}

_{Коэффициент линейного удлинения}

материала фланца (крышки)    1/С

Прибавка на коррозию         с =  4 мм

Наружный  диаметр фланца (крышки)        = 74 мм

Толщина фланца (фланца сферической 

неотбортованной крышки, плоской крышки)         = 44 мм

Толщина втулки в сечении  , (толщина  

втулки (обечайки) плоского фланца, толщина 

днища неотбортованной сферической крышки)    = 12 мм

Толщина втулки в месте  соединения с

тарелкой фланца (в сечении  )                               = 24 мм

Длина конической втулки                                          I  = 36 мм   

Температура 2-го фланца (крышки)                         =144,8   С

Допускаемое напряжение материала 

2-го фланца (крышки) при  t=20С                              = 183  МПа

Допускаемое напряжение материала                        

2-го фланца (крышки) при     =154,5  МПа

Предел текучести материала 2-го 

фланца  (крышки) при t=20С                                      = 280  МПа

Предел текучести материала 2-го

фланца  (крышки) при      = 231,5  МПа

Временное сопротивление  материала 

2-го фланца (крышки) при  t=20С                             = 440  МПа

Временное сопротивление  материала 

2-го фланца (крышки) при      = 425  МПа