)确定管段是否需要使用膨胀节。
1.已知条件。一是设备参数(由设备图纸提供)。设备管口:1DW K2726RF一端允许载荷,FX=210.OOF/KN,FY=150.00 F/K N,FZ=220.O0 F/K N。二是管道参数。根据设计温度和管道材料,从台山项目《M aterial database of PipingStress Ana lysis))文件6.1.1章节和RCCM—C篇得到此管段的热态许用应力为162.00M pa。
2.计算管段所受热应力和设备接口处受力情况。
(1)按不设置膨胀节的情况进行计算。此次应力计算只考虑二次应力计算,因为一次应力计算主要是计算地震载荷所产生的应力,对二次应力计算无影响,可假设为校验通过,二次应力计算主要是计算热膨胀所产生的应力。经过SYSPIP234D计算,设备接口(节点1)和管段(其余节点都为管段节点)所受热应力情况参见热应力计算表,此表略(注:除端点外,其余节点都有左右两个单元,单元值不一定相同。)。从SYSPIP234D计算数据来看,节点1和节点2的右单元处所受热应力值大于热态许用应力162.OOM pa,力学计算不能通过。对设备接口处进行力学分析,结果参见力学报告数据,此报告略。从力学报告中可以看出,x、Y向所受的力大于设备管口允许载荷,即539.O0>210.00,4 549.O0>150.00。不设置膨胀节,设备管口受力不能通过。
(2)按设置膨胀节的情况进行计算。先设定管段上膨胀节处为可释放六个方向力的刚性单元,通过SYSPIP234D计算,再次得出各节点的热应力数值。从热应力数值可得,设置膨胀节后各节点处的热应力值都小于热态许用应力值,计算结果可以通过。此时对设备接口处进行力学分析,从数据上可知,设置膨胀节后,X、Y、Z方向受力值在设备管口允许载荷范围内,计算结果可以通过。根据此端管段的特点和管段所在的空间大小,选用波纹管膨胀节是一个即经济又可靠的办法。
(二)确定膨胀节类型。根据公式(1),设备接口处的热位移如下:U X=D X X叮X A T=362 X 11.50 X 10 X(60—2O)=16.65m m;U Y=D Y×盯X△T=(一423)×11.50××10一×(60—20)=一19.55r a m;U Z:D Z X盯X A T=(一475)X 11.50×X 10一×(60—20)=一21.85m m;R X=R Y=R Z=0.0 0。(注:D X、D Y、D Z是在PD M S中测出的距离。R指角偏转位移,设备端点的附加位移是相对于设备固定点的位移。负值指某坐标轴的反向。)根据公式(2),此管段在x方向上△X=仅×LX X A T=l1.14×10一x 458×(60—20):20.41m m,在Y方向上△Y=0lT×LY×A T=11.14×10一X(一139)×(60—20):一6.19 m m,A Z=0.O0。设备接口处和管段位移合并:此系统x方向的热位移为37.06r a m,Y方向的热位移为一25.74r a m,Z方向的热位移为一21.85m m。经过位移数据分析,能够同时吸收x、Y、z三个方向位移的波纹管膨胀节只有单式万向铰链型。
(三)确定膨胀节数目。根据公式(6)和厂家提供的参数,一个膨胀节的热位移△=(10×305/2)×(~/180)=26.62m m>25.74r a m,所以选用一个膨胀节即可满足吸收要求。(四)选型后的校验。将选型后的参数输入到SYSPIP234D中,此时得出各节点的热应力。从数据上可知,设置单式万向铰链型波纹管膨胀节后,各节点处的热应力值都为零,说明此膨胀节可以把管段的热膨胀全部吸收,选型合理。选型后对设备接口处进行力学分析,从结果上可知,设置单式万向铰链型波纹管膨胀节后,只存在Z向热胀力且数值较小。说明设置此类型膨胀节对减少设备接口处热胀力,效果明显,选型合理。
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