Проектирование и изготовление трубопроводов, входящих в состав поставочных блоков, должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и ТУ на проектирование и изготовление трубопроводных блоков.
Компенсация температурных деформаций трубопроводов
Температурные расширения следует компенсировать за счет поворотов и изгибов трассы трубопроводов. При невозможности ограничиться самокомпенсацией на трубопроводах устанавливают компенсаторы и компенсирующие устройства.
В тех случаях, когда проектом предусматривается продувка паром или горячей водой, компенсирующая способность трубопроводов должна быть рассчитана на эти условия.
Не допускается применять сальниковые компенсаторы на технологических трубопроводах со средами групп А и Б, для группы среды В их допускается применять в технически обоснованных случаях.
Не допускается установка линзовых компенсаторов на трубопроводах с высокой коррозионной активностью.
П-образные компенсаторы следует применять для технологических трубопроводов всех категорий. Их изготавливают либо гнутыми из цельных труб, либо с использованием гнутых, крутоизогнутых или сварных отводов.
Для П-образных компенсаторов гнутые отводы следует применять только из бесшовных, а сварные - из бесшовных и сварных прямошовных труб. Применение сварных отводов для изготовления П-образных компенсаторов допускается в соответствии с указаниями 6.4.4.
Применять водогазопроводные трубы для изготовления П-образных компенсаторов не допускается, а электросварные со спиральным швом трубы следует применять только для прямых участков компенсаторов.
П-образные компенсаторы должны быть установлены горизонтально с соблюдением необходимого общего уклона. В виде исключения (при ограниченной площади) их можно размещать вертикально петлей вверх или вниз, с соответствующим дренажным устройством в низшей точке и воздушниками.
П-образные компенсаторы перед монтажом должны быть установлены на трубопроводах вместе с распорными приспособлениями, которые удаляют после закрепления трубопроводов на неподвижных опорах.
условиях стесненной компоновки эффективным способом компенсации температурных расширений является использование компенсаторов и компенсирующих устройств на базе гибкого элемента сильфона. Их применение позволяет воспринимать значительные линейные (вдоль оси трубы), угловые и боковые перемещения трубопроводов. При этом необходимо строго соблюдать рекомендации предприятий- изготовителей по их установке на трубопроводе: разбивка на отдельные компенсируемые участки, размещение неподвижных и направляющих опор. При отклонении от этих правил нормальная работа компенсаторов устройств не гарантируется.
При установке линзовых компенсаторов на горизонтальных газопроводах с конденсирующимися газами для каждой линзы должен быть предусмотрен дренаж конденсата. Патрубок для дренажной трубы изготавливают из бесшовной трубы. При установке линзовых компенсаторов с внутренним стаканом на горизонтальных трубопроводах с каждой стороны компенсатора должны быть предусмотрены направляющие опоры.
При монтаже трубопроводов компенсирующие устройства должны быть предварительно растянуты или сжаты. Величина предварительной растяжки (сжатия) компенсирующего устройства указывается в проектной документации и в паспорте на трубопровод. Величина растяжки может изменяться на величину поправки, учитывающей температуру при монтаже.
Качество компенсаторов, подлежащих установке на технологических трубопроводах, должно подтверждаться паспортами или сертификатами.
При установке компенсатора в паспорт трубопровода вносят следующие данные:
техническую характеристику, завод-изготовитель и год изготовления компенсатора;
расстояние между неподвижными опорами, необходимую компенсацию, величину предварительного растяжения (сжатия);
температуру окружающего воздуха при монтаже компенсатора и дату.
Требования к снижению вибрации трубопроводов
Вибрацию трубопроводов нормируют по амплитуде виброперемещений в зависимости от частоты вибрации.
Различают следующие уровни вибрации:
расчетный при проектировании;
допускаемый при эксплуатации;
требующий исправления, реконструкции системы;
уровень появления аварийных ситуаций.
Соответственно по уровням: 1 и 2 - удовлетворительное состояние трубопроводов, 2 и 3 - допускаемое значение, необходим контроль вибрации; 3 и 4 - необходим повышенный контроль, необходимо исправление, реконструкция; выше 4 - экстренное исправление.
В таблицах В.2 - В. 10 приложения В даны дискретные значения допускаемых значений амплитуд виброперемещений трубопроводов для фиксированных частот при обследовании и мониторинге компрессоров, насосов, фундаментов, подшипников и т.п.
При мониторинге вибросостояния трубопроводов необходимо иметь также информацию об уровнях вибрации компрессора, насоса, фундаментов и т.д. Нормативные значения допускаемых уровней вибрации следует принимать согласно нормативным документам.
При совпадении частоты пульсаций потока f с собственной частотой колебаний трубопровода fo возникает условие резонанса. Это приводит к росту амплитуды колебаний.
Резонансная зона имеет определенную ширину, при которой амплитуда может сохранять значительную величину. Условия отстройки см. формулы (2) и (3).
Причиной повышенного уровня вибраций трубопровода может быть совпадение собственных частот колебаний самого трубопровода с частотами возмущающих гармоник пульсаций потока.
Необходимо в первую очередь устранить резонансные колебания пульсирующего потока и отстроить от возможного совпадения резонансов потока и механической системы.
Интенсивность колебаний давления принято характеризовать степенью неравномерности давления [15] согласно рисунку 10.2.
б = fPmax ~ Ртіп^Фср = 2Артах/фср, (5)
ГДЄ Ртах, Pmin, Рср~ МЭКСИМЭЛЬНОе, МИНИМЭЛЬНОв И Среднее ДЭВЛеНИЯ;
△Ртах - максимальная амплитуда давления газа.
Рисунок 10.2 - Зависимость допустимой степени неравномерности давления б от давления в газопроводах:
- допустимые значения б для всасывающих трубопроводов;
и 2 - определяют границы области б для межступенчатых трубопроводов компрессоров;
- допустимая степень неравномерности давления б для нагнетательных трубопроводов.
Допустимая степень неравномерности давления (прямая 3):
б = ЗР'034 (6)
Для разветвленных трубопроводов принимают следующие значения б:
% - для трубопроводов на низких бетонных опорах;
0,7 % - на кронштейнах, укрепленных в стенах зданий, при давлении до 2,5 МПа (25 кгс/см2);
0,5 % - на кронштейнах, укрепленных в стенах зданий, при давлении свыше 2,5 МПа (25 кгс/см2);
0,3 % - для трубопроводов контрольно-измерительных приборов.
Пульсационные составляющие при движении двухфазных потоков оценивают по [15].
Способы отстройки системы от резонансных колебаний газа:
изменение длин и диаметров участков трубопроводной системы, если это допускается компоновкой системы;
изменение температуры и давления нагнетания компрессора, если это возможно по технологии процесса;
установка диафрагм для рассеивания энергии колебаний газа и изменения амплитудно-частотного спектра газа в трубопроводной системе. Ориентировочно диаметр расточки диафрагм должен быть равен примерно половине внутреннего диаметра трубы;
установка буферных емкостей, уменьшающая амплитуды пульсации давления за счет рассеивания энергии колебания газа и изменяющая спектр собственных частот колебаний. Буферную емкость предпочтительно устанавливать непосредственно у источника возбуждения колебаний (у цилиндра компрессора). На несколько цилиндров одной ступени целесообразно устанавливать общую емкость.
Роль буферных емкостей могут играть технологические аппараты (масловлагоотделители, сепараторы, теплообменники и др.);
установка диафрагм на входе в емкость или выходе из емкости. При этом размеры емкости могут быть уменьшены примерно на 30 % по сравнению с емкостью без диафрагмы;
установка акустического фильтра в тех случаях, когда возникает необходимость в значительном снижении колебаний. Акустический фильтр характеризуется четким дискретным спектром полос пропускания и гашения частот колебаний газа.
Спектр собственных частот механической системы зависит от инерционно- жесткостных характеристик и условий закрепления. Такими параметрами являются:
число участков, расположенных между опорами, их конфигурация;
наличие сосредоточенных масс и их величина;
условия опирания;
упругие опоры и их характеристики жесткости;
инерционно-жесткостные параметры участков.
Сосредоточенные массы увеличивают инерционные характеристики и снижают значения собственных частот. Понижение значения собственной частоты способом включения дополнительной массы может быть эффективным при величине массы, соизмеримой с массой участка. Однако сосредоточенные массы увеличивают жесткость системы.
Точный ответ о влиянии масс в каждом конкретном случае может быть получен только расчетом всей системы в целом.
Собственные частоты трубопровода зависят от условий закрепления его концевых и промежуточных участков.
При ограниченных возможностях варьирования длины пролета отстройка системы от резонанса достигается выбором типа опор и подбором их жесткости. Изменение расположения сосредоточенных масс задается расчетчиком. При их отсутствии специально вводить сосредоточенные дополнительные массы для изменения спектра частот следует только при невозможности применения других способов отстройки от резонанса.
Изменение геометрии системы. Необходимо изменить геометрию системы, максимально спрямив трассу, по возможности избегая лишних поворотов. При этом способе необходимо проведение поверочных расчетов трубопровода на прочность и жесткость.
Изменение инерционно-жесткостных параметров трубопровода варьируется диаметром трубопровода.
Корректировку трубопроводной системы для устранения механического резонанса проводят по каждому механизму возбуждения колебаний не менее чем по пяти гармоникам и по числу собственных частот колебаний системы, задаваемому расчетчиком.
10.7.4 Для анализа реальных значений пульсации давления в трубопроводных системах устанавливают датчики пульсации. Требования к посадочным местам для датчиков пульсации давления на трубопроводах поршневых компрессоров определяют в соответствии с НД.
8 Тепловая изоляция, обогрев
1 Необходимость применения тепловой изоляции должна определяться в каждом конкретном случае в зависимости от свойств транспортируемых веществ, места и способа прокладки трубопровода, требований технологического процесса и требований безопасности труда и взрывопожаробезопасности.
2 Тепловой изоляции трубопроводы подлежат в следующих случаях:
при необходимости обеспечения требований технологического процесса (ограничение тепло- или холодопотерь, в том числе при остановке перекачки или отсутствии течения продукта, для сохранения или ограничения изменения температуры, предотвращения конденсации или вскипания продукта, образования ледяных, гидратных или иных пробок, нежелательного повышения вязкости продукта и т.п.);
для исключения конденсации влаги на внутренней поверхности трубопровода, транспортирующего газообразный продукт, компоненты которого при растворении в конденсате могут привести к образованию агрессивных продуктов (ограничение температуры на внутренней поверхности трубы);
по требованиям техники безопасности (ограничение температуры на поверхности теплоизолирующей конструкции в зависимости от местоположения трубопровода и свойств транспортируемого продукта в соответствии с требованиями действующих НД);
при необходимости избежать неэкономичности потерь тепла или холода (ограничение плотности теплового потока);
для исключения конденсации влаги из окружающего воздуха в помещениях, а в необходимых случаях - и на открытом воздухе, на трубопроводах с отрицательной температурой продукта (ограничение температуры на поверхности теплоизоляционной конструкции);
при необходимости обеспечения нормальных температурных условий в помещении (ограничение общего теплового потока).
Тепловая изоляция одновременно может также выполнять функции огнезащиты и защиты от шума.
Для низкотемпературных (криогенных) трубопроводов может применяться вакуумная (экранно-вакуумная) тепловая изоляция.
В обоснованных случаях теплоизоляция трубопроводов может заменяться ограждающими конструкциями.
3 Тепловая изоляция трубопроводов должна соответствовать требованиям действующих нормативных документов. Расчет толщины тепловой изоляции выполняют по методикам, изложенным в НД.
Работы по тепловой изоляции должны выполняться в соответствии с действующими нормами и правилами производства работ и с учетом требований фирмы - производителя тепловой изоляции.
В теплоизоляционных конструкциях трубопровода, как правило, предусматривают следующие элементы:
