Вибродиагностика трубопроводов

Причинами возникновения вибрации в промысловых и магистральных трубопроводах, в отличие от роторных машин, является пульсация давления перекачиваемой технологической среды. Частота собственных колебаний трубопроводов  определяется целым рядом факторов: геометрией трубопроводов (наличием вертикальных, наклонных и горизонтальных участков), диаметром и толщиной стенки трубы, расстоянием между опорами и способом закрепления (защемления) трубопровода на опорах, наличием сосредоточенных масс на различных участках трубопровода (затворов, клинкетов и т. п.). В настоящее время разработаны программные средства, позволяющие рассчитывать  c учетом всех возможных влияющих факторов. C течением времени величина  может меняться из-за различных причин: отложения парафинов из нефти, скопления газового конденсата на низких участках газопроводов, износа трубопроводов, сезонных колебаний грунтов, просадки опор и др.

Для предупреждения преждевременного разрушения трубопроводов необходимо в самом первом приближении соблюдать условие, чтобы отношение частоты возмущающего импульса главной гармоники  к частоте свободных колебаний трубопроводов  соответствовало условиям /  < 0,75 или /  > 1,3.

Пульсация давления технологической среды, вызывающая вибрацию трубопроводов, обусловливается рядом причин. Наиболее частой причиной пульсации давления являются колебания технологической среды, возмущаемые работой поршневого или роторно-лопаточного агрегата нагнетателя. Причинами вибрации могут быть также автоколебания трубопроводной обвязки нагнетателей, возникающие при определенных условиях при прокачке технологической среды через неоднородности обвязки. Пульсация давления может возникать и в линейной части трубопроводов из-за турбулизации потока технологической среды на стенках труб и различных неоднородностях (отводах, трубопроводной арматуре и др.).

Вибрация трубопроводов изменяет их напряженное состояние. В дополнение к действующим статическим нагрузкам (весовым, температурным, нагрузкам от внутреннего давления и монтажных натягов) при вибрации возникают циклические напряжения, величина которых определяется амплитудой виброперемещений и формой изгибных колебаний трубопровода. Современные программные средства расчета позволяют определять виброперемещения трубопроводов c учетом их реальных характеристик (геометрических размеров, условий закрепления на опорах, наличия сосредоточенных масс, конструкции стыков и др.) и на этой основе устанавливать допустимое значение амплитуды виброперемещений исходя из условия, что фактические напряжения не будут превышать предел выносливости материала трубопровода. Таким средством является, например, универсальный программно-вычислительный комплекс ANSYS (США), разработанный на основе метода конечных элементов (МКЭ) и нашедший наиболее широкое распространение. Могут применяться и другие коммерческие универсальные программы (ABAQUS, LS-DYNA, MARC и др.).

Дата: 2018-11-18, просмотров: 85.