Калькулятор предназначен для расчета частот свободных колебаний надземного трубопровода согласно СА 03-003-07 «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов».
Калькулятор
Общие сведения
Критерии вибропрочности
Основным критерием обеспечения вибропрочности трубопровода является условие отстройки собственных частот f j от дискретных частот возбуждающих нагрузок fip, определяемых согласно п. 2.2. СА 03-003-07 (см. ниже).
Условие отстройки собственных частот для первых трех форм колебаний трубопровода в каждой плоскости записывается в виде:
f ip/ f j ≤0.75 и f ip/ f j ≥1 .3 ( при j = 1,2,3)
Для более высоких форм колебаний при наличии высокочастотных возбудителей вибрации условие отстройки имеет следующий вид:
f ip/ f j ≤0.9 и f ip/ f j ≥1.1 ( при j = 4,5..)
В случае невозможности выполнения данных требований необходимо показать, что уровни вибраций элементов конструкции находятся в допустимых пределах.
Динамические нагрузки и воздействия при расчетах на вибрацию
Нагрузки и воздействия, вызывающие вибрацию трубопроводов, разделяются на группы:
-
- механические воздействия на трубопровод со стороны оборудования, вызванные неуравновешенностью движущихся масс, износом подшипников и т.д.;
- нестационарные гидравлические воздействия в результате:
- пульсации давления на входе в трубопровод от компрессора и насоса;
- прохождения по системе двухфазной среды, особенно, в пробковом режиме, кавитации и т.п.;
- отрывных течений за местными сопротивлениями.
Спектр частот пульсации, генерируемых поршневыми и центробежными машинами:
fip=(i*m*n)/60,
где i = 1,2, 3… — номер гармоники, n— число оборотов вала в мин., m — число цилиндров поршневых или число лопаток центробежных нагнетательных машин.
Если возбудителями пульсаций в трубопроводе являются местные гидравлические сопротивления, то генерируемая при этом частота рассчитывается по формуле:
fip=(200÷500)*V/D,
где V — скорость потока, D — диаметр сужения в местном сопротивлении. Для одиночных преград в формуле принимается минимальное значение численного коэффициента, равное 200. При отсутствии местного сужения (прямая труба) численный коэффициент в формуле принимается равным 500.
Для трубопроводов с двухфазным рабочим веществом учитывается возможность появления гидродинамических возмущений, особенно ощутимых в пробковом режиме. Амплитудно-частотные характеристики нестационарного воздействия двухфазного потока на местные сопротивления определяются при пуско-наладочных работах или предварительными
расчетами.
Резонансное вихревое возбуждение
Частоты свободных колебаний трубопровода используются при определении критической скорости ветра, при которых происходит резонансное вихревое возбуждение
Критические скорости ветра Vcr,i, при которых происходит резонансное вихревое возбуждение по i-й собственной форме колебаний, определяются по формуле
Vcr,i=kυfid/St, м/с,
где fi, Гц, — собственная частота колебаний по i-й изгибной собственной форме; d, м, — поперечный размер сооружения; St — число Струхаля поперечного сечения, определяемое экспериментально или по справочным данным:
-
- для круглых поперечных сечений St=0,2;
- для сечений с острыми кромками (в том числе и прямоугольных) — St=0,11.
Значение коэффициента kυ, учитывающего эффект захвата собственной частоты колебаний, выбирается из диапазона 0,9<kυ<1,1 из условия реализации наихудшего варианта нагружения.
Резонансное вихревое возбуждение не возникает в том случае, если
Vcr,i>Vmax(zэк), (11.12)
где Vmax(zэк) — максимальная скорость ветра на уровне Zэк, определяемая по формуле 11.13 СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия.
Ветровые нагрузки, возникающие при резонансном вихревом возбуждении, допускается определять в соответствии с указаниями раздела В.2 приложения В СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия.
Литература
- СА 03-003-07 (СТП 09-07-03) «Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов», разработан Научно — техническим предприятием Трубопровод (ООО «НТП Трубопровод»).
- СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 3 декабря 2016 г. N 891/пр и введен в действие с 4 июня 2017 г.
.
Russian
Arabic
Chinese (Simplified)
Dutch
English
French
German
Italian
Portuguese
Spanish