Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора НГС-0,6-2600-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчет горизонтального сепаратора НГС-0,6-2600-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРАТОРА

Технические данные:
Внутренний диаметр корпуса D = 2600 мм.
Внутренний диаметр днища Dднище = 2600мм.
Толщина стенки корпуса δк = 8мм.
Толщина стенки днище δд = 14мм.
Прибавка на коррозию для днища С = 3мм, для корпуса С=2мм.
Материал корпуса 09Г2С.
Материал днища 09Г2С.
Рабочие условия:
Расчетное давление Ррасч = 0,6 МПа.
Рабочее давление Р = 0,6 МПа.
Пробное давление Рпроб = 0,9 МПа.
Рабочая температура Траб = +10о С
Перекачиваемая среда – нефть, попутный газ.
Данные для расчета при рабочих условиях:
Давление при гидроиспытании Рисп = 0,9 МПа.
Предел текучести σт = 330МПа.
Предел временного сопротивления σв = 480 МПа
Допустимое напряжение материала σ = 196МПа
Коэффициент прочности сварного шва φ = 1
  







3.1 Расчет сосуда на прочность.

3.1.1 Расчет толщины стенки сепаратора

 Преимущественно все сепараторы имеют цилиндрическую форму и рассчитываются как сосуд работающий под давлением по формулам тонкостенных сосудов, [1].
 Сосуд считается тонкостенным если:
     (3.1)
Внутренний диаметр находим по формуле:
,мм     (3.2)
, мм     

1,005≤1,1
 Материал сепаратора в результате действия внутреннего давления подвергается тангенциальным (кольцевым) и аксиальным напряжениям.
, МПа     (3.3)
Dср=Dвн +δ, мм      (3.4)
Dср=2600+8=2608 мм      
МПа      
Известно, что тангенциальные напряжения, действующие на боковые стенки и стремящиеся разорвать цилиндр по его образующим, в два раза больше аксиальных напряжений, действующих на днище и стремящихся разорвать сосуд по поперечному сечению. Следовательно, расчет ведем по тангенциальным напряжениям. Заменяя данное напряжение на допускаемое [σ] и, введя коэффициент запаса прочности сварных швов φ и прибавку на коррозию С, получаем расчетную формулу для определения толщины стенки δ через внутренний диаметр.
Толщина стенки корпуса, [1]:
, мм     (3.5)
мм
Принимаем толщину стенки 8мм.
Толщина стенки днища при R=Dвн, [1]:
, мм    (3.6)
мм
Принимаем толщину стенки днища 14 мм.

3.1.2 Расчет допускаемого внутреннего избыточного давления

В корпусе:
, МПа    (3.7)
МПа
В днище:
, МПа    (3.8)
МПа
 Условие прочности [Р]≥Pраб выполняется и для корпуса 0,8>0,6, и для днища 1,2>0,6.



3.1.3 Расчет напряжения в обечайке и днище корпуса

Напряжение в обечайке корпуса, [1]:
,МПа    (3.9)
МПа
Напряжение в днище корпуса, [1]:
, МПа    (3.10)
МПа
Величина запаса прочности оборудования с учетом физико-химических свойств металла и фактической загруженности сосуда вычисляется по фактическому пределу прочности и текучести.
По пределу прочности для корпуса, [1]:
      (3.11)

По пределу текучести для корпуса, [1]:
      (3.12)

По пределу прочности для днища, [1]:
      (3.13)



По пределу текучести для днища, [1]:
      (3.14)

Условие работоспособности, [1]:
n Ф Т ≥ n Т,
где nФТ – фактический запас прочности по пределу текучести, а nТ – нормативный коэффициент запаса прочности по пределу текучести, nТ = 1,5
nФ В ≥ n В
где n Ф В – фактический запас прочности по пределу текучести, а nВ – нормативный коэффициент запаса прочности по пределу текучести. nВ = 2,4
 Для корпуса:
2,78 > 1,5 – по пределу текучести.
4,08 > 2,4 – по пределу прочности.
Для корпуса условия выполняются.
 Для днища:
3,53 > 1,5 – по пределу текучести.
5,13 > 2,4 – по пределу прочности.
Для днища условие выполняется.

3.2 Расчет элементов укреплений сепаратора

Расчет произведен по ГОСТ 24755-89 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий».
 Наибольший допускаемый диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления в аппарате, работающем под давлением, [4]

, см    (3.15)
см
где d0 – максимальный диаметр отверстия не требующего укрепления
 Следовательно, отверстия диаметром менее 92 мм не требуют дополнительного укрепления.

3.2.1 Расчет укреплений входного и выходного патрубков

Рисунок 2.1 – Рисунок патрубка
Данные для расчета:
Внутренний диаметр аппарата DВН =2600 мм
Внутренний диаметр входного патрубка d =450 мм
Расчетное давление Р = 0,6 МПа
Исполнительная толщина стенки обечайки S = 8 мм.
Исполнительная толщина стенки днища S ́ = 14 мм
Исполнительная толщина накладного кольца S2 = 10мм
Расчетная толщина стенки обечайки SR = 6,14 мм
Прибавка к расчетной толщине стенки обечайки СК = 2мм
Прибавка к расчетной толщине стенки днища Са =3 мм.
Коэффициент прочности сварных швов φ = 1
Допускаемое напряжение стали марки 09Г2С при температуре 20о С σ = 196 МПа.
Прибавка к расчетной толщине стенки штуцера для компенсации коррозии С1 = 2,0 мм

Прибавка к расчетной толщине стенки по технологическим причинам С2 = 1,0 мм
Прибавка к расчетной толщине стенки штуцера для компенсации минусового допуска С3 = 0,8 мм
Радиус кривизны в вершине эллиптического днища R =2600 мм
Расчетная ширина накладного кольца, [4]:
, см    (3.16)
, см
Расчетная толщина стенки штуцера, S1R, [4]:
, см    (3.17)
см
Длина внешней части штуцера, [4]:
, см    (3.18)
см
Длина внутренней части штуцера, [4]:
, см     (3.19)
см
Принимаем l3R = 1,0
Принятая ширина накладного кольца l2 = 14 см.
l2 < l2R
14 < 19,75

Условие укрепления отверстия накладным кольцом, [4]:
 (3.20)


20,41>12,37
Условию укрепления удовлетворяет.

3.2.2 Расчет укрепления отверстия выхода газа.

Диаметр отверстия выхода газа d = 350 мм.
Расчетная толщина стенки штуцера, S1R, [4]:
, см     (3.21)
см
Длина внешней части штуцера, [4]:
, см    (3.22)
см
Длина внутренней части штуцера, [4]:
, см    (3.23)
см
Принимаем l3R = 1,0.
Принятая ширина накладного кольца l2 = 12 см.
l2 < l2R
12 < 19,75
 (3.24)

18,6>7,34
 Условию укрепления удовлетворяет.