Расчетная часть-Расчёт сепаратора ГС 210-004 установки подготовки газа на УКПГ-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на рус

Расчетная часть-Расчёт сепаратора ГС 210-004 установки подготовки газа на УКПГ-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
5 РАСЧЕТЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
5.1 расчет фактического напряжения в корпусе сепаратора
5.2 Определение расчетной толщины стенки корпуса сепаратора
5.2.1 Расчет корпуса сепаратора
5.3 Расчет укрепления отверстий в корпусе сепаратора, и обнаружение единичных и взаимосвязанных отверстий
5.4 Определение размеров укрепляющих элементов для отверстий в корпусе сепаратора
5.4.1 расчет укрепляющих элементов для люка
5.5 Расчет сепаратора после модернизации для рабочих условий
5.6 Расчет в условиях испытаний(гидроиспытания)
5.8 Расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89
5.9 Расчет в условиях испытаний (гидроиспытания).
5.9.1 условия нагрузки при испытаниях
5.9.2 Расчет укрепления отверстия по ГОСТ 24755-89
5.9.3 Минимальные размеры сварных швов

5 РОЗРАХУНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ
5.1 Розрахунок фактичної напруги в корпусі сепаратора

Фактична напруга в корпусі сепаратора від дії внутрішнього тиску визначається за формулою:
(5.1)
де Р – розрахунковий внутрішній тиск в масловідділювачі, Р=1,6 МПа;
D – внутрішній діаметр сепаратора, D=0,215 м;
S – виконавча товщина стінки корпуса, S=0,01 м;
φ – конфіцієнт міцності зварних швів, φ=1 [5];
С – поправка на товщину стінки корпуса, визначається за формулою:
С=С1+С2, (5.2)
де С1 – надбавка для компенсації корозії та ерозії, С1=0,002 м [11];
С2 – допуск на товщину листа, С2=0,0007 м [11].
Підставивши значення у формулу (5.2) отримаємо:
С=0,002+0,0007=0,0027 м.
Отримані значення підставляємо у формулу (5.1):
МПа.
Корпус сепаратора виготовлено із сталі 09Г2С – 12, яка при температурі 100°С має допустиму напругу [σ]=177 МПа [11].
Отже корпус сепаратора відповідає умовам безпечної експлуатації оскільки σф < [σ].

5.2 Визначення розрахункової товщини стінки корпуса сепаратора
5.2.1 Розрахунок корпуса сепаратора

Розрахункова товщини стінки корпуса сепаратора визначається за формулою:
(5.3)
Підставивши значення у формулу (5.5) отримаємо:
м.
Приймаючи до уваги, що поправка на товщину стінки корпуса складає С=0,0027 м, для наступних розрахунків будемо використовувати S=0,01 м.

5.3 Розрахунок укріплення отворів на корпусі сепаратора, та виявлення одиничних та взаємопов'язаних отворів

Отвір вважається одиничним, якщо найближчий до нього отвір не чинить на нього вплив, що має місце, коли відстань між зовнішніми поверхнями відповідних штуцерів задовольняє умову:
(5.4)
де D – внутрішній діаметр масловідділювач, D=0,215 м;
S – товщина стінки корпуса, S=0,01 м;
С – поправка на товщину стінки корпуса, С=0,0027.
Підставивши значення у формулу (5.7) отримаємо:
м.
Розрахунковий діаметр одиночного отвору, що не потребує укріплення при наявності надлишкової товщини стінки посудини розраховується за формулою:
(5.5)
Підставивши значення у формулу (5.8) отримаємо:
м.
Розрахункові діаметри отворів, що перевіряються визначаються за формулою:
(5.6)
де d1 – діаметр штуцера, що перевіряється, м;
СS – надбавка для компенсації корозії та ерозії штуцера, СS=0,0018 м [11].
Люк діаметром Dy=0,45 м має розрахунковий діаметр:
м < – укріплення потрібно.
Штуцера А, Б діаметром Dy=0,12 м мають розрахунковий діаметр:
м < – укріплення потрібно.
Штуцер В діаметром Dy=0,10 м має розрахунковий діаметр:
м < – укріплення потрібно.
Штуцера Г, Д діаметром Dy=0,05 м мають розрахунковий діаметр:
м < – укріплення потрібно.

5.4 Визначення розмірів укріплюючих елементів для отворів в корпусі сепаратора
5.4.1 Розрахунок укріплюючих елементів для люка

Умові укріплення отворів за допомогою збільшення товщини стінки й штуцера відповідає нерівність:
(5.7)
Без використання накладного кільця формула (5.10) має вигляд:
(5.8)
де – розрахункова довжина зовнішньої частини штуцера, м;
– виконавча товщина стінки штуцера, =0,018 м [11];
– розрахункова товщина стінки штуцера, м;
СS – надбавка для компенсації корозії та ерозії штуцера, СS=0,0018 м;
– розрахункова довжина внутрішньої частини штуцера, м;
– розрахункова ширина зони укріплення штуцера, м;
S – виконавча товщина стінки корпуса, S=0,01 м;
Sр – розрахункова товщини стінки корпуса, Sр=0,0073 м;
С – поправка на товщину стінки корпуса, С=0,0027 м;
– розрахунковий діаметр штуцера люка, м;
– найбільший розрахунковий діаметр отвору, що не потребує укріплення при наявності надлишкової товщини стінки посудини, =0,043 м.

Рисунок 5.1 – Схема укріплення отворів у корпусі сепаратора

Розрахункова довжина зовнішньої частини штуцера визначається за формулою:
, (5.9)
де d – діаметр штуцера люка, d=0,45 м.
Підставивши значення у формулу (5.12) отримаємо:
м.
Розрахункова товщина стінки штуцера визначається за формулою:
(5.10)
де – коефіцієнт міцності поздовжнього зварного з'єднання корпуса люка, приймаємо ;
[σ]1 – допустима напруга матеріалу штуцера, [σ]1 =177 МПа [11].
Підставивши значення у формулу (5.13) отримаємо:
м.
Розрахункова довжина внутрішньої частини штуцера визначається за формулою:
, (5.11)
Підставивши значення у формулу (5.14) отримаємо:
м.
Розрахункова ширина зони укріплення штуцера визначається за формулою:
, (5.12)
де D – внутрішній діаметр сепаратора, D=1,6 м;
Підставивши значення у формулу (5.15) отримаємо:
м.
Всі розраховані значення підставляємо у формулу (5.11):

0,0022≥0,0015
Оскільки, умова надійного укріплення отворів виконується, то наступні розрахунки укріплення не потрібно проводити і використання накладного кільця не обов'язкове.

5.5 Розрахунок сепаратора після модернізації для робочих умов

Таблиця 5.1 - Вихідні дані для розрахунку
Матеріал 16ГС
Внутрішній діаметр,
1400мм
Товщина стінки,
30мм
Прибавка для компенсації корозії і ерозії,
2 мм
Прибавка для компенсації мінусового допуску,
1.1 мм
Прибавка технологічна, :
0 мм
Сума прибавок до розрахункової товщині стінки, :
3.1 мм
Довжина обечайки, :
2000 мм
Коефіцієнти міцності зварних швів: 
Поздовжній шов: 
Тип шва Стиковий або тавровий з двостороннім суцільним проваром, автоматичний
Контроль 100% Так

1
Окружний шов 
Тип шва Стиковий або тавровий з двостороннім суцільним проваром, автоматичний
Контроль 100% Так

1

Розрахунок в робочих умовах

Таблиця 5.2 - Умови навантаження сепаратора
Розрахункова температура, Т 

Розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, р: 5 Мпа
Розрахунковий згинаючий момент, М: 0 Нм
Розрахункове поперечне зусилля, Q 0 Н
Розрахункове осьове розтягуюче зусилля, F 0 Н

Допустимі напруги для матеріалу 16ГС для температури (робочі умови):
Модуль поздовжньої пружності при температурі :
Розрахунок на міцність і стійкість проводими згідно ГОСТ 14249-89
Гладка обечайка, навантажена внутрішнім надлишковим тиском.
Розрахункова товщина стінки з врахуванням прибавок
(5.13)
Допустимий тиск
(5.14)
Висновок: Умова міцності і стійкості виконується
Розрахунковий діаметр одиночного отвору, що не потребує укріплення:
(5.15)
Мінімальна відстань між «одиночними» штуцерами:
(5.16)

5.6 Розрахунок в умовах випробувань(гідровипробування)

Таблиця 5.3 - Умови навантаження при випробуваннях
Розрахункова температура, Т 

Розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, р: 8.4 МПа
Розрахунковий згинаючий момент, М: 0 Нм
Розрахункове поперечне зусилля, Q 0 Н
Розрахункове осьове розтягуюче зусилля, F 0 Н
Допустимі напруження для матеріалу 16ГС при температурі



Розрахунок на міцність і стійкість проведемо згідно ГОСТ 14249-89
Гладка обечайка, навантажена внутрішнім надлишковим тиском.
Розрахункова товщина стінки з врахуванням прибавок
(5.17)
Допустимий тиск
(5.18)
Висновок: Умова міцності і стійкості виконується
Розрахунковий діаметр одиночного отвору, що не потребує укріплення:
(5.20)
Мінімальна відстань між «одиночними» штуцерами:
(5.21)

5.7 Розрахунок на міцність вузла врізки штуцера під газовий відвід

Таблиця 5.4 - Вихідні дані
Елемент Штуцер No1
Умовне позначення(мітка) Штуцер No1
Елемент, що несе штуцер Обечайка циліндрична No1
Тип елемента, що несе штуцер Обечайка циліндрична
Тип штуцера Прохідний без укріплення
Матеріал несучого елемента: 16ГС
Товщина стінки несучого елемента, s: 30 мм
Сума прибавок до стінки несучого елемента,с: 3.1 мм
Матеріал штуцера: 20
Внутрішній діаметр штуцера, d:  229 мм
Товщина стінок штуцера,
22 мм
Сума прибавок до товщини стінок штуцера (включаючи корозію),
4 мм
Довжина штуцера,
180 мм



Рисунок 5.2 – Схема врізки штуцера газового виходу

Рисунок 5.3 – Схема врізки зміщеного штуцера газового виходу

Таблиця 5.5 – Вихідні дані для розрахунку
Зміщення штуцера,
250 мм
Кут повороту штуцера,
0 градусів
Довжина внутрішньої частини штуцера,
20 мм
Мінімальний розмір зварного шва,
40 мм
Коефіцієнти міцності зварних швів: 
Поздовжній шов штуцера: 
Тип шва: Сталевий стиковий з двостороннім суцільним проваром, автоматичний
Контроль 100% так

1
Розрахунковий діаметр циліндричної обечайки: 


Розрахунок для робочих умов:
Температура
Розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, Р - 5 МПа
Властивості матеріалу штуцера
Допустимі напруги для матеріалу 16ГС для температури (робочі умови): ;
Модуль поздовжньої пружності при температурі : ;
Гладка обичайка, навантажена внутрішнім надлишковим тиском.
Розрахункова товщина стінки з врахуванням прибавок
(5.22)
Допустимий тиск
(5.23)

Висновок: Умова міцності і стійкості виконується

5.8 Розрахунок укріплення отвору по ГОСТ 24755-89

Розрахункова товщина стінки несучого елемента (див. розрахунок елемента «обечайка циліндрична No1»)
.
Відношення допустимих напружень відповідно:
Для внутрішньої частини штуцера:
(5.24)
Умовний розрахунковий діаметр отвору
(5.25)
Розрахунковий діаметр отвору(вісь штуцера співпадає з нормаллю до поверхні в центрі отвору):
(5.26)
Розрахунковий діаметр одиночного отвору, що не потребує укріплення:
(5.30)
Розрахункова довжина зовнішньої частини штуцера
(5.31)
Розрахункова довжина внутрішньої частини штуцера
(5.32)
Ширина зони укріплення
(5.33)
Розрахункова ширина зони укріплення
(5.34)
Розрахунковий діаметр
(5.35)
(5.36)
)
(5.37)
Допустимий тиск

Висновок: Умова міцності і стійкості виконується
Мінімальні розміри зварних швів повинні задовольняти умову.
Розрахункова товщина стінки штуцера
(5.38)
(5.39)
(5.40)
Висновок: Умова міцності виконується

5.9 Розрахунок в умовах випробування (гідровипробування).
5.9.1 Умови навантаження при випробуваннях

Розрахунки проводимо виходячи із наступних вихідних даних
Температура -
Розрахунковий внутрішній надлишковий тиск, р - 8.4 МПа
Властивості матеріалу:
Допустимі напруги для матеріалу 16ГС для температури в умовах гідровипробувань:
Модуль поздовжньої пружності при температурі :
.
Властивості матеріалу штуцера
Допустимі напруги для матеріалу 20 для температури в умовах гідровипробувань:
Гладка обичайка, навантажена внутрішнім надлишковим тиском.
Розрахункова товщина стінки з врахуванням прибавок
(5.41)
Допустимий тиск
(5.42)

Висновок: Умова міцності і стійкості виконується

5.9.2 Розрахунок укріплення отвору по ГОСТ 24755-89

Розрахункова товщина стінки несучого елемента(див. розрахунок елемента «обечайка циліндрична No1»)
(5.41)
Розрахунковий діаметр одиночного отвору, що не потребує укріплення:
(5.42)
Відношення допустимих напружень
Для внутрішньої частини штуцера:
(5.43)
Ширина зони укріплення
(5.44)
Розрахункова ширина зони укріплення
(5.45)
Розрахунковий діаметр
(5.46)
(5.47)
(5.48)
Допустимий тиск

Висновок: Умова міцності і стійкості виконується

5.9.3 Мінімальні розміри зварних швів

Мінімальні розміри зварних швів повинні задовольняти умову.
Розрахункова товщина стінки штуцера
(5.49)
(5.50)
(5.51)

Висновок: Умова міцності виконується