Автор: С.Ю. Агауров, И.Н. Ласкин (ООО «ХИММАШ-АППАРАТ»)

Опубликовано в журнале Химическая техника №12/2017

Компания «ХИММАШ-АППАРАТ» являет собой команду единомышленников, совместная работа которых позволяет решать сложные инженерные задачи. Как правило, исполняя компетенции компании в проектировании, изготовлении и поставке оборудования, каждый участник процесса получает возможность на практическом опыте реализовать в виде конкретного изделия или установки свои обширные знания.

В основе нормативного проектирования нефтехимического оборудования на сейсмические воздействия на сегодняшний день лежит упрощенный линейно-спектральный метод (ЛСМ) — метод определения сейсмической нагрузки с использованием спектра ответа (СО, ОСО,ПСО). Хотя в расчете используется простейшая схема защемленного стержня с распределенными массами, метод требует определения значений собственных частот и форм колебаний конструкции, что является непростой математической задачей.

Рис. 1. Чертеж сдвоенного теплообменника

Наиболее точным методом является метод прямого динамического анализа (МДА), предполагающий численное интегрирование уравнений движения системы (математической модели объекта) при сейсмическом воздействии, заданном акселерограммами.

В статье рассмотрены расчеты сдвоенных теплообменников, которые проводились как в рамках нормативного подхода (ЛСМ), так и в рамках точного (МДА), с использованием метода конечного элемента.

Рис. 2. Расчетная конструкция теплообменника и формы колебаний

В соответствии с методом СНиП II-7–81*, расчетная сейсмическая нагрузка Sikв выбранном направлении, приложенная к точке kи соответствующая i-му тону собственных колебаний, определяется по формуле

Sik= K1S0ik,

гдеK1 = 0,25 – коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий сооружений; S0ik — значение сейсмической нагрузки для i-го тона собственных колебаний, определяемое в предположении упругого деформирования конструкций по формуле

S0ik = QkAсbiKwhik;

bi, Кw – коэффициенты, см. СниП II-7–81* [1]; Ас – коэффициент, зависящий от формы деформации здания или сооружения при собственных колебаниях по i-му тону и от места расположения нагрузки. hik – матрица модальных масс:

Qj = Qk – вес аппарата, действующий на опору, отнесенный к точке k, определяемый с учетом расчетных нагрузок на конструкцию; хkи xj – расстояния от точек kиjдо верхнего обреза фундаментов.

Расчет конструкции на основе численного моделирования динамического процесса сейсмостойкости с помощью задания движения фундаментных опор по акселерограмме в 8 баллов.

Расчетное cейсмическое воздействе в произвольной точкe расчетной схемы

Функция, которая задается в виде натурных (или синтезированных) акселерограмм,

В расчете использовалась синтезированная акселелограмма 8 баллов, предоставленная ЦНИИСКим. В.А. Кучеренко.

На основе акселелограммы 8 баллов (рис. 3) в граничных условиях задавалось движение фундаментных частей опор как в горизонтальном направлении вдоль оси теплообменника, так и в перпендикулярном ему. На рис. 4 представлены полученные поля напряжений в конструкции.

 

Рис. 3. Акселелограмма 8 баллов
Рис. 4. Поля напряжений через 1 с воздействия

Максимальный уровень напряжений достигает 52 МПа, что меньше допускаемого напряжения 140 МПа.

Расчетами двумя методами: приближенным – ЛСМ и точным – динамическим по акселелограмме, получены к несколько разные результаты.

В начале воздействия решение динамическим методом дает максимальный уровень напряжений 52 МПа, что меньше допускаемого напряжения 140 МПа, но превышает значение, полученное методом ЛСМ – 12 МПа. Таким образом,метод прямого интегрирования дает большие значения напряжений в конструкции.

Как показал расчет, сдвоенный теплообменник отвечает требованиям прочности при сейсмическом воздействии интенсивностью 8 баллов.

Компания «ХИММАШ-АППАРАТ» имеет необходимые опыт и возможности расчета, изготовления и поставки сложного оборудования, разработанные компанией устройства и блочные системы успешно эксплуатируются на промышленных установках многих нефтеперерабатывающих и химических заводов России.

Проектные мощности предприятия позволяют вести разработку основных разделов проектной и рабочей документации вновь строящихся установок и комплексов, документации на техническое перевооружение, конструкторской документации.

Собственная научная и инженерная база позволяет решать задачи по разработке новых эффективных конструкций аппаратов, используя методы математического моделирования.

По вопросам разработки и заказа оборудования можно обращаться по e-mail: info@him-apparat.ru и тел.+7(495) 2-680-680 (многоканальный)

СХОЖИЕ СТАТЬИБОЛЬШЕ ОТ АВТОРА