Лого компании Создание металлического гарантировано герметичного компенсатора крутильный перемещений ООО «Профф Инжиниринг» Докладчик Афонин Г.Г. «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 1. Причины по которым возникла необходимость создания компенсаторов крутильных перемещений При проектировании трубопроводных систем различного назначения проектировщики решают задачу по снижению напряжения в трубопроводе, возникающего под действием усилий, вызванных температурными изменениями в условиях ограниченного по величине перемещения, погрешностями монтажа, внешними воздействиями и др. Существует 4 вида усилий возникающих в трубопроводной системе: -осевые; -угловые; -сдвиговые; -крутильные Для компенсации перемещений вызванных указанными усилиями существуют 3 типа компенсаторов по перемещению: - осевые; -угловые; -сдвиговые Таким образом для 4 видов перемещений (усилий) существуют только 3 типа компенсаторов для компенсации указанных перемещений. Вывод: существующий ряд компенсаторов требуется дополнить компенсаторами крутильных перемещений. «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 2. Проблемы в проектировании и эксплуатации трубопроводных систем и способы решения с помощью компенсаторов крутильных перемещений (ККП) В настоящее время (в условиях отсутствия ККП) для компенсирования крутильных перемещений в трубопроводных системах используются ниже перечисленные решения: 1 - Используются комбинации из 2 или более существующих компенсаторов. 2 - В проект трубопроводной системы проектировщик вынужден закладывать конструктивные решения, которые будут исключать возникновение крутильных перемещений, при этом усложняя конструкцию трубопровода. 3 - Используются не гарантированно герметичные компенсаторы типа сальниковых, в которых герметичность обеспечивается за счет плотного контакта сальника (неметаллического материала) с подвижной уплотняемой поверхностью. Недостатки выше перечисленных решений: 1 - Использование комбинации существующих компенсаторов не всегда экономически выгодно и функционально эквивалентно применению ККП. 2 - Наличие условия по не допущению возникновения крутильных перемещений, ограничивает набор технических приемов и средств проектировщика и не позволяет спроектировать оптимальную по надежности и стоимости трубопроводную систему. 3 - Использование не гарантированно герметичных компенсаторов в теплотрассах экономически не выгодно из-за больших потерь сетевой воды, использование для транспортировки взрывопожароопасных, ядовитых и радиоактивных материалов – не допустимо. «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании Конструкция компенсатора крутильных перемещений представлена на рис.1. Компенсатор является разгруженным, так как не передает осевое усилие от распорного давления на трубопровод за счет использования упорного подшипника 3. Упругий металлический компенсирующий элемент 2 соединен с патрубками 1 и 4. В процессе работы происходит поворот патрубков 1 и 4 относительно друг друга, при этом упругий элемент 2 деформируется, сохраняя герметичность компенсатора. В табл. 1 представлены примерные характеристики крутильных компенсаторов, которые не являются предельными. В соответствии с конкретным заданием могут изменятся в широких пределах. 3. Конструктивные особенности компенсатора крутильных перемещений. Параметры Условный проход Ду 80Ду 150Ду 300Ду 500 Диаметр патрубков под приварку, мм ø89×4ø159×6ø325×6ø530×8 Температура расчетная, °С 200 Давление расчетное, МПа 2,5 Угол поворота, град. ±5±4,2±3,8 Угловая жесткость, Н·м/град Габаритные размеры, мм ø122×800ø194×815ø360×1300ø568×1345 Количество циклов, не менее 1000 Масса «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании Металлический компенсатор крутильных перемещений 1 – патрубок привариваемый к трубопроводу 2 – упругий металлический элемент 3 – упорный подшипник 4 – патрубок привариваемый к трубопроводу Рис «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 4. Данные для расчета (проектной) стоимости компенсатора крутильных перемещений В табл. 2 представлены справочные данные для расчета проектной стоимости линейки компенсаторов, включающей наиболее применяемые три номинальных размера, на основе удельной себестоимости одного килограмма компенсатора. Таблица 2 Материал Условный проход Ду, мм Масса, кг (сталь углеродистая: Ст.3, 09Г2С, сталь 20) Масса, кг Сталь AISI Итого для изделия Детали компенсатора изготавливаются на серийном оборудовании нормальной точности с использованием металлообработки и сварки. Конструкция и технология изготовления упругого элемента содержит «ноу-хау». «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 5. Область применения Компенсатор крутильных перемещений найдет широкое применение в трубопроводных системах практически во всех отраслях промышленности для компенсации крутильных перемещений в том числе для разгрузки патрубков резервуаров нефти (система СКНР). Применение ККП позволяет получить следующие положительные эффекты: - снижение стоимости трубопроводных систем за счет оптимизации трассировки и конструкции; - повышение надежности и необходимости в обслуживании и регулировании пружинных опор в процесс эксплуатации (система СКНР). Кроме того компенсирующий элемент разработанного нового крутильного компенсатора могут использоваться как силовой элемент муфты для передачи крутящего момента в механических системах для таких функций как: снижение ударных нагрузок; предотвращения автоколебаний (резонансных крутильных колебаний трансмиссии). «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании На рис. 2. изображена СКНР (система компенсации нагрузок резервуара), предназначенная для разгрузки патрубка резервуара 1 от нагрузок, возникающих в результате просадки грунта в условиях вечной мерзлоты, изменения веса трубопровода при транспортировки нефтепродуктов и др. Она представляет собой трехшарнирную трубопроводную систему, образованную тремя карданными компенсаторами 2, соединяющими отдельные участки трубопровода, которые подвешены на пружинных подвесках опор 3 и 4. Опора 3 разгружает приемный патрубок от веса трубопровода и нефтепродуктов, опора 4 стабилизирует положение плеча А колена 6 относительно трубопровода 5. При просадке грунта под опорой 7 или изменении веса колена при опорожнении или наполнении нефтепродуктами возникает вертикальная сила F, действующая на плечо А колена 6, что является одной из причин возникновения крутящего момента, действующего на приемный патрубок. Кроме того, в условиях вечной мерзлоты, при неравномерной осадке грунта возможен поворот емкости в плоскости XZ, что также является причиной возникновения крутящего момента на патрубке резервуара. Недостатком схемы, приведенной на рис. 2, является необходимость настройки двух опор 3 и 4 СКРТ для разгрузки патрубка от силы тяжести и крутящего момента. При этом не исключается возможность выхода фактических нагрузок за пределы расчетных при непредвиденных изменениях внешних условий из- за их нестабильности в условиях вечной мерзлоты и, кроме того, требуется контроль и регулирование системы пружинных опор, в зависимости от внешних факторов путем изменения усилий создаваемых пружинной подвеской 6. Пример применения компенсатора крутильных перемещений «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 6. Пример применения компенсатора крутильных перемещений На рис.3 приведена схема с использованием компенсатора крутильных перемещений 9. Опора 4 с пружинной подвеской и один из карданных компенсаторов 2 удалены за ненадобностью. Если предположить, что катковая опора 7 переместилась в вертикальном направлении, то трубопровод 5 выходит из горизонтальной плоскости, что приводит к повороту участка трубопровода (ось У) вокруг собственной оси на некоторый угол до компенсатора крутильных перемещений 9, который компенсирует угловое перемещение, разгрузив патрубок 1 от крутящего момента. «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 7. Последовательность работ по созданию компенсаторов крутильных перемещений Этапы разработки: - программа и методика испытаний; - изготовление и испытание опытного образца; - технология изготовления; - программное обеспечение (расчетные конструкторские программы для проектирования ККП); - проектирование и изготовления стенда для испытания; -разработка ТУ; - подготовка разрешительных документов. Результат Результатом выполненной работы будет подготовка пакета документов, необходимых для серийного производства ККП, создания ООО по производству ККП или упругого элемента. «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 8 Команда Научный руководитель - д.т.н. профессор Афанасьев Александр Александрович. Область научных интересов: упрочнения материалов, защитные покрытия, технология машиностроения, сертификация и качество и др. Автор многочисленных научных публикаций и изобретений. Директор – Афонин Геннадий Герасимович, разработчик конструкции, имеет более 20 изобретений. Опыт в создании производства сильфонных компенсаторов «под ключ». Инженер – Проскурин Юрий Анатольевич – аспирант, специалист в области технологии машиностроения, цифровых технологий, менеджмента качества. «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»

Лого компании 9. Заключение Сотрудники БГТУ им. В.Г. Шухова и ООО «Профф Инжиниринг» – авторы разработки принципиально новой конструкции металлического гарантированно герметичного компенсатора для компенсации крутильных перемещений предлагают сотрудничество по освоению и производству компенсаторов и демпфирующих муфт (управляемых муфт) для передачи крутящего момента. Контакты: Директор Афонин Геннадий Герасимович mail: тел «ПРОФФ ИНЖИНИРИНГ»