Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Марта 2015 в 22:36, контрольная работа
Шаровый запорный кран предназначен для регулирования потоков газов, нефти, воды, пара в трубопроводах соответствующего назначения.
Конструкция шарового крана.
Узел крана состоит из (рисунок 1) двух патрубков 1 и 2 (для кранов с концами под приварку) или двух патрубков 20 и 21 (для кранов с фланцевыми соединениями) скрепленных между собой шпильками 11 и гайками 12. Это соединение образует корпус в котором заключена шаровая пробка 3, имеющая внутреннее продольное проходное отверстие с условным диаметром dy.
Методика обработки результатов и оценки выработки ресурса надежности по результатам ускоренных результатов шарового крана
Назначение.
Шаровый запорный кран предназначен для регулирования потоков газов, нефти, воды, пара в трубопроводах соответствующего назначения.
Конструкция шарового крана.
Узел крана состоит из (рисунок 1) двух патрубков 1 и 2 (для кранов с концами под приварку) или двух патрубков 20 и 21 (для кранов с фланцевыми соединениями) скрепленных между собой шпильками 11 и гайками 12. Это соединение образует корпус в котором заключена шаровая пробка 3, имеющая внутреннее продольное проходное отверстие с условным диаметром dy. Нижняя часть пробки имеет опорный выступ, который размещается в опорной втулке 6, снабженный металлофторопластовым вкладышем 10, выполняющим роль подшипника скольжения. Верхняя часть пробки соединяется посредством пальцев 14 со шпинделем 4, который позволяет поворачивать пробку на угол 90° перпендикулярной к трубопроводу оси. В закрытом положении шаровой пробки герметичность затвора достигается благодаря уплотнительным кольцам 16, которые размещены в специальных седлах 13, поджимаемых пружинами 15. Шпиндель 4 герметизируется сальниковыми уплотнителями 8 и 17, размещенных во втулке 5 и поджимаемым фланцем 19 с помощью крепежных винтов 18. Втулка 5 оснащается уплотнительным кольцом 9 и фиксируется от проворачивания с помощью вкладыша 23.
Рисунок 1 – Принципиальная конструкция шарового крана.
1,2 – патрубки с концами
по приварку; 3 – пробка; 4 – шпиндель;
5 – втулка; 6 – опорная втулка;
7 – упорное кольцо; 8 – уплотнение
шпинделя; 9 – уплотнительное кольцо;
10 – подшипник скольжения
Ускоренное испытание – это испытание в условиях, когда используются факторы ускоряющие процесс возникновения отказа.
Испытание выполняется в естественных климатических условиях на открытых испытательных площадках (рисунок 2). На монолитном фундаменте 1 устанавливается опорная ферма 2, оснащенная рабочим столом 3 с траповыми лестницами 4 и перильными ограждениями 5 высотой не менее 1,25 м. На рабочей площадке размещается испытуемый кран 6 и соединяется с испытательным трубопроводом 8. Привод 9 испытуемого крана с помощью кабеля связи 11 соединяется с системой автоматического дистанционного управления. Для удобства его реализации монтируется верхняя площадка обслуживания 10.
Полный ресурс крана из расчета 30-ти летней эксплуатации для
dy 100-200 мм - не боде 4000 циклов,
dy 300 мм - не более 2000 циклов,
dy 1200-1400 мм - не более 500 циклов.
Рисунок 2 – Общий вид монтажной схемы для ускоренных испытаний запорных кранов.
1 – основание бетонное; 2 – ферма опорная; 3 – рабочий стол; 4 – трап; 5 – ограждение; 6 – испытуемый шаровой кран; 7 – узел соединения (сварной шов или фланцы); 8 – нагнетательные трубопроводы; 9 – привод; 10 – верхняя площадка обслуживания; 11 – кабель электрической связи.
Измерение утечек газа осуществляется из дренажного отверстия крана через штуцер с гибким шлангом диаметром 5-10 мм и наконечником с калиброванным отверстием диаметром 5 мм. При утечках газа не более 40 см3/мин замер объема газа проводится путем замера пузырьков газа проходящих через жидкость (DIN 3230) для этого наконечник опускается в прозрачный сосуд с дистиллированной водой на глубину 50 м. отсчет количества пузырьков начинается после 5 минут стабилизации системы. Продолжительность отсчета не менее 60 секунд, а для кранов dy более 500 мм не менее 120 секунд. При этом считают, что 3 пузырька газа составляют объем равный 1см3. При утечке газа более 40 см3/мин замер объема производится с использованием счетчика газа ГСБ-400.
Использование на герметичность затвора выполняется следующим образом:
Количество циклов перестановок зависит от условного диаметра сечения шарового крана:
dy 100-300 мм – через каждые 300 циклов;
dy 400-500 мм – через каждые 200 циклов;
dy 700-1000 мм – через каждые 100 циклов;
dy 1200-1400 мм – через каждые 50 циклов.
При этом максимально допустимые протечки газа после наработки полного цикла перестановок должны составлять:
dy 100-300 мм – не более 40 см3/мин;
dy 400-500 мм – не более 100 см3/мин;
dy 700-1000 мм – не более 150 см3/мин;
dy 1200-1400 мм – не более 200 см3/мин.
4. Методика обработки
результатов ускоренных
Составление протокола ускоренных испытаний шарового крана на надёжность.
Таблица 1 - Протокол ускоренных испытаний шарового крана =300, =8 МПа затворов шаровых кранов на герметичность.
№ п.п. |
Шаровой кран Dy 300 мм py=8 МПа | ||||
Количество циклов Nц |
Перепад давлений ΔP, МПа |
Величина утечек q, см3/мин | |||
левое седло, qл |
правое седло, qп |
среднее седло, qср | |||
1 2 3 4 5 6 7 |
0 400 700 1200 1700 2000 2200 |
8/0,6 8/0,6 8/0,6 8/0,6 8/0,6 8/0,6 8/0,6 |
0 2 6 10 12 12 14 |
0 0 4 8 16 10 10 |
0 1 5 9 14 11 12 |
Таблица 2 – Вспомогательная таблица для аппроксимации экспериментальных данных.
№ п.п. |
Шаровой кран | ||||||
x |
y |
y2 |
x2 |
x·y |
y/x=a |
Вспом. операция | |
Nц |
qср, см3/мин |
q2ср |
N2ц |
Nц·qср |
qср/ Nц=a |
(a-a̅)2 | |
1 2 3 4 5 6 7 |
0 400 700 1200 1700 2000 2200 |
0 1 5 9 14 11 12 |
0 1 25 81 196 121 144 |
0 160000 490000 1440000 2890000 4000000 4840000 |
0 400 3500 10800 23800 22000 26400 |
0 2,5·10-3 7,1·10-3 7,5·10-3 8,2·10-3 5,5·10-3 5,4·10-3 |
26,01·10-6 6,76·10-6 4·10-6 5,76·10-6 9,6·10-6 0,16·10-6 0,90·10-6 |
∑N=7 |
8200 |
52 |
568 |
13820000 |
86900 |
36,2·10-3 |
53,19·10-6 |
6. Расчёт вспомогательной
таблицы 2 аппроксимации эксперименталь-
- рассчитываются показатели интенсивности утечек для каждого
интервала наблюдений по формуле (1):
(1) | ||
где |
- количество наблюдений; - среднее значение утечек. |
- рассчитывается среднее
значение величины
(2) |
= .
- рассчитывается значение для определения величины дисперсии выработки:
7. Аппроксимация
экспериментальных данных
а) Цель: получение математической зависимости, увеличения утечек через уплотнение затвора, функции нарастания числа циклов , его перестановок в соответствии с принципом наименьших квадратов, то есть
(1) |
можно предполагать, что это выражение является линейной функцией одной переменной, такая функциия как известно из аналитической геометрии имеет вид:
|
(2) | |
где |
- постоянные числа. | |
(3) | ||
(4) |
Коэффициент представляет начальное значение и для рассматриваемых результатов испытаний также равен .
Коэффициент представляет (обозначает) также угол наклона прямой.
Рассчитываем коэффициент , имея ввиду, что x= и y= , отсюда:
(5) |
.
Тогда искомое уравнение регрессии принимает аналитический вид.
(6) |
8. Проверка вероятной максимальной утечки газа на момент выработки ресурсов.
а) проверка согласования уравнения регрессии (6) с экспериментальными данными, строится график, характеризующий наилучшее приближение полученного уравнения линейной регрессии к значениям результатов испытаний.
б) Вычисляется коэффициент корреляции характеризующий тесноту функциональной связи уравнения регрессии с экспериментальными данными.
(7) |
Теснота функциональной связи удовлетворительной при , применительно к рассматриваемому примеру. Это условие выполняется.
в) Вычисляется коэффициент детерминации , характеризующий вероятность соответствия уравнения регрессии отклонением измеряемых наблюдений
(8) |
Вероятность соответствия считается удовлетворительной при применительно к данному примеру. Это условие выполняется.
Таким образом, полученное уравнение репрессии имеет вероятность соответствия экспериментальным данным =0,881 или 88,1%.
9. Расчёт вероятной максимальной утечки газа на момент выработки ресурсов.
Исходные данные.
Шаровой кран =300 мм, =8МПа, установленный ресурс перестановок по паспорту =2200 циклов, допустимая максимальная утечка газа не более 40
Решение:
а) максимальная расчётная утечка на момент исчерпания установленного ресурса =2200 циклов определяется:
(1) | ||
где |
=0,05 – уровень значимости; ‒ степень свободы. ‒ t – распределение Стьюдента. - среднее квадратичное отклонение. | |
(2) |