Методика обработки результатов и оценки выработки ресурса надежности по результатам ускоренных результатов шарового крана

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Марта 2015 в 22:36, контрольная работа

Описание работы

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.

Файлы: 1 файл

МОЯ РАСЧЕТКА.docx

— 558.23 Кб (Скачать файл)

Методика обработки результатов и оценки выработки ресурса надежности по результатам ускоренных результатов шарового крана

 

  1. Конструкция шаровых кранов

 

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 металлофторопластовый; 11 – шпильки; 12 – гайка шпильки; 13 – седло; 14 – палец; 15 – пружина; 16 – кольцо уплотнительное; 17 –  уплотнение шпинделя;   18 –  винт крепежный; 19 – фланец; 20,21 – правый и левый патрубки для кранов с фланцевым соединением; 22 – уплотнительное кольцо седла; 23 – фиксаторы; Д, Д1…Д5 – крепежные и присоединительные размеры; Ду – условный (номинальный) диаметр прохода пробки.

 

 

 

 

  1. Конструкция испытательного стенда

 

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.

 

 

 

 

 

 

  1. Методика проведения испытания

 

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:

  1. затвор устанавливается в положение “закрыто”;
  2. дренажное отверстие крана оснащается гибким шлангом калибровочным наконечником для замера объемов утечки;
  3. к подводящей трубе с двух сторон подают газ;
  4. после стабилизации системы 5 минут производят замер утечки газа через уплотнительные седла;
  5. в подводящей трубе слева от крана устанавливается давление газа равное 0,6МПа; справа от крана полость подводящей трубы отсекается от остальных коммуникаций, а газ из этой полости сбрасывается до атмосферного давления через свечной отвод и свеча закрывается;
  6. замеряется протечка газа через левое уплотнительное седло;
  7. давление газа слева от крана поднимается с 0,6МПа до заданного py и вновь замеряется протечка газа через левое седло.

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 испытаний.

 

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

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-ных данных.

- рассчитываются показатели  интенсивности утечек  для каждого

интервала наблюдений по формуле (1):

,

(1)

где

 - количество наблюдений;

- среднее значение утечек.




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- рассчитывается среднее  значение величины интенсивности  утечек по формуле (2)

,

(2)





= .

 

 

- рассчитывается значение  для определения величины дисперсии выработки:

                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        7. Аппроксимация  экспериментальных данных методом  регрессионного анализа.

а) Цель: получение математической зависимости, увеличения утечек через уплотнение затвора, функции нарастания числа циклов , его перестановок в соответствии с принципом наименьших квадратов, то есть

 или 

(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)

Информация о работе Методика обработки результатов и оценки выработки ресурса надежности по результатам ускоренных результатов шарового крана