При моделировании различных узлов, насосных и компрессорных станций магистральных трубопроводов важно правильно задать граничные условия. При моделировании такого узла часто вместо примыкающей линейной части магистрального трубопровода задают заглушки, что совершенно неправильно, или мертвые опоры. Такой прием работает для надземных обвязочных трубопроводов, но его нельзя применять для моделирования узлов магистральных трубопроводов. Ниже показана неправильная модель узла запуска прочистного устройства.
Но для защемленного трубопровода большой длины этого недостаточно. Даже если температурный перепад между рабочей и монтажной температурой небольшой, 10-40 градусов, из-за огромной длины трубопровода, его температурное удлинение может достигать величины 100 мм. Такие удлинения вполне способны привести к разрушению оборудования на площадке.
Для того, чтобы правильно учесть температурные расширения, необходимо в точках присоединения к линейной части задать прямую трубу длиной не менее La. Эта труба будет моделировать температурные расширения линейной части магистрального трубопровода.
La - это длина скольжения. В зоне скольжения труба перемещается вдоль своей оси и продольная сила растет по мере приближения к границе с зоной защемления. В зоне защемления продольные перемещения трубы равны нулю, она не двигается. При этом продольная сжимающая сила имеет наибольшее значение Nmax. Перемещение трубы umax будет постоянным для любой длины трубы, превышающей La.
Температурные расширения происходят только в зоне скольжения, поэтому не обязательно в расчетной модели задавать всю длину линейной части трубопровода. Достаточно задать длину равную или больше длины скольжения La.
Длину скольжения La можно определить двумя способами:
Для определения длины зоны скольжения методом подбора, нужно задать трубы, моделирующие линейную часть, некоторой начальной длины. Например 100 метров. Сделать расчет и записать напряжения или нагрузки в элементах трубопровода на площадке. Затем увеличить длину труб, например до 150 метров. Снова сделать расчет и проверить напряжения или нагрузки. Если они изменились (как правило увеличились), то нужно снова увеличить длины труб. Если не изменились, значит длина труб превысила длину зоны скольжения и дальнейшее их увеличение уже не требуется.
Расчет в Старт-Элементы выглядит так:
После того как модель готова и выполнен расчет, для того чтобы снизить напряжения и нагрузки рекомендуется предусмотреть П-, Г- или Z-образные компенсаторы перед входом линейной части на площадку для компенсации больших температурных расширений линейной части трубопровода (на рисунке ниже показаны пунктирными стрелочками).
