热力管道的补偿设计及典型问题分析

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收稿日期:2004208209热力管道的补偿设计及典型问题分析（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）作者简介:董同武(19682,男(汉族,湖北监利人,工程师,学士,从事化工设备设计及施工管理工作。文章编号:100027466(20050120038203热力管道的补偿设计及典型问题分析董同武(荆门炼化工程设计,湖北荆门448039摘要:简要论述了管道热补偿的基本原理,强调了在补偿设计中应注意的问题,并对近几年来一些工程项目中出现的典型问题进行了分析说明。关键词:管道;补偿设计;热应力;支架中图分类号:TQ055.8文献标识码:BCompensatingdesignandtypicalproblemsanalysisonthermalpipelinesDONGTong2wu(JingmenRefineryandChemicalEngineeringDesignCo.Ltd.,Jingmen448039,ChinaAbstract:Thebasicprincipleofthermodynamiccompensatingwasintroduced,andproperlayoutandpipesupportwasrecom2mended,atthesametime,sometypicalproblemsoccurredinengineeringinrecentyearswereanalyzedandexplained.Keywords:pipe;compensatingdesign;thermalstresses;bracket热胀冷缩是自然界的基本规律。在管道设计中,必须考虑管道的热胀或者冷缩,并且应该采取相应的措施,否则,由此产生的作用力将通过管道系统传递到固定支架和相关连的设备上,对设备以及管道的安全运行构成一定的威胁。充分认识管道推力产生的机理,对设计、施工及管道管理的各级人员都是相当重要的。文中结合近年来有关管道工程中出现的一些事故进行了分析说明,以引起相关人员的重视。1热应力与补偿111热应力若管线两端不固定,允许其自由变形,则热伸长对管子的强度没有什么影响。但在管线两端都固定的情况下,管子不能自由伸长,由于工作温度的影响迫使它产生热伸长时,在管子内部就会产生附加的热应力σ,根据虎克定律:σ=Eε=EαlΔt/l=αEΔt式中,E为管线材料的弹性模量,MPa;ε为管线材料的应变;α为管线材料的线膨胀系数,1/℃;l为管线安装时的长度,m;Δt为工作温度与安装温度之间的差值,℃。对于两端固定的直管,其热膨胀必须予以吸收(补偿,否则热应力对固定点的推力将使管线、固定点、设备以及接管的相关部分受到破坏。在工作温度为200℃时,单位长度的219mm×6mm的20无缝钢管,在直段两端固定情况下,根据虎克定律可知管子的应力附加值σ=412MPa>120MPa。120MPa为20钢管在200℃的许用应力值。由此可以看出,管子附加热应力已远超出许用应力值。此时,管道已经产生屈服并且处于不安全状态。按219mm×6mm管子截面积A′=4.01×103mm2计算,此时作用到固定点的推力F′=A′σ=1.65×106N。如此大的推力是任何设备或者支架都无法承受的。112管道热补偿为了吸收和消除管道所产生的热应力,在配管设计中,必须考虑管道的热补偿,从而使管道具有足够的弹性,以满足设备或支架的受力要求。管道的弹性指的是管道在力的作用下出现弹性变形,当力停止以后又恢复到原状的能力。在一定的变形下所需的力越小,则管道的弹性就越大。特定的管道系统是否能够依靠自身的弹性变形来吸收热膨胀,必须通过计算进行判定,一般采用ANSI提供的公式进第34卷第1期2005年1月石油化工设备PETRO2CHEMICALEQUIPMENTVol134No11Jan12005行核算[1]:DNΔ(L-r2≤21083式中,DN为管道的公称直径,Δ为管系总变形量,cm;L为管系在两固定端之间的展开长度,r为管系在两固定点之间的直线距离,m。如果满足上述判断式,则说明管系具有足够的弹性,热膨胀导致的端点位移所产生的热应力在许可范围之内,可不再进行详细的应力计算。精确的管道应力计算是相当繁琐和复杂的,必须借助于一些专用的计算软件,目前常用的有CASEARⅡ管道应力分析程序。热力管道补偿设计的核心是管道的应力分析计算,其它内容还有管道的走向布置及支架和吊架的设置等。采用应力分析计算软件进行应力计算时的一般步骤为:①以固定支架或设备划定需要计算的管道系统。②输入管系的各项计算参数,如设计压力、设计温度、管径、介质特性以及所需的管件、支架和吊架形式及其位置等。需要说明的是管系的法兰压力等级除了应满足工作介质的要求外,还更应满足管道的受力要求。有时计算结果要求的工艺管道法兰的压力等级会远高于设备本体结构法兰的压力等级,最后应由应力分析计算结果来确定。此时需要调整管道走向,改变补偿结构或者改变支架、吊架的形式和位置以满足管系应力计算结果合格。2管道应力分析程序计算中需注意的几个问题理论上热力管道的补偿设计过程和方法都是比较简单和清晰的,但实际的配管设计仍然是相当复杂的。一个完善的管道系统设计仍然需要设计人员具有相当的理论和实际工作经验。笔者根据近年来工程实际中频繁出现的一些事故,提出了在热补偿设计方面应引起注意的几个问题。211支架的设置在管系设计中应避免选用多个波形(或承插补偿器,除了两端设备外,中间支架应全为滑动管托。为避免选用多个补偿器,配管设计时应首先简化管道系统,再确定管道的位移、固定支架及其受力分布情况,最后确定承重和导向支架。选用补偿器的前提应是初步设定管道固定支架的位置,其目的是由固定支架将管道系统分割成简单的、可以独立膨胀的管段。由于热伸长是不可消除的,而固定支架的作用在于限制和控制其位移量,因此,热补偿通过安装在2个固定支架之间的补偿器来吸收。任何情况下都不要在管段的2个固定支架之间安装多个单式膨胀节[2,3]。212管道膨胀节的应用管道膨胀节作为专用的补偿元件,在应用时必须考虑内压推力和波纹管的轴向弹力。内压作用在波纹管壁上产生的反作用力称为波纹补偿器的内压推力,可按F″=pA=0.785pDi2计算。式中,F″为内压推力,N;p为管道内压力,MPa;A为膨胀节的有效面积,mm2;Di为波纹管中径,mm。内压推力可沿波纹管壁传到固定支架上,使支架承受相应的推力。为了使固定支架免受巨大的推力,可用连杆、铰链或平衡环将膨胀节的两端连接起来。如某输运管道直径为1450mm,其管内压力为010981MPa,波纹管中径为1500mm,根据计算其内压推力F″=173269N。这对管道支架或设备元件都将构成很大威胁。可见,在大直径管道上使用波形膨胀节时,内压推力和波纹管变形力(轴向弹力会很大。为此,必须仔细考虑以下问题:①对设备或支架的推力是否允许。②对压力平衡型或铰链型膨胀节,所有附属部件,如铰链板、销轴和平衡环都应仔细地进行强度核算,其中铰链板和销轴的计算可用常规方法,而平衡环的计算则必须按曲梁理论,或按照有关标准规范进行设计计算[4]。某热电厂蒸汽管道的压力平衡型补偿器因附属部件未作强度核算,导致补偿器爆破、管线断裂和固定支架损坏的重大工程事故发生,造成了巨大的直接经济损失[5]。213内压流体对弯管的作用力在管线的末端、拐弯处、分支点以及装有阀门的地方,管道内流动的流体会对管道产生压力推力以及离心力。这种作用力会通过管道传递到相应的固定支架上,因此,管道的固定支架以及与其相连的结构都必须能承受作用在它们上面的所有的力。内压流体作用下90°弯管的受力见图1,图1中的受力计算如下:F=Fx2+Fy2Fx=p1A1+ρqVv1Fy=p2A2+ρqVv2式中,Fx为流体对弯管在x方向的分力,Fy为流体对弯管在y方向的分力,F为流体对弯管作用力,N;p1和p2为管道内流体压力,MPa;A1和A2为管道有效截面积,m2;ρ为流体密度,kg/m3;qV为通过管段的体积流量,m3/s;v1和v2为流体速度,m/s。・93・第1期董同武:热力管道的补偿设计及典型问题分析2004年某厂新建的CFB锅炉装置的一段抽汽管道放空线的出口处为1个90°弯头,在第1次放空时突然断裂,DN350mm的弯管飞出导致发生了一人当场死亡、装置紧急停工的重大恶性事故。事故的直接原因是由于没有考虑放空时流体对90°弯头产生的作用力,由于现场支架只能满足介质竖直向上排放的减震和受力要求,因此,由介质产生的巨大内压推力及离心力导致了DN350mm管段从根部断裂后飞出。图1内压流体对弯管的作用力图2挥发线热补偿结构示图图3管系固定点的设置示图214长拉杆复式膨胀节的支撑对长拉杆复式膨胀节中间管段应采取支撑措施。否则,由于中间管段重力(包括附件和保温材料的作用,将使复式膨胀节上、下2组波在高温时产生严重不均匀变形。中间管段可支撑在拉杆上,也可用弹簧支(吊架专门支撑。某炼油厂烟机入口管道的长拉杆复式膨胀节,由于未采取支撑措施,使用很短时间后就失效了[6]。215管系自补偿设计时应注意的问题某常压塔挥发线管道热补偿结构见图2[7],规格为377mm×10mm,此管道在正常操作时,由于各处温度一致,管系本身的弹性是满足要求的。但是,在开工时,由于塔体温度与挥发线温度不一致,上部支承点A阻碍了管道向下的弹性变形,整个管系的弹性被破坏,致使下部弯头焊缝处2次开裂。可见此挥发线热补偿结构是失败的。原因就在于对多种工艺状况考虑不周。因此,弹性自补偿设计需要综合考虑各个方面的因素[1,8]。又如图3所示的情况,在图3a中,将固定点上移则可取消“象鼻弯”,如图3b所示;在图3c中L的设置应能吸收竖管的热胀、端点位移以及设备的不均匀沉降。若管段质量很大时,应在L范围内装设弹簧支(吊架支撑。3结语由于管道热力补偿设计不合理或是施工不当,都会严重影响到整个装置的正常安全生产,因此,管道的施工安装也必须严格遵循有关标准,并且予以实施。文中所述是笔者在工程中遇到的容易被忽视的问题,希望能引起同行们的重视。参考文献:[1]张德姜,王怀义,刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册(第一篇[M].北京:中国石化出版社,1994.[2]章忻.膨胀节在管道上的应用[J].石油化工设备技术,1998,19(6:12213.[3]黎廷新.膨胀节[J].化工炼油机械通讯,1977,6(2:51268[4]于济民.平衡环膨胀节的平衡环计算[J].石油化工设备技术,1990,11(6:51253.[5]章彤.热电厂波纹管及管网破坏原因分析[J].压力容器,1994,11(1:68270.[6]魏淑英,齐凯.烟机入口管线膨胀节[J].石油化工设备技术,1990,11(5:25227.[7]党飞鹏.常压塔挥发线热位移补偿结构改造[J].石油化工设备,1998,27(5:52254.[8]炼油装置工艺管线安装设计手册编写小组1炼油装置工艺管线安装设计手册(下册[M].北京:石油工业出版社,1978.(许编・04・石油化工设备2005年第34卷矩阵典型题分析8.下面是表示关于去年某公司生产的两个产品A，B的每产品的制造原价和销售价格以及当年的销售量的表。制造原价销售价格上半期（销售量）下半期（销售量）以上表格分别用行列和来表示，设两个行列的积为。销售一个产品时的利益金为从销售价格减去制造原价以后的价值时，下面说法中正确的时？是去年上半期销售的产品的制造原价总额是去年整个一年当中所销售的产品的销售总额是去年下半期销售的产品的销售利益金的总额A(1)B.(2)C.(1),(3)D.(2),(3)E.(1)，（2），（3）解析：则：，，，（1）所以表示整个一年的制造原价总额，则（1）错误（2）所以表示整个一年销售产品总额，则（2）正确（3）所以表示下半期的销售利润总额，则（3）正确选D编号M200511SAT0007B特点矩阵在实际问题中的应用概念CT-9-1-4-1：矩阵的乘法公式思想方法MM-3-1：公式法能力MA-4-2-1：理解与实际生活相关的数学概念，原理，法则，并可以用此概念，原理，法则解决问题的能力12.坐标平面上有两点，，求满足下列两条件的点所确定的轨迹的长度(1)(2)对线段上的任意一点，矩阵都可逆①②③④⑤【解析】因为，可令，，又因为矩阵可逆，即，也就是，故有即，由题意可知，可以推出，要使，那么，根据弧长公式，所以。故选④编号M200611SAT0012B特点可逆矩阵（有一定特点的矩阵）与平面解析几何的结合概念CT-4-1-1-2：平面两点距离公式；CT-9-2-1-4：矩阵可逆的条件思想MI-2：数形结合思想；MI-10：参数思想方法MM-3-1：公式法；MM-3-4：换元法能力MA-4-1-1：综合两种以上的数学概念，原理，法则解决问题的能力6.关于用矩阵表示的x,y的一次方程式组的解是无限多的情况时，求常数的值？①1②2③3④4⑤5解析：연립일차방정식∣∣……㉠……㉡의해가무수히많으므로두직선㉠,㉡은일치한다.编号M202109JUN0006B特点利用矩阵求线性方程组概念CT-9-2-2-2：矩阵表示的线性方程组有不同解的条件思想方法MM-3-1：公式法能力MA-2-1：对定义，符号，表达式，图像，表格的理解及相关性质的运用能力26.对于矩阵当时，求的值？①②③④⑤解析：编号M202109JUN0026B特点一定特点的矩阵n次方的运算概念CT-9-1-4-3：矩阵的乘方思想MI-9：归纳推理思想方法MM-1-1：递推法能力MA-3-1-2：利用类推解决问题的能力12.两个二阶矩阵满足时，下面说法中正确的是？（1）矩阵有逆行列时（2）（3）①(1)②(3)③(1)(2)④(2)(3)⑤(1)(2)(3)解析：对于（1）有，，若有逆行列，那么，所以该项正确。对于选项（2），因为所以该选项正确对于选项（3）有,又因为，所以所以该选项也正确故选⑤编号M200711SAT0012B特点逆矩阵、单位矩阵、矩阵乘法性质综合判断题型概念CT-9-1-4-2：矩阵乘法性质；CT-9-1-4-3：矩阵的乘方；CT-9-1-4-4：单位矩阵；CT-9-2-1：可逆矩阵思想方法MM-3-1：公式法能力MA-3-2-1：理解所给的定义，推出相关的性质以及利用数学的概念，原理，法则推出相关的性质并会判别命题的真假的能力12.若集合是等于不是1的正数，的子集s是的话，在下例中正确的解释是？甲..乙.，有逆行列.丙.若则有逆行列. ②乙③甲，丙④乙，丙⑤甲，乙，丙解析：，所以，甲正确.若且可逆，但不一定属于S,例如：显然是可逆的且，但是，则，所以乙错误。有，假设没有逆行列，则将代入得：，与矛盾，则假设不成立那么有逆行列，故选③。编号M202111SAT0012B特点逆矩阵与集合之间的关系、对数的性质综合题型概念CT-1-1-2：集合之间的关系；CT-8-2-2-1：对数的性质；CT-9-2-1-2-2：逆矩阵的求法思想MI-11：演绎思想方法MM-1-5：反证法；MM-2-3：特殊值法能力MA-3-2-1：理解所给的定义，推出相关的性质以及利用数学的概念，原理，法则推出相关的性质并会判别命题的真假的能力实验五直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。(3)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。二、实验所需挂件及附件DJK01电源控制屏、DJK09单相调压与可调负载、DJK20直流斩波电路、D42三相可调电阻、双踪示波器（慢扫描）、万用表。三、实验线路及其原理1、主电路(1)降压斩波电路(BuckChopper)降压斩波电路(BuckChopper)的原理图及工作波形如图1所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。图1(a)中的V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经过二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，a为导通占空比，简称占空比或导通比（a=ton/T）。由此可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为Ui，若减小占空比a，则Uo随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。图1降压斩波电路的原理图及波形(2)升压斩波电路(BoostChopper)升压斩波电路的(BoostChopper)原理图及工作波形如图2所示。电路也使用一个全控型的器件V。由图2(b)中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压Uo为恒定值。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L1释放的能量为。当电路工作于稳态是，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等，即：上式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。图2升压斩波电路的原理图及波形(3)升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)升降压斩波电路的原理图及工作波形如图3所示，电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输出电压Uo基本恒定并向负载供电。此后，V关断，电感L1中贮存的能量向负载释放。可见，负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比a，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压。图3升降压斩波电路的原理图及波形(4)Cuk斩波电路Cuk斩波电路的原理图如图4所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，Ui-L1-V回路和负载R-L2-C2-V回路分别流过电流。当V处于断态时，Ui-L1-C2-D回路和负载回路R-L2-D分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比a，则输出比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压。图4Cuk斩波电路原理图(5)Sepic斩波电路Sepic斩波电路的原理图如图5所示。电路的基本工作原理是：可控开关V处于通态时，Ui-L1-V回路和C2-V-L2回路同时导电，L1和L2贮能。当V处于断态时，Ui-L1-C2-D-R回路及L2-D-R回路同时导电，此阶段Ui和L1既向R供电，同时也向C2充电，贮存的能量在V处于通态时向L2转移。输出电压为：若改变导通比a，则输出比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<a<1/2时为降压，当1/2<a<1时为升压。图5Sepic斩波电路原理图(6)Zeta斩波电路Zeta斩波电路的原理图如图6所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经开关V向电感L1贮能。当V处于断态后，L1经D与C2构成振荡回路，其贮存的能量转至C2，至振荡回路电流过零，L1上的能量全部转移至C2上之后，D关断，C2经L2向负载R供电。输出电压为：图6Zeta斩波电路原理图2、驱动与控制电路控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国SiliconGeneral公司生产的专用PWM控制集成电路，它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波（即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。四、实验内容(1)控制与驱动电路的测试。(2)六种直流斩波器的测试。五、思考题(1)直流斩波电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？(2)为什么在主电路工作时不能用示波器的双踪示波器同时对两处波形进行观测？六、实验方法1、控制与驱动电路测试(1)启动实验装置电源，开启DJK20控制电源开关。(2)调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，用双踪示波器分别观测的第11脚与第14脚的波形，观测输出PWM信号的变化情况，并填入下表。Ur1.41.61.82.02.22.42.511(A)占空比(%)14(B)占空比(%)PWM占空比(%)(3)用示波器分别观测A、B和PWM信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入下表。观测点A(11脚)B(14脚)PWM波形类型幅值A(V)频率f(Hz)(4)用双踪示波器的两个探头同时观测11脚和14脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位器，观测两路输出的PWM信号，测出两路信号的相位差。2、直流斩波器的测试（适用一个探头观测波形）斩波电路的输入直流电压Ui由三相调压器输出的单相交流电经DJK20挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测Ui波形，并记录其平均值（注：本装置限定直流输出最大值为50V，输入交流电压的大小由调压器调节输出）。按下列实验步骤依次对六种典型的直流斩波电路进行测试。(1)切断电源，根据DJK20上的主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。(2)检查接线正确，尤其是电解电容的极性是否接反后，接通主电路和控制电路的电源。(3)用示波器观测PWM信号的波形、UGE的电压波形、UCE的电压波形及输出电压Uo和二极管两端电压UD的波形，注意各波形间的相位关系。(4)调节PWM脉宽调节电位器改变，观测在不同占空比（a）时，记录Ui、Uo和a的数值于下表中，从而画出的关系曲线。Ur1.41.61.82.02.22.42.5占空比(%)Ui(V)Uo(V)七、实验报告(1)整理各组实验数据绘制直流斩波电路的Ui/Uo-a曲线，比作比较与分析。(2)讨论、分析实验中出现的各种现象。八、注意事项(1)在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短路。(2)用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好使用一个探头。《矩阵理论》第一二章典型例题一、判断题1．,(2．设是矩阵A的特征值，则.(3.如果，且，,则.(4.若设，则.(5.设的奇异值为，则.(6.设，且有某种算子范数，使得，则,其中E为n阶单位矩阵.(7.设(其中，E为n阶单位矩阵，，则(8.设为正规矩阵，则矩阵的谱半径.(9.设可逆，，若对算子范数有，则可逆.(10.设A为矩阵，P为m阶酉矩阵,则PA与A有相同的奇异值.(11.设，且A的所有列和都相等，则.(12.如果，则是向量范数.(13.设则矩阵范数与向量的1-范数相容.(14、设是不可逆矩阵，则对任一自相容矩阵范数有,其中为单位矩阵.(二、设，，证明:(1为矩阵范数;(2为与向量2-范数相容.三、试证：如果A为n阶正规矩阵，且和，其中，，那么x与y正交.四、(1设为严格对角占优矩阵，，其中为A的对角元，E为n阶单位矩阵，则存在一个矩阵范数使得.(2设,为任意给定的正数，为矩阵的谱半径。证明：至少存在一个矩阵范数使得五．设矩阵U是酉矩阵,,证明:的所有特征值满足不等式.六.设是上的相容的矩阵范数,矩阵都是n阶可逆矩阵,且及都小于或等于1,证明:对任意矩阵定义了上的一个相容的矩阵范数.七．设是可逆矩阵,是的一个特征值,对于任意的算子范数,证明.八.设是Hermite矩阵，且的特征值，证明矩阵的Rayleigh商恒等于.九．已知中的两种矩阵算子范数与,对于任意矩阵,验证是中的相容矩阵范数.十．设矩阵的非零奇异值为(,求证十一.设矩阵可逆,矩阵范数是上的向量范数诱导出的算子范数,令,证明:.证明:根据算子范数的定义,有,,结论成立.十二.设矩阵为单纯矩阵,证明:的特征值都是实数的充分必要条件是存在正定矩阵,使得为Hermite矩阵.十三.(1设矩阵,则是矩阵范数.(2设,矩阵，求.1.总则1.0.1本规定适用于装置内部管道热补偿计算中常用数据的取用、计算方法的选择,并对本院现行计算方法的适用范围作出规定。1.0.2执行本规定时,尚应符合现行有关标准规定的要求。1.0.3本规定代替《装置内部管线热补偿计算方法使用规定》(BA3-8-2-84。2.常用数据2.0.1计算温度和安装温度采用《装置内部管道静态应力分析的一般规定》(BA3-8-1-95(以下简称《一般规定》第23,24条。2.0.2计算压力采用操作中可能出现工况的最大压力,例如机泵的最高工作压力或安全阀的动作压力。2.0.3管材的许用压力、弹性模数、线膨胀系数采用《钢制压力容器》(GB150-89第17,18,219页。2.0.4管道环向焊缝系数采用《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》(SDGJ-6-90(以下简称《电力规定》。3.补偿值的计算3.0.1补偿值的计算按《电力规定》第五章进行。4.应力验算4.0.1应力验算按《电力规定》第七章规定执行。5.管道对设备的推力和力矩计算5.0.1计算原则和要求应按《电力规定》第八章规定执行。5.0.2管道对某些具体设备或机器,如大型泵、压缩机、汽轮机等的允许推力和力矩应由这些设备或机器的制造厂提供,在制造厂没有提供数据时,可参照下述要求进行验算。a容器类设备与容器类设备(包括管壳式换热器嘴子连接的管道,由于热胀对设备嘴子产生推力和力矩,该推力和力矩的允许值,应满足设备有关规定的要求,也可参照下式确定作用在嘴子上推力和力矩的允许范围;即σ=∙-11715要求σ≤1.2[σ]20+0.2[σ]t(5.0.2-2式中:σ-壳体局部弯曲应力(N/cm2;R-容器外半径(cm;t-壳体壁厚(包括加强板在内(cm;C-壳体腐蚀裕量(cm;fc=Mcπγ2fL=MLπγ2fp=PL298πγ∙.(5.0.2-6Mc-作用在嘴子上的周向力矩(N/cm;ML-作用在嘴子上的纵向力矩(N/cm;PA-作用在嘴子上的轴向推力(N;fc-Mc在壳体上引起的线载荷(N/cm;fL-ML在壳体上引起的线载荷(N/cm;fp-PA在壳体上引起的线载荷(N/cm;r-嘴子外半径(cm.当fc=0或fL>3FC时,f=1.5fp+fLb离心泵1如制造厂未提供嘴子的推力和力矩的允许值,则对于吸入口等于或小于DN300,壳体材料为碳钢和合金钢的离心泵,其嘴子载荷可参照表5.0.2-1的规定取用。2离心泵应能同时承受表5.0.2-1中所示的力和力矩。表5.0.2-1离心泵的嘴子载荷单位:力、N、力矩、N-注:①下标x表示平行主轴线,下标y表示平行垂直轴线,下标z表示与水平主轴相垂直的水平轴(见图5.0.2-1。②对于汽轮机驱动的立式泵和管道采用侧面嘴子的数值。对于电机驱动的立式泵和管道泵,将侧面嘴子的数值乘2。③带“*”号表示在任何一点上的力F要分别乘上各自的力臂,加到各力矩中去构成的总力矩。④带“**”号表示这些数据不作为规定,可以协商确定。c汽轮机如果制造厂没有提供和力矩的允许值时,可按NEMA《美国国家电气制造商协会标准》SM23的规定确定.详见附录A。d高心压缩机如果制造厂没有提供力和力矩的允许值时,可按API617《炼厂通用离心压缩机》和NEMASM23的规定确定,根据API617的规定,该力和力矩的允许值是NEMASM23规定值的1.85倍。e空冷器1各种不同直径嘴子所承受的力和力矩,不得超过表5.0.2-2的数值。力和力矩方向见图5.0.2-2。表5.0.2-2最大允许嘴子载荷工程标准装置内部管道热补偿计算方法使用规定中国石化北京设计院标准号:BA3标准号:BA3-8-2-96:BA3修改号:修改号:1996年日期1996年4月23日共8页第6页图5.0.2-22表5.0.2-3力Fx5791（N）Fy13364Fz11136Mx4074力矩（N-m）My5432Mz2716当固定管箱上所有嘴子同时受载时,其总载荷不得超过如下数值。附录ANEMASM23SM23驱动机泵用的汽轮机上的允许作用力和力矩由蒸汽进入管、抽汽管和排汽管作用在汽轮机上的力和力矩受下述规定的限制A.0.1作用在汽轮机上的任一接管口上的合力和合力矩，应满足以下的要求：0.673FR+0.737MR≤197De式中：FR-合力（N），包括接管上安装的一般的波形补偿器所产生的压力，但下面第3页中抽述的垂直安装的排气管除外。FR=MR-合力矩（N-m）MR=222MX+MY+MZ（A.0.1）FX2+FY2+FZ2De-接管的当量直径（cm），当公称直径≤20cm时，采用公称直径（cm）；当公称直径>20cm,按下式计算:De=A.0.240+DNcm3进气管、抽汽管和排汽管的作用力和力矩转移到排汽口中心线的综合的合力和综合的合成力矩，应满足以下两个条件：a）式中:Fc-进气管、抽汽管和排汽管的综合的合力（N）Mc-进汽管、抽汽管和排汽管的综合的合成力矩（N-m）130.45Fc+0.73Mc≤98.4Dc工程标准装置内部管道热补偿计算方法使用规定中国石化北京设计院标准号:BA3标准号:BA3-8-2-96:BA3修改号:修改号:1996年日期1996年4月23日共8页第7页Dc*-根据进汽口、抽汽口和排汽口总面积折算的开孔直