Jdi na obsah Jdi na menu
 

Zatížení teplotou a tlakem jako náhodných zatížení

4. 8. 2014

 

1. Tlak a teplota jako náhodné provozní zatížení

Náhodné provozní zatížení je reálné zátížení mající určitý náhodný průběh v čase. Má určitý rozsah a četnost v téže jednotkách jako u maximální dovolené zatíženíi. Lze ho statisticky zpracovat. Je závislá na podmínkách a vůli provozovatele systému.
                  U tlakové sestavy se bere za normalizované zatížení maximálně dovolený tlak (který je kontrolován pojišťovacím ventilem) a maximálně dovolená teplota (tj. maximálně dosažitelná).

2. Získání provozního zatížení tlakem a teplotou

2.1. Určení provozního zatížení tlakem předpokladem při projektování zařízení

            Základní cyklus je definován v následujícím obrázku. Počet základních cyklů se určuje podle následující úvahy vycházející z plánované životnosti. 
 
 obr1.jpg
 

 

Obrázek Průběh tlaku v základním cyklu v potrubí 
 
Obvyklá doba životnosti některých tlakových zařízení je takováto:         

Velké reaktory a velké tlakové nádoby              30 let

Reaktory, kolony, výměníky, tlakové nádoby   20 let

Potrubí                                                          20 let

S kolika náběhy ročně se počítá je součástí projektu, vždy je to však třeba ověřit se skutečností. Z těchto údajů se určí odečtením z následující tabulky počet základních cyklů a životnost zařízení v hodinách.

 

tab1.jpg

Tabulka výpočtu základních cyklů

Vložené cykly jsou způsobeny:

           Pravidelným poklesem provozních hodnot způsobené technologií, např. otevřením ventilu v odbočce, zavřením či otevřením ventilu na hlavní větvi a způsobením hydraulického rázu. 

             Dále jsou způsobeny i jevy, které se vyskytují při poruše tlakové sestavy, únikem tlaku způsobeným netěsností a jeho pravidelným dorovnáváním, kmitáním potrubní větvě. Pro životnost zařízení by bylo dobré, kdyby jakékoli kmitání potrubí bylo odstraněno hned na začátku provozu. Změna tlaku způsobuje změnu napětí v potrubí téměř okamžitě  oproti teplotě nemá žádnou setrvačnost.

           Proto se musí též určité rozdělení pravděpodobnosti provozního zatížení tlakem předpokládat. Předpokládáme-li rozdělení normální, pak statistickou stabilitu charakterizují dva jeho parametry mí a sigma (viz názvosloví). Parametr mí vyjadřuje polohu hodnot v rozdělení (střední hodnotu). Parametr sigma (směrodatná odchylka) je charakteristikou rozptýlení hodnot.

 

 obr10.jpg

Obr. Normální rozdělení tlaku a umístění maximálního dovoleného tlaku PS, na který je nastaven pojišťovací ventil

 

2.2. Určení provozního zatížení teplotou předpokladem při projektování zařízení

           Provozní zatížení teplotou je též podrobeno stejnému základnímu cyklu, vložené cykly jsou však pouze podobné (např. na teplotu nepůsobí hydraulický ráz).

             Změna teploty způsobuje změnu napětí v potrubí s určitým zpožděním způsobeným tepelnou setrvačností, tj. postupným ohříváním a chladnutím.

            Proto se musí též určité rozdělení pravděpodobnosti provozního zatížení teplotou tak, jako je to u tlaku předpokládat. Předpokládáme-li rozdělení normální, pak statistickou stabilitu charakterizují dva jeho parametry mí a sigma (viz názvosloví). Parametr mí vyjadřuje polohu hodnot v rozdělení (střední hodnotu). Parametr sigma (směrodatná odchylka) je charakteristikou rozptýlení hodnot.

 

2.3. Získání provozního zatížení tlakem a teplotou měřením

 

           Tlak a teplota má tu výhodu, že se v zařízení dá jednoduše měřit elektrickými čidly. Proto můžeme tlak a teplotu měřit a okamžitě statisticky zpracovávat vhodným softwarem. Tím je možné pozkušebním provozu provést korekci provozního zatížení a tím i životnosti a spolehlivosti.