Estimation of the load carrying capacity of the bellow compensator for gas pipelines in the mining production areas

Abstract

Роботу присвячену оцінюванню несучої здатності сильфонного компенсатора Ду 100, виготовленого з нержавійної сталі AISI 304, який передбачається використовувати для забезпечення необхідного рівня деформаційної здатності підземних магістральних газопроводів у зонах дії шахтних виробіток. Виконано експериментальні дослідження компенсатора на циклічне навантаження розтягом-стиском з одночасною дією робочого внутрішнього тиску. За допомогою скінченно-елементного моделювання компенсатора визначено амплітуди деформацій у кожному шарі. Показано, що найбільш навантаженим є зовнішній шар сильфона (що підтвердилося експериментом). За амплітудою еквівалентних деформацій та кривою втоми матеріалу сильфона отримано, що циклічна довговічність сильфона для розтягу-стиску ±75 мм складає приблизно 32 цикли. У результаті виконаних досліджень показано, що компенсатор можна використовувати для забезпечення надійної експлуатації магістрального газопроводу-відводу Ду 100 у зоні відпрацювання шахтних лав (до 15 лав). Залежно від запланованої кількості шахтних лав та їх прогнозних інтенсивностей для конкретних ділянок газопроводу обирається кількість компенсаторів, необхідна для забезпечення безпечної експлуатації ділянки газопроводу. Місця для встановлення та необхідну кількість компенсаторів для ефективної компенсації осьових переміщень обирано за результатами прогнозних розрахунків напруженого стану газопроводів у зонах шахтних виробіток із використанням ефективних методик. На основі отриманих даних заплановано дослідження і введення в експлуатацію сильфонних компенсаторів як заходів забезпечення надійної експлуатації для магістральних газопроводів інших діаметрів.

The paper deals with the estimation of the load carrying capacity of the bellow compensator DN100, made of stainless steel AISI 304, which is supposed to be used for providing the necessary level of deformability of main buried gas pipelines in the mining production areas. Experimental investigations of the compensator under cyclic loading by tension-compression with the simultaneous action of working internal pressure are carried out. According to the results of experimental research and numerical simulation, it is shown that such compensators can be used as structural elements of main buried gas pipelines in the mining production areas.