Расчетная модель варочной установки целлюлозно-бумажного комплекса в зависимости от сейсмичности

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК: 676.1.022.1:688.743.55

ФБГОУ ВО Уральский государственный лесотехнический университет

РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ ВАРОЧНОЙ УСТАНОВКИ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО КОМПЛЕКСА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СЕЙСМИЧНОСТИ

Сиваков В.П.

Степанова Е.Н.

Микушина В.Н.

На долю Сибири и Дальнего Востока приходится 78% лесной площади территории России. В основном это хвойные породы: ель, пихта, лиственница.

Но в свою очередь эффективное использование лесных ресурсов и экспортного потенциала в Сибири крайне мала.

Происходят большие потери древесного сырья на различных этапах лесозаготовки и в процессе транспортировки и первичной переработки леса. Имеющийся лесной потенциал России позволяет без экологического ущерба заготавливать более 500 млн м3 древесины, однако используется он лишь на 18%.

Перспективы развития целлюлозной промышленности в России связаны с модернизацией технологического процесса, более полным использованием лесных ресурсов на имеющихся предприятиях, а также со строительством новых ЦБК.

Поскольку строительство лесоперерабатывающих комплексов уходит в районы с повышенной сейсмической активностью необходимо предотвратить поломки и аварии для аппаратов колонного типа.

Варочный котел рассматривается как аппарат колонного типа, колеблющийся на низших собственных частотах, от сейсмических воздействий [1].

В расчетной модели использован метод Даламбера, распределенные массы приведены к нескольким сосредоточенным массам с центрами масс, определяемыми по формуле

где г, вi - коэффициенты [2]; xi - расстояние от середины i-го участка до фундамента.

Таблица1. Исходные данные для расчета сейсмических сил и виброперемещений котла КВСи-320

Расчетное виброперемещение по высоте варочного котла определяется по формуле Мора

Где z -- число участков эпюры Mi, расположенных ниже k-го сечения варочного котла;

hi, Mi , Ei , Ji -- соответственно высота, момент изгиба, осевой момент инерции поперечного сечения, модуль продольной упругости материала i-го участка; М1, -- единичный момент, приложенный к i-му участку.

Рисунок 1. Расчетная схема к расчету виброперемещения котла КВСи-320 от сейсмических воздействий.

Расчетный изгибающий момент на уровне верней отметки, а также на расстоянии 0,25 Н от верха варочного котла принимается равным 0,25 Мpmax. виброперемещение варочный котел вибрация

Для определения виброперемещений центров масс котла исследованы колебания на модели (рис.1) около положения устойчивого равновесия. Система дифференциальных уравнений движения модели варочного котла имеет следующий вид [3]:

где лui, xui -- собственные частоты колебаний и динамические коэффициенты увеличения колебаний при резонансе парциальных систем: всей установки как абсолютно жесткой системы на грунтовом основании (i=ф), ВК относительно неподвижного фундамента (i= к) в вертикальном

(u=z) и горизонтальном (u=x) направлениях, при поворотных перемещениях (u=Ш) [4],

где Иок -- момент инерции масс котла относительно центра жесткости опорных конструкций,

дij, гij,rij - параметры, характеризующие распределение масс в пространстве и отношение масс установки,

fфк (t)-- отношение силы динамического воздействия к массам парциальных систем,

Решение однородной части дифференциальных уравнений (без диссипативных составляющих) приводит к следующей системе алгебраических уравнений:

Расчетное виброперемещение по высоте варочного котла определяется по формуле Мора [5]:

Где z -- число участков эпюры Mi, расположенных ниже k-го сечения варочного котла; hi, Mi, Fi, Ji -- соответственно высота, момент изгиба, осевой момент инерции поперечного

сечения, модуль продольной упругости материала i-го участка;

М1, -- единичный момент, приложенный к i-му участку.

При увеличении массы варочного котла сейсмические усилия и виброперемещения возрастают. По расчетной вибрационной модели можно определить уровни вибрации оборудования и, при необходимости, внести изменения в конструкцию при проектировании и модернизации. Анализ конструкций типовых варочных котлов показал, что максимальную деформацию при колебаниях имеют опорные колонны. Жесткость опорных колонн существенно влияет на вибрацию котлов.

Список литературы

1. Сиваков В.П. Обоснование технического обслуживания оборудования целлюлознобумажного производства диагностированием. / В.П. Сиваков, В.И. Музыкантова, С.Н. Вихарев, С.А. Мишин// Лесн. журн. - 2009. - № 3. - С. 118-125. - (Изв. высш. учеб. заведений).

2. Тордуа Г.А. Машины и аппараты целлюлозного производства : учебное пособие для вузов / Г.А. Тордуа. - М.: Лесн. пром-сть, 1986.

3. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятности и математической статистике: Учеб. Пособие для студентов вузов/ В.Е. Гмурман.-9-е изд.,стер.- М.: Высш.шк.,2004.404 с.

4. Вураско А. В., Вихарев С. Н., Сиваков В. П., Мешков А. Д. Исследование технологических характеристик полотна бумаги и вибрации оборудования для обеспечения качества продукции. Вестник КНИТУ, 2013. - №23. Т.16. - С. 248-251.

5. Муромцев Ю.Л. Безаварийность и диагностика нарушений в химических производствах. Методы, модели, алгоритмы.- М. Изд-во Химия,1990г. -144с.

Аннотация

В статье представлена расчетная модель варочной установки целлюлозно-бумажного комплекса. Установка рассматривается как аппарат колонного типа. В связи с тем, что строительство лесоперерабатывающих комплексов уходит в районы с повышенной сейсмической активностью необходимо предотвратить поломки и аварии для данных аппаратов, так как они являются наиболее важным звеном в производстве целлюлозы и подвергается большим нагрузкам.

Ключевые слова: целлюлозно-бумажная промышленность, варочный котел, вибрация, сейсмичность.

The paper presents a computational model of a pulp and paper complex boiler. The installation is considered as a column type apparatus. The fact that the construction of timber processing facilities is moving to areas with increased seismic activity, it is necessary to prevent breakdowns and accidents for these machines, as they are the most important link in the production of cellulose and are subject to high loads. Defined vibration displacement of the center of mass of the boiler KVSi-320, taking into account the modes of filling with raw materials.

Keywords: pulp and paper production, boiler installation, vibration, seismic.

Размещено на Allbest.ru