ОПОРА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ
SUPPORT FOR ATTACHMENT OF VERTICAL STRUCTURES

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использовано для монтажа вертикальных аппаратов, например, реакторов установок замедленного коксования (УЗК).
В корпусах аппаратов, работающих в циклическом режиме «нагрев-охлаждение», например реакторы УЗК, возникают знакопеременные термические напряжения, особенно заметные в местах крепления корпуса к опоре. В сварном шве соединения корпуса с опорой образуются усталостные трещины [Походенко Н.Т., Брондз Б.И. Эксплуатация и пути повышения надежности работы реакторов установок замедленного коксования. - М., 1980. - 56 с. Сер. Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: ЦНИИТЭнефтехим; Hydrocarbon Processing. - 1977. V60. №7]. Величины напряжений и скорость образования термоусталостных трещин в сварочном шве определяются как технологическими факторами (высокие скорости нагрева и охлаждения корпуса реактора), так и конструкцией опорного узла (повышенная жесткость опоры).
Известна конструкция опоры (схема заделки конца балки), содержащая опорный элемент и установленные снизу и сверху его опорные катки (элементы качения), защемленные известным образом [Филоненко-Бородич М.М., Изюмов С.М., Олисов Б.А., Кудрявцев И.Н., Мальгинов Л.И. Курс сопротивления материалов. 4.1. Изд. 4 перераб. / Под ред. М.М.Филоненко-Бородич. Т1. - М.-Л.: Госиздат.- 1956, с.319 (фиг.263, поз.5)]. Такая схема защемления элементов опоры позволяет ей (опоре) перемещаться в горизонтальной плоскости.
Основным недостатком этого устройства является то, что элементы качения жестко (без зазора) прижаты к опоре, и в реальных условиях работы аппарата из-за температурных расширений происходит заклинивание этого элемента опоры между элементами качения. Таким образом, опора вертикального аппарата перестает быть плавающей и превращается в обычную жесткую опору.
Если смонтировать эту опору с учетом компенсации температурного расширения, то в холодном состоянии появляется зазор, наличие которого недопустимо из-за возникновения динамических (ударных) нагрузок на анкерные болты при ветровых и/или сейсмических нагрузках.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для крепления вертикального аппарата на постаменте, содержащее опорную обечайку с лапами, установленными на опорные катки [Бабицкий И.О., Вихман Г.Л., Вольфсон С.И. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. - М.: Недра, 1965. - С.284-294]. Это устройство позволяет аппаратам свободно перемещаться в горизонтальной плоскости при температурных расширениях (сжатиях) корпуса.
Недостатком известного устройства является то, что лишь незначительная часть вертикальных аппаратов может быть установлена таким образом. На такие плавающие опоры устанавливают вертикальные аппараты, имеющие отношение высоты (Н) к диаметру (D) меньше пяти, при общей высоте аппарата с постаментом менее 20 м [Бабицкий И.Ф., Вихман Г.Л., Вольфсон С.И. Расчет и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. - М.: Недра, 1965. - С.284-294]. Аппараты большей общей высоты, или имеющие указанное отношение H/D>5 обязательно должны жестко крепиться к постаментам (фундаментам, металлоконструкциям) для предупреждения их падения от воздействия ветровых и/или сейсмических нагрузок.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления вертикальных аппаратов на плавающей опоре, путем снижения воздействия на анкерные болты при динамическом ветровом и/или сейсмическом нагружении.
Указанный технический результат достигается тем, что в опоре для крепления вертикальных аппаратов, содержащей опорные лапы, установленные на постаменте посредством опорных катков и защемленные при помощи фундаментных болтов с гайками, согласно изобретению, каждая опорная лапа содержит опорную пластину, установленную на нижних опорных катках, уложенных в направляющий желоб, и удерживающие катки, установленные сверху опорной пластины, при этом в качестве фундаментных болтов используются анкерные болты, воспринимающие нагрузку от опорных пластин через верхние удерживающие катки, траверсы и пружины сжатия, регулировка степени поджатия которых осуществляется посредством затяжки гаек на анкерных болтах.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что оно отличается от известного тем, что средство защемления опорных лап вертикального аппарата выполнено упругим посредством пружин, регулировка степени поджатия которых осуществляется посредством затяжки гаек на анкерных болтах, что предопределяет возможность горизонтального перемещения опорных лап при температурном расширении аппарата и предотвращает возникновение динамических нагрузок на анкерные болты при воздействии ветровых и/или сейсмических нагрузок. Таким образом, заявляемая опора для крепления вертикальных аппаратов соответствует критерию изобретения «новизна».
На фиг.1 показана опора для крепления вертикальных аппаратов, общий вид, совмещенный с разрезом; на фиг.2 - то же, вид сверху.
Опора для крепления вертикальных аппаратов содержит несколько опорных лап, каждая из которых включает опорную пластину 1 с ребрами жесткости 2, прикрепленную к корпусу 3 вертикального аппарата. Опорная пластина 1 установлена на нижних опорных катках 4, уложенных в направляющий желоб 5, закрепленный на постаменте 6. Сверху опорной пластины 1 установлены удерживающие катки 7. При этом вся система, состоящая из опорной пластины 1, нижних опорных 4 и верхних удерживающих 7 катков, упруго защемлена посредством анкерных болтов 8 с гайками 9 с шайбами 10, траверс 11 и пружин сжатия 12.
Опора для крепления вертикальных аппаратов работает следующим образом.
При разогреве (охлаждении) вертикального аппарата корпус 3 расширяется (сжимается) и прикрепленные к нему опорные пластины 1 с ребрами 2 свободно перемещаются на катках 4, перекатывающихся в желобах 5, уложенных на постамент 6. При этом верхние удерживающие катки 7 также перекатываются по пластине 1, уменьшая сопротивление трения между последней и траверсой 11. При воздействии на вертикальный аппарат ветровых и/или сейсмических нагрузок, он удерживается от опрокидывания при помощи анкерных болтов 8 с гайками 9 и шайбами 10, которые воспринимают нагрузку от опорных пластин 1 через верхние удерживающие катки 7, траверсы 11 и пружины 12. Регулировку степени поджатия пружин 12 осуществляют посредством затяжки гаек 9 на анкерных болтах 8 таким образом, чтобы имелась возможность перемещения опорных пластин 1 при их температурном расширении.
Таким образом, защемление лап плавающей опоры вертикального аппарата при помощи установленных над удерживающими катками пружин сжатия позволяет надежно закрепить их на постаменте, исключить, по сравнению с прототипом, возникновение динамических нагрузок, возникающих по причине необходимости оставления температурного зазора между гайкой анкерного болта и траверсой над удерживающими катками.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности на установках получения нефтяного кокса. Использование предлагаемой плавающей опоры, например, для реактора замедленного коксования на УЗК позволит по сравнению с прототипом обеспечить надежную установку аппарата на постаменте и снизить температурные напряжения и деформации в сварном шве крепления опорных лап к корпусу аппарата.
Внедрение предлагаемой плавающей упруго защемленной опоры не представляет трудностей для строительно-монтажных организаций, ведущих ремонтные работы на нефтеперерабатывающих предприятиях. По сравнению с существующими конструкциями крепления вертикальных аппаратов, например, реакторов УЗК, расчетный экономический эффект от внедрения предлагаемой опоры составит 300-350 тыс. рублей на один реактор УЗК за счет снижения нормы времени на ремонт корпусов и опор реакторов и увеличения за счет этого объема выпускаемого нефтяного кокса.