Дымовая труба

Полезная модель относится к разделу промышленного строительства. Дымовая труба имеет два опорных кольца, с закрепленными на них четырьмя тензодатчиками, сигналы с которых поступают в блок обработки информации, выдающий параметры колебаний ствола трубы при действии скоростного напора.

Полезная модель относится к разделу промышленного строительства, а именно, к направлению контроля за состоянием, поведением промышленных дымовых труб при воздействии ветровых нагрузок.

Актуальность полезной модели определяется тем, что практически все дымовые трубы выработали свой ресурс и могут обрушиться.

Дымовая труба, являясь потенциально опасным высотным сооружением, находится под воздействием ветровых и климатических воздействий.

Эксплуатация дымовых труб часто производится при перекрытом вентиляционном зазоре (между телом бетона и футеровкой), при ассиметрии масс несущего ствола из-за сульфатации бетона в отдельных частях несущего ствола. Указанные факторы приводят к снижению несущей способности дымовой трубы, чрезмерному риску ее обрушения.

Прогнозирование несущей способности трубы можно осуществить на основе анализа колебаний трубы под действием внешних динамических нагрузок, однако система мониторинга за колебаниями трубы в зависимости от ветра отсутствует.

В этой связи для предупреждения обрушения необходимо прогнозировать состояние дымовой трубы, что возможно производить, имея параметры колебаний (деформаций стен трубы в зонах, подвергавшихся сжатию и растяжению) трубы полученные системой мониторинга через заданные интервалы времени.

В качестве прототипа использована конструкция дымовой трубы, состоящая из основания ствола, оголовка и технологического оборудования [Ельшин А.М. Дымовые трубы. - М.: Стройиздат, 2001. - 296 с].

Недостатком прототипа является отсутствие оборудования, систем позволяющих фиксировать и оценивать параметры прочностного и динамического состояния дымовой трубы с некоторым интервалом во времени.

Такими параметрами являются продольные деформации, напряжения ствола дымовой трубы потенциально наиболее опасного участка, которые отражают как величину, уровень действующих динамических нагрузок -скоростного напора ветра, так и несущих прочностных возможностей ствола, его физического состояния.

Указанный недостаток может быть устранен путем установки на стволе трубы датчиков линейных деформаций поверхности ствола и последующей оценки величин деформаций и напряжений. Скоростной напор ветра, действующий на ствол трубы, приводит к возникновению растягивающих напряжений со стороны действия и сжимающих - с противоположной стороны, что приводит к деформациям растяжения и сжатия соответственно. Величины растяжений (сжатий) трубы в пределах упругих деформаций пропорциональны действующим напряжениям, что позволяет по замеренным величинам судить о действующих напряжениях. При этом указанные деформации являются волновыми по величине и знаку (сжатие и растяжение).

Фиксация продольных волн деформаций ствола трубы на определенном участке может быть произведена с помощью классического способа замера величин напряженного состояния внешних поверхностей конструкции - тензометрии. Использование тензометрии для фиксации деформаций может производиться путем установки на границах определенного участка трубы опорных колец, на которых в вертикальной плоскости крепятся проволочные тензометры - электрические датчики сопротивления, каждый из которых включен в цепь измерительного моста тензостанции. При воздействии на трубу внешних факторов труба будет деформироваться, что приведет к изменению расстояния между опорными кольцами, к увеличению с одной стороны и уменьшению с другой стороны, что в свою очередь приведет к деформации датчиков и изменению их электрического сопротивления, что и позволит оценить величины возникающих в поверхностных слоях трубы напряжений.

Конструктивно предлагаемая полезная модель (фиг. 1) состоит из основания (1), ствола (2), оголовка (3) и технологического оборудования (светофорной площадки, лестниц, кабелей освещения и т.д.).

Для решения поставленной задачи на стволе трубы (1) в потенциально опасной зоне на расчетном расстоянии устанавливаются два опорных кольца (7), на которых крепится проволочный датчик (6). Узлы крепления (4) располагаются в вертикальной плоскости и один из них оснащается механизмом натяжения (5) тензодатчика. Механизм натяжения используется для создания величины электрического сопротивления, соответствующего рабочей зоне деформаций от + до -, соответственно растягивающих напряжений и сжимающих напряжений .

С целью получения полной информации целесообразна установка на опорных кольцах (7) четырех проволочных датчиков в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Технологический процесс получения информации происходит следующим образом. Воздействие ветра со скоростью V_ветра вызывает появление изгибающего ствол момента M_изг и соответственно деформации - под действием растягивающих _p и _сж напряжений, что и приводит к изменению величины сигнала в измерительном мосте тензостанции.

Предварительное натяжение, т.е. создание растягивающих напряжений на проволочном датчике, позволяет поддерживать проволочный датчик в зоне рабочих напряжений даже при небольших сжимающих нагрузках, действующих на подветренную зону ствола. Датчик, находящийся на подветренной стороне ствола, будет все равно находиться в состоянии растяжения, хотя величина действующих растягивающих напряжений будет значительно уменьшена.

Возможности полезной модели могут быть расширены путем обработки информации, поступающей от тензодатчиков, в блоке обработки информации (8) в определенную, например:

- величины максимальных напряжений растяжения (сжатия);

- вероятностные амплитудно-частотные характеристики возникающих напряжений и т.д.

Сопоставление полученных показателей с характеристиками скоростного напора (скорость ветра, его изменение по времени года и суток) позволит получить объективную вероятностную картину прочностного состояния дымовой трубы.

Таким образом, предлагаемая полезная модель дымовой трубы позволяет производить эксплуатационный контроль за параметрами напряжений ствола трубы, замеряя деформации его поверхности и трансформируя величины деформаций в определенную информацию.

Дымовая труба, состоящая из основания, ствола, оголовка и технологического оборудования, отличающаяся тем, что имеет устанавливаемые в потенциально опасной зоне на определенном расстоянии друг от друга два опорных кольца с закрепленными на них в двух взаимноперпендикулярных вертикальных плоскостях четырьмя проволочными тензодатчиками, сигналы с которых поступают в блок обработки информации.