|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Технологический расчёт газопроводаСтр 1 из 11Следующая ⇒
Технологический расчёт газопровода Исходные данные для проектирования Газопровод-отвод на г. Россоны: - давление в точке подключения 3, 6МПа; - температура в точке подключения + 9°С; - средняя минимальная температура грунта + 5°С; - проектная производительность 72млн. м3/год; - длина газопровода-отвода 52, 4км; - диаметр газопровода-отвода 219мм; Таблица 1.1 Состав перекачиваемого газа
Определение параметров перекачиваемого газа Определим молекулярную массу газа:
где
Определяем газовую постоянную для смеси:
где R=8314Дж/К – универсальная газовая постоянная
Относительная плотность по воздуху:
где
Определение расчетной производительности Расчёт производится согласно [2]. Суточное потребление газа:
где Q – годовой расход газа.
Расчёт толщины стенки трубы Методика определения толщины стенки основана на принципе предельных состояний. За предельное состояние, при котором трубопровод перестает удовлетворять предъявляемым требованиям к нему требованиям, принимается состояние разрушения. Поэтому расчетное сопротивление определяется исходя из временного сопротивления материала труб (предела прочности). В качестве материала труб для газопровода-отвода в соответствии с рекоме подбираем трубную сталь ВСТ2сп3 с временным сопротивлением smin вр= 330МПа [2]. Определяем расчётные сопротивления растяжению по формуле:
где
Толщину стенки найдём по формуле:
где
Внутренний диаметр газопровода:
Проверка предотвращения недопустимых пластических деформаций подземного газопровода Проверку необходимо производить при условии [2, стр40]:
где
Расчет параметров перекачки Определяем среднюю температуру (без учёта эффекта Джоуля-Томпсона):
где
где
Определим температуру в конечной точке участка:
Определим коэффициент сжимаемости газа:
где
где
где
Определим режим течения газа:
где
Фактическое значение числа Re:
где
Re> Reпер, т.е, течение газа происходит в режиме квадратичного трения. Найдём коэффициент гидравлического трения:
Для учёта падения давления в местных сопротивлениях полученное значение коэффициента гидравлического трения увеличиваем на 5%:
Определим давление в конечной точке участка:
где
Найдём среднее давление на участке:
Температура газа в конце перегона с учетом эффекта Джоуля-Томпсона:
Коэффициент Джоуля-Томпсона:
Средняя температура газа на перегоне с учетом эффекта Джоуля-Томпсона:
Уточненное значение давления в конце перегона:
2. Технология строительства газопровода-отвода Подготовительные работы Подготовка строительной полосы При строительстве газопровода следует выделять внетрассовые работы (сооружение подъездных и вдольтрассовых дорог с мостами и водопропусками-трубами, устройство прирельсовых складов труб и материалов, карьеров, жилых полевых городков, трубосварочных баз и др.) и внутритрассовые работы (расчистка строительной полосы от леса, кустарника, её планировка, срезка косогоров, устройство вдольтрассовых проездов, рекультивационные работы и др.) При строительстве линейной части газопровода подготовительные работы нужно выполнять в составе единого трубопроводостроительного потока. Так, внутритрассовые подготовительные работы могут опережать следующие за ними СМР на 10-15 км, что, в частности, позволяет «просушить» строительную полосу. Внетрассовые (особенно строительство подъездных и вдольтрассовых дорог и карьеров) – могут опережать на время, обеспечивающее сохранность временных объектов до начала строительства газопровода. Переходы газопровода через естественные преграды и инженерные сооружения (крупные и малые реки, ручьи, овраги, балки, железные и шоссейные дороги, подземные коммуникации различной степени сложности и др.) следует рассматривать как сосредоточенные строительные объекты, а подготовительные работы при их сооружении заканчивать до начала производства основных видов сварочно-монтажных, земляных, изоляционно-укладочных и других работ. Подготовка строительной полосы в условиях болот При подготовке работ учитываются условия: · технология прокладки (с бровки траншеи; методом сплава по траншее, заполненной водой; методом протаскивания по траншее); · сезон строительства трубопровода (летний/зимний сезон). Подготовка строительной полосы в условиях болот при прокладке трубопровода с бровки траншеи при неразложившемся торфе (или частично разложившемся), в любой сезон требует сооружения временной технологической дороги (лежневого типа) для работы сварочно-монтажных бригад и прохода изоляционно-укладочной колонны. Подготовка строительной полосы в условиях болот при прокладке трубопровода методом сплава или протаскивания (летний сезон работ) обеспечивается созданием на берегу болота монтажно-сварочно-изоляционной базы и устройством прохода по болоту экскаватора на болотном ходу или экскаватора на сланях. Планировка строительной полосы Планировка строительной полосы включает в себя срезку косогоров и бугров, склонов оврагов и балок с одновременной подсыпкой низинных мест местным или привозным грунтом и планировку микрорельефа с геодезическим контролем на полосе рытья траншеи, благодаря которой обеспечивается профиль траншеи, соответствующий упругому изгибу газопровода при его укладке. Планировку строительной полосы выполняют бульдозером ДЗ-171. Трубосварочная база Общие положения Промежуточные сварочно-монтажные базы предназначены для сварки секций труб в плети большой длины, что позволяет уменьшить объём сварочных работ непосредственно при монтаже трубопровода, и повысить качество исполнения сварных швов. В настоящем случае при строительстве газопроводоа применяем трубосварочные базы типа ТБС Таблица 2.5. Схема трубосварочной базы
Простейшие трубосварочные базы в зависимости от требуемого темпа сварочно-монтажных работ имеют различное количество стендов
Таблица 2.6.
В нашем случае оптимальным решением является выбор простейшей трубосварочной базы с одним стендом, поскольку объём сварочно-монтажных работ небольшой. На трубосварочной базе планируется производить сварку труб в плети, контроль сварных швов, входной контроль труб, изоляцию стыков, а также складирование труб, плетей и материалов. Кроме того, планируется создание помещений для питания, обеденного отдыха и хранения личного имущества во время производства работ. Так как продолжительность производства работ небольшая, принимаем минимум необходимых временных зданий. Временными зданиями называют надземные подсобно-вспомогательные и обслуживающие объекты, необходимые для обеспечения производства строительно-монтажных работ. Временные здания сооружают только на время строительства. Сварочные работы Сварочные работы на строительстве газопровода будут выполняться в соответствии с требованиями [16]. Поступившие на трассу материалы должны быть подвергнуты входному контролю и подготовлены к работе. Сварочные материалы следующих видов будут подвергнуты приемке и оценке качества перед их применением: · штучные электроды с целлюлозным (Ц) или основным (Б) покрытием для ручной дуговой сварки поворотных и неповоротных стыков труб; · флюс и сварочная проволока для автоматической сварки поворотных стыков труб; · самозащитная порошковая проволока для автоматической сварки неповоротных стыков труб с принудительным формированием шва. Сварочные материалы (электроды, сварочная проволока, порошковая проволока) будут храниться в закрытых помещениях в условиях, предохраняющих от загрязнения, увлажнения, ржавления и механических повреждений. Сварочные электроды, флюсы, порошковая проволока непосредственно перед выдачей в производство будут прокалены в печах типа СШО и СНО согласно режимам, приведенным в таблице 2.7.
Табл. 2.7.
База типа ТСБ состоит из сборочного стенда, который используется для подварки корня шва, линии автоматической сварки под флюсом заполняющих и облицовочных слоев. Во избежание порчи материала труб на базе будут применены обрезиненные ролики. Загрузку приемного стеллажа трубами и транспортировку сваренных секций труб будут обеспечивать четыре трубоукладчика Т-1224В, оснащенные соответственно трубчатой траверсой с автоматической расстроповкой и мягким полотенцем ПМ-623. Центровка труб будет осуществляться внутренним центратором ЦВ-219. Технология сборки и сварки Перед сборкой должны быть выполнены операции по визуальному осмотру поверхности труб и сварочных кромок, очистке полости труб от загрязнений и посторонних предметов, допустимой правке концов труб, зачистке кромок и прилегающих к ним поверхностей труб до металлического блеска на ширину не менее 10мм электрической шлифмашинкой, оснащенной стальной круглой щеткой. Подготовленные трубы должны собираться на внутреннем центраторе с зазором не менее 1, 5мм и смещением кромок не более 3мм. Непосредственно перед сваркой корня шва концы труб будут подогреты кольцевой газовой горелкой при любой температуре окружающего воздуха до температуры 100°С. Сварка корня шва будет выполняться электродами с основным видом покрытия диаметром 3, 25мм. Тип электродов 350А, марки ЛБ-52У. Сварочный ток в нижнем, вертикальном и потолочном положениях соответственно 90 – 130А, 80 – 120А, 90 – 110А. Центратор должен быть убран ранее, чем будет сварено 3/4корня шва по периметру трубы. Прихватка и начало сварки корня шва на расстоянии менее 100мм от продольного шва трубы не допустимы. Внутренняя подварка корня шва может быть выполнена ручной дуговой сваркой и автоматической под слоем флюса. Ручная подварка будет выполняться по всему периметру стыка на тех же режимах и теми же электродами, что и при сварке корня шва. При этом подварочный слой должен иметь ширину 8-10мм и высоту усиления 1-3мм. Сварка заполняющих и облицовочного слоев без учета подварочного будет выполнена на установке ПАУ 1001В одной сварочной головкой ГДФ1001.
Транспортировка труб
При сооружении трубопроводов основной объём транспортных работ приходится на перевозку отдельных труб и их секций и включает: 1) перевозку отдельных труб с железнодорожных станций на промежуточные трубосварочные базы или непосредственно на трассу; 2) перевозку секций труб на трассу; В зависимости от конкретных условий для перевозки труб и секций труб используется как колёсный (автомобили с прицепами), так и гусеничный транспорт (гусеничные тракторы с колёсными или гусеничными прицепами). При решении транспортных вопросов решается несколько задач, главными из которых являются выбор типа (марки) транспортных средств и определение необходимого числа транспортных средств на период строительства трубопровода. В нашем случае постановка транспортной задачи сводится к определению марки и количества транспортных средств для перевозки 25, 4 км стальных труб диаметром 219 мм от железнодорожной станции к промежуточным ТСБ и от ТСБ непосредственно на трассу строящегося газопровода в течение 6 месяцев. Доставка труб железнодорожным транспортом осуществляется до станции Ропно, далее производится погрузка на трубовозы и транспортировка непосредственно на трассу, для трассовой сварки участка длиной 6, 4 км, и до двух промежуточных ТСБ. После сварки труб в секции плетевозы доставляют их с ТСБ непосредственно на места производства монтажных работ. В зависимости от степени точности определения расстояний и местных условий транспортировки материалов, расчетная величина средней дальности возки обычно увеличивается на 5¸ 15%. Средняя дальность возки труб от железнодорожных станций разгрузки до ТСБ-1 составляет 18 км, ТСБ-2 – 40км, от ТСБ до трассы газопровода – 11км и 12 км соответственно(см. транспортную схему). Принимаем, что средняя скорость движения машины с грузом равна 22 км/ч, скорость порожней машины – 30 км/ч; время погрузки – 20 мин, разгрузки – 15 мин. Транспортные работы будут производиться в одну смену в сутки. Для выбора марки транспортного средства необходимо знать вес трубы и секции из трёх труб:
где
Вес трубы длиной 12 м:
вес секции из трёх труб длиной 36 м:
Далее, назначаем марку трубовоза-плетевоза ПТВ-8 на базе автомобиля ЗИЛ-157.
Таблица 2.8. Параметры транспортного средства
Определяем фактическую грузоподъёмность трубовоза:
с учетом допустимого перегруза (15%, здесь 0, 48%) принимаем число одиночных труб, погружаемых на трубовоз, равным16. Вес труб - Общий вес перевозимых до ТСБ труб:
Необходимое число трубовозов находится по формуле:
где G - общий вес намечаемого к перевозке груза, т, q - грузоподъёмность машины, т, l - расстояние перевозки груза, км, Vпог, Vвыг – скорость движения машин соответственно с грузом и без него, км/ч, tпог, tвыг – время, необходимое для погрузки и выгрузки груза, ч, К – коэффициент использования рабочего времени, учитывающий состояние дорог, климатические условия и другие факторы, принимаемый в расчётах 0, 8 для зимы и 0, 9 для лета, Т – общая продолжительность работы машин, заданная для перевозки груза, дни, tсут – продолжительность работы машин в течение суток, ч. Отсюда необходимое количество одновременно работающих трубовозов ПТВ-8:
с учётом коэффициента организационно-технических перерывов Кот=0, 7
Назначаем марку трубовоза-плетевоза для транспортировки секций труб с промежуточных ТСБ, аналогичную трубовозу. Это делается для сокращения трудоёмкости технического обслуживания автомобилей. Фактическая грузоподъёмность плетевоза:
с учётом допустимого недогруза (здесь 5, 7%) принимаем число секций труб равным 5, вес секций Необходимое число плетевозов:
с учётом Кот=0, 7 В данном случае к железнодорожной станции и ТСБ прикреплёны свой трубовоз и плетевоз. Каждая ТСБ обслуживает свою часть трассы. Земляные работы Земляные работы в нормальных условиях – это работы, связанные с рытьем траншеи для укладки трубопровода. При рытье траншеи необходимо соблюдать следующие важнейшие условия: профиль траншеи, углы поворота и радиусы кривизны ее в плане должны выдерживаться в полном соответствии с проектным. Если фактический профиль не соответствует проектному, то это приводит, как правило, к появлению в трубопроводе дополнительных изгибающих моментов и, соответственно, дополнительных к расчетным напряжениям. Невыполнение этого условия приводит к тому, что трубопровод не опускается в траншею при укладке, и его приходится резать, а затем после укладки сваривать. Это резко снижает темп работ по укладке. Траншеи в нормальных условиях разрабатываются роторными или одноковшовыми экскаваторами. Производительность одноковшовых экскаваторов определяется по формулам [15]: техническая:
эксплуатационная:
где: q –объем ковша; n – число циклов копания в минуту; Кп – коэффициент потерь времени на передвижение экскаватора, Кп= 0, 95; Кэ – коэффициент организационных потерь, Кэ=0, 95.
Перед снятием плодородного слоя почвы по оси траншеи устанавливаются вешки высотой 2-2, 5м. На прямых участках вешки устанавливаются в пределах видимости, на кривых участках – через 5¸ 10м. Земляные работы при строительстве газопровода выполняются в следующей последовательности: - срезка почвенно-растительного слоя бульдозером; - разработка траншеи экскаватором на полную глубину; - разработка траншеи вручную в местах прокладки кабелей связи и объёктов ЭХЗ; - после укладки в траншею сваренного газопровода производится присыпка траншеи мягким грунтом и последующая засыпка минеральным грунтом; - окончательная засыпка траншеи растительным грунтом (рекультивация земли). Срезку почвенно-растительного слоя грунта толщиной 0, 2-0, 3м и его перемещение с разравниванием по полосе вдольтрассового проезда следует производить бульдозером поперечным и косопоперечными ходами. Ширина полосы, с которой снимается растительный слой, колеблется от 5, 4м до 7, 8м, но, в основном, составляет 5, 4м. Минеральный грунт, разрабатываемый экскаватором, складируется во временный отвал. Обратная засыпка траншеи минеральным грунтом предусмотрена экскаватором, а почвенно-растительный грунт возвращается на свое место бульдозером. Прокладка трассы в условиях болот достаточно актуальна в Республике Беларусь. Общая протяжённость болот на участке строительства газопровода-отвода Молодечно-Вилейка составляет 4, 24 км. Болотом (со строительной точки зрения) называется избыточно увлажненный участок земной поверхности, покрытый слоем торфа мощностью 0, 5 м и более. Участки, имеющие значительное водонасыщение с мощностью торфяной залежи менее 0, 5 м, относятся к заболоченным. Участки, покрытые водой и не имеющие торфяного покрытия, относятся к обводненным. В зависимости от проходимости строительной техники и сложности проведения строительно-монтажных работ при сооружении трубопроводов болота классифицируются по трем типам: Первый – болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и неоднократное передвижение болотной техники с удельным давлением 0, 02-0, 03 МПа (0, 2-0, 3 кгс/см2) или работу обычной техники с помощью щитов, сланей, либо временных дорог, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность залежи до 0, 02 МПа (0, 2 кгс/см2).
Третий – болота, заполненные растекающимся торфом и водой с плавающей торфяной коркой (сплавиной) или без сплавины, допускающие работу специальной техники на понтонах или обычной техники с плавучих средств. Следует различать несколько схем ведения землеройных работ на болотистых участках в зависимости от типа болота, способа прокладки, времени строительства и используемой техники: - разработка траншей с предварительным выторфовыванием; - разработка траншей с применением специальной техники, щитов или сланей, снижающих удельное давление на поверхность грунта: - разработка траншей в зимнее время; К строительству на болотах следует приступать после тщательного его обследования. Первый способ, разработка траншей с предварительным выторфовыванием используется при глубине торфяного слоя до 1 м с подстилающим основанием, имеющим высокую несущую способность. Предварительное удаление торфа до минерального грунта осуществляется бульдозером или экскаватором. Ширина образуемой при этом выемки должна обеспечивать нормальную работу экскаватора, перемещающегося по поверхности минерального грунта и разрабатывающего траншею на полную глубину. Траншея устраивается глубиной на 0, 15-0, 2 м ниже проектной отметки с учетом возможного оплывания откосов траншеи в период от момента разработки до укладки трубопровода. При использовании экскаватора для выторфовывания протяженность создаваемого фронта работ принимается 40-50 м. Разработка траншей с применением специальной техники, щитов или сланей, снижающих удельное давление на поверхность грунта, применяется на болотистых участках с мощностью торфяной залежи более 1 м и имеющих низкую несущую способность. Целесообразность прокладки трубопроводов через болота большой протяженности в летнее время должна быть обоснована технико-экономическими расчетами и определена проектом организации строительства. Болота глубокие и большой протяженности с низкой несущей способностью торфяного покрова следует проходить зимой, а мелкие небольшие болота и заболоченные участки – в летний сезон. В зимний период в результате промерзания грунта на полную (проектную) глубину разработки траншеи значительно увеличивается несущая способность грунта, что позволяет использовать обычную землеройную технику (роторные и одноковшовые экскаваторы) без применения сланей. На участках с глубоким промерзанием торфа работы следует выполнять комбинированным способом: разрыхление мерзлого слоя буровзрывным методом и разработку грунта до проектной отметки – одноковшовым экскаватором.
Монтаж трубопровода Сварка труб При подогреве кромок перед сваркой следует использовать внутренние подогреватели. Использование наружных подогревателей допускается при вварке катушек и монтаже захлестов. Перед сборкой необходим визуальный контроль поверхностей труб и деталей трубопровода в соответствии с требованиями [16]. · внутреннее смещение внутренних кромок не должно превышать 2 мм. Местные внутренние смещения кромок труб, не превышающие 3 мм допускаются на длине не более 100 мм, · величина наружного смещения не нормируется, однако должен быть обеспечен плавный переход поверхности шва к основному металлу в соответствии с технологической картой, · оценку внутренних смещений следует производить непосредственным измерением с использованием шаблонов марки УПС-4, · смещение кромок электросварных труб на должно превышать 20% нормативной толщины стенки, но не более 3 мм. Изменение величины смещения кромок допускается проводить по наружным поверхностям труб сварочным шаблоном. Для труб с толщиной стенки до 10 мм допускается смещение кромок до 40% нормативной толщины стенки, но не более 2 мм. Непосредственно перед прихваткой и сваркой производиться просушка (или подогрев) кольцевыми нагревателями торцов труб и прилегающих к ним участков шириной не менее 150 мм. Просушка торцов труб до температуры 20 - 50°С обязательна при наличии влаги на трубах независимо от способа сварки и прочности основного металла трубы. Предварительный подогрев выполняют перед прихваткой и ручной дуговой сваркой корня шва. Температура подогрева зависит от марки стали, толщины стенки и температуры окружающего воздуха. В случае низких температур окружающего воздуха, если необходимы и просушка, и подогрев, обязательным является только последнее. При температуре окружающего воздуха ниже 5°С температура кромок труб непосредственно перед сваркой должна быть не ниже 50°С но не выше 200°С. Температуру подогрева свариваемых кромок нужно контролировать контактными термометрами (например, ТП-1, ТП-2 или термокарандашами). Замерять температуру следует на расстоянии 10 – 15 мм от торца тубы, место замера необходимо предварительно зачистить металлической щеткой. Если при замере температуры непосредственно перед сваркой будет обнаружено, что температура стыка оказалась ниже установленной, то необходим повторный нагрев. Для сварки кольцевых стыков магистральных трубопроводов разрешено применять материалы, предусмотренные проектом и прошедшие оценку качества: · электроды с целлюлозным видом покрытия для ручной дуговой сварки неповоротных стыков · электроды с основным видом покрытия для ручной дуговой сварки неповоротных и поворотных стыков · флюс и сварочную проволоку для автоматической сварки под флюсом поворотных стыков труб · защитный газ и сварочную проволоку для автоматической и полуавтоматической сварки в защитных газах Применение сварочных материалов без сертификата завода-изготовителя запрещается. Сварочные материалы (электроды и порошковую проволоку) следует хранить в отапливаемых помещениях при температуре не ниже +15°С в условиях, предохраняющих от загрязнения, увлажнения, ржавления и механических повреждений. Электроды и порошковую проволоку следует хранить в упаковке завода – изготовителя на стеллажах или в штабеле. Высота укладки упаковки не должна превышать 5 рядов. Флюсы необходимо хранить в бумажных мешках, уложенных в штабель, или в специальных контейнерах. В случае повреждения упаковки, флюсы следует хранить только в контейнерах, бункерах, ларях или другой специальной таре. Все сварочные материалы следует выдавать сварщику в количестве, необходимом для односменной работы. Неиспользованные за смену электроды с покрытием основного вида следует хранить в сушильных шкафах, а флюс – в закрытой таре. При хранении прокаленных электродов в сушильных шкафах (с температурой 135-150°С, а флюса – в закрытой таре, срок их хранения не ограничивается. Сварку первого (корневого) слоя шва электродами с целлюлозным покрытием ведут постоянным током обратной или прямой полярности, сварку " горячего" прохода и последующих слоев шва - электродами с целлюлозным покрытием ведут постоянным током с обратной полярностью, а сварку всех слоев шва электродами с основным покрытием – на постоянном токе обратной полярности. При вынужденных перерывах во время сварки первого (корневого) слоя шва необходимо поддерживать температуру торцов труб на уровне требуемой температуры предварительного подогрева. Если это условие было не соблюдено, то стык должен быть вырезан и заварен вновь. Существуют два возможных варианта сварки вертикальных положений шва: " на спуск" и " на подъем", однако проведение сварочных работ (особенно при сварке корневого слоя шва) " на подъем" предпочтительнее, так как при этом происходит лучшее заполнение сварочной " ванны". Рекомендуемые значения сварочного тока при сварке электродами с основным видом покрытия способом " на подъем" приведены в таблице 2.9.
Табл. 2.9.
После сварки корневого слоя шва электродами с целлюлозным покрытием обязательна его шлифовка абразивным инструментом. " Горячий" проход является обязательной операцией, которую осуществляют непосредственно после сварки и шлифовки корневого слоя шва, выполненного с применением целлюлозных электродов. " Горячим" проходом считается только такой проход, который выполнен по неостывшему корневому слою шва электродами с целлюлозным видом покрытия или специальными низко водородистыми электродами, обеспечивающими возможность сварки " на спуск". Время между окончаниями сварки первого слоя шва и началом выполнения " горячего" прохода не должно превышать 5 мин. Скорость сварки " горячего" прохода электродами с целлюлозным покрытием - примерно 18 – 20 м/ч. Примечания: · достижение сквозного проплавления фиксируется по характерному шуму проходящей " навылет" дуги, · сварной шов облицовочного слоя должен перекрывать основной металл в каждую сторону от шва на 2.5 – 3.5 мм и иметь усиление высотой 1 – 3 мм. Минимальное число слоев шва при сварке корневого слоя шва (при толщине стенки трубы до 10 мм) электродами с целлюлозным покрытием равно 3, а с основным – 2.
Общие положения Для защиты трубопроводов, предназначенных для транспортировки газа от коррозии, в качестве пассивной защиты применяют изоляционные покрытия. Различают 2 типа изоляции: усиленный, нормальный. Усиленная тип изоляции используется при прокладке трубопроводов в засоленных почвах, болотистых почвах, на подводных переходах, на переходы через автомобильные и железнодорожные дороги, на территориях КС и ГРС, НПС и др. На этих участках применяют изоляционные покрытия с оберткой из бризола, в качестве защиты трубопровода от механических повреждений используют жесткую футеровку из деревянных реек. В условиях повышенной опасности, то есть на железнодорожных и автомобильных переходах, в населенных пунктах, болотистых районах и др. используют усиленную изоляцию из битумно-полимерных, битумно-минеральных и полимерных материалов. Структура таких покрытий состоит из 3-х чередующихся слоев битумной мастики толщиной 3 мм и слоя армирующей обмотки из стеклохолста. Покрытие наносится по битумной грунтовке и снаружи обертывается оберточной бумагой, общая толщина покрытия 9± 0.5 мм. Слой битумной мастики несет основную защитную нагрузку, препятствуя проникновению к металлу агрессивных агентов среды. В качестве обертки применяют бризол, полимерно- дегтебитумные пленки, полимерно- резиновые - дегтебитумные пленки, стеклорубероид. Изоляционные покрытия на основе полимерных липких лент предназначены для подземных трубопроводов и выполняются из слоя грунтовки и 1-3 слоев липкой полимерной ленты. Для предохранения полимерного покрытия на основе липких лент от механических повреждений применяют защитную обертку из 1-2 слоев рулонного материала. Перед нанесением липкой ленты на трубопровод необходимо произвести грунтовку прямых и спиральных швов. Наносят липкую ленту на трубопровод после высыхания грунтовки при помощи специальных машин. При нанесении изоляционного покрытия необходимо следить, чтобы на покрытии не образовалось складок морщин, пузырей. При их появлении необходимо снять ленту с трубопровода, и после устранения дефектов нанести вновь. В нашем случае мы применяем изоляцию нормального типа, которая состоит из следующих компонентов: · грунтовка; · полимерная липкая лента типа “Полилен МВ” · защитная обёртка типа “Полилен”. Суммарная толщина изоляционного покрытия в нашем случае составляет около 6 мм с допуском 0, 5 мм. На переходах через естественные и искусственные препятствия применяем изоляцию усиленного типа – 2 слоя полимерной ленты “Полилен МВ” + 2 слоя защитной обёртки “Полилен”. Технология изоляционно-укладочных работ соответствует требованиям [2] и включает в себя следующие операции: · очистка поверхности сваренного в нитку трубопровода; · изоляция поверхности трубопровода; · укладка трубопровода в траншею. Общие положения Подводные переходы трубопроводов через водные преграды следует проектировать на основании, данных гидрологических, инженерно-геологических и топографических изысканий. С учетом условий эксплуатации в районе строительства ранее построенных подводных переходов, существующих и проектируемых гидрологических сооружений, влияющих на режим водной преграды в месте перехода, перспективных дноуглубительных и выправительных работ в заданном районе пересечения трубопроводом водной преграды и требований по охране рыбных ресурсов. Границами подводного перехода трубопровода, определяющими длину перехода, являются: · для многониточных переходов – участок, ограниченный запорной арматурой, установленной на берегах; · для однониточных переходов – участок, ограниченный горизонтом высоких вод (ГВВ) не ниже отметок 10%ной обеспеченности. Створы переходов через реки надлежит выбирать на прямолинейных устойчивых плессовых участках с пологими неразмываемыми берегами русла при минимальной ширине заливаемой поймы. Створ подводного перехода следует, как правило, предусматривать перпендикулярным динамической оси потока, избегая участков, сложенных скальными грунтами. Устройство переходов на перекатах, как правило, не допускается. При выборе створа перехода трубопровода следует руководствоваться методом оптимального проектирования с учетом гидрологоморфологических характеристик каждого водоема и его изменений в течение срока эксплуатации подводного перехода. При определении оптимального положения створа и профиля перехода расчет следует производить по критерию приведенных затрат с учетом требований, предъявляемых к прочности и устойчивости трубопровода и охране природы. Прокладка подводных переходов должна предусматриваться с заглублением в дно пересекаемых водных преград. Величина заглубления устанавливается с учетом возможных деформаций русла и перспективных дноуглубительных работ. Проектная отметка верха забалластированного трубопровода при проектировании подводных переходов должна назначаться на 0, 5 м ниже прогнозируемого предельного профиля размыва русла реки, определяемого на основании инженерных изысканий, с учетом возможных деформаций русла в течении 25 лет после окончания строительства перехода, но не менее 1 м от естественных отметок дна водоема. При глубине подводных переходов, для которой отсутствуют основные технические средства разработки траншей, и невозможности переноса створа перехода, что должно быть обосновано проектом, допускается, по согласованию с соответствующими бассейновыми управлениями, уменьшать глубину заложения трубопроводов и укладывать их непосредственно по дну. При этом должны предусматриваться дополнительные мероприятия, обеспечивающие их надежность при эксплуатации. При пересечении водных преград расстояние между параллельными подводными трубопроводами следует назначать исходя из инженерно-геологических и гидрологических условий, а также из условий производства работ по устройству подводных траншей, возможности укладки в них трубопроводов и сохранности трубопровода при аварии на параллельно проложенном. Минимальные расстояния между осями газопроводов, заглубляемых в дно водоема с зеркалом воды в межень шириной свыше 25 м, должны быть не менее 30 м для газопроводов диаметром до 1000 мм включительно и 50 м для газопроводов диаметром свыше 1000 мм. Минимальные расстояния между параллельными трубопроводами, прокладываемыми на пойменных участках подводного перехода, следует принимать таким же, как для линейной части трубопровода. Запорную арматуру, устанавливаемую на подводных переходах трубопроводов, следует размещать на обоих берегах на отметках не ниже отметок ГВВ 10% обеспеченности и выше отметок ледохода. Проектом должны предусматриваться решения по укреплению берегов в местах прокладки подводного перехода и по предотвращению стока воды вдоль трубопровода (устройство нагорных канав, глиняных перемычек, струенаправляющих дамб и т.д.). С развитием технологии и способов сооружения переходов трубопроводов через естественные и искусственные препятствия в проекте производится расчет альтернативного способа прокладки методом горизонтально-направленного бурения. Этот способ позволяет повысить надежность перехода и дает возможность ремонта трубопровода с минимумом земляных работ, так как трубопровод проокладывается в защитном кожухе. Расчёт величины пригрузки Расчет проводим согласно [17]. Необходимая величина пригруза находится по формуле:
где Пб=1, 1 – коэффициент надежности по нагрузке; Кн =1, 1– коэффициент надежности против всплытия; qв – расчетная выталкивающая сила воды; Бг, Бв – расчетная интенсивная нагрузка от горизонтальной и вертикальной составляющей потока; Бизг – расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода; qтр – нагрузка от трубопровода; qдоп – расчетная нагрузка от вида продукта.
где: gв=10, 5кН – удельный вес воды; Dосн – оснащенный диаметр, Так как пригрузку труборовода осуществляем сплошным бетонированием, то
Dосн=Dн+2dиз
где: Dн – наружный диаметр трубопровода; dиз = 0, 6см – толщина изоляции; Dосн=0, 219+2× 0, 006=0, 231м,
где Сх, Сy – коэффициент лобового сопротивления подъемной силы при обтекании трубы, зависит от Рейнольдса: Re< 105 – Cx=1, 2; Re> 105 – Cx=1; Сy=0, 55.
где V =2м/с – скорость набегающего потока; n – вязкость воды.
где Е =2·105– модуль упругости, МПа; I – момент инерции, см4; a - угол поворота, рад; R=1000Dн – радиус изгиба, м.
где Dн, Dв – соответственно наружный и внутренний диаметры трубопровода.
Расчетная нагрузка от веса трубопровода: где: qиз – вес единицы длины изоляции; qст – вес единицы длины трубопровода
где gст= 78кН/м – удельный вес стали.
где gст= 3кН/м – удельный вес изоляции.
qдоп = 10-2·Р·D2 (2.36)
где: Р- внутреннее давление МПа, D2- внутренний диаметр трубопровода см;
Б³ 1, 1× (1, 1× 440+1099, 88+271, 97+94, 8 – 274, 78 – 15, 73)=1826, 154 Н /м Определим толщину бетонирования
газопровод отвод строительство транспортировка
где: гб = 22, 56кН/м3- удельный вес бетона Dиз –диаметр изолированного трубопровода
Dиз =Dн+2dиз=0, 219+2× 0, 006=0, 231м,
Вес еденицы длины забалластированного трубопровода:
qб =
qб = 274, 78+ 0, 785·(0, 2812-0, 2312)·22560=728, 156Н/м Расчёт перехода через р. Западная Двина (методом ГНБ) Общие положения Технология прокладки трубопровода методом горизонтально – направленного бурения позволяет проложить газопровод под рекой в защитном кожухе, что повышает его надежность и делает ремонтоспособным при минимуме земляных работ. Прокладка осуществляется в несколько этапов: — бурение пилотной скважины — предрасширение сважины до диаметра 360мм — предрасширение скважины до диаметра 690мм с одновременным протаскиванием кожуха ш426Ч7мм — протаскивание сваренного газопровода через кожух Расчёт кожуха Расчет кожуха производим с учетом того, что на него действует гидростатическое давление столба воды и вес обводненного грунта. Расчетная вертикальная нагрузка на футляр:
где: nГР =1, 2 – коэффициент надежности по нагрузке (стр. 223 [25]); gГР = 22 кН/м3–объемный вес грунта в естественном состоянии; gв = 10, 5 кН/м3–объемный вес воды; hгр – максимальная высота грунта от кожуха до дна реки; hв – максимальная глубина реки;
Расчетная величина бокового давления грунта:
где: цгр =20˚ – угол внутреннего трения грунта(суглинок)
Определим поперечное усилие и изгибающий момент, действующие на кожух:
где: СПЛ = 0, 25– коэффициент учитывающий всестороннее сжатие кожуха;
Определим толщину стенки кожуха:
где: К2 – коэффициент безопасности по материалу, равный 1, 15(табл. 10 [2]); m =0, 75 коэффициент условий работы; КН =1– коэффициент надежности (табл. 11 [2]);
Рассчитанную толщину стенки кожуха сравним по таблице с минимально допустимой. Принимаю толщину стенки защитного кожуха dК = 7 мм Переходы через болота На болотах и заболоченных участках должна предусматриваться подземная прокладка трубопроводов. Как исключение, при соответствующем обосновании допускается укладка трубопроводов по поверхности болота в теле насыпи (наземная прокладка) или на опорах (надземная прокладка). При этом должна быть обеспечена прочность трубопровода. Общая устойчивость его в продольном направлении и против всплытия, а также защита от теплового воздействия в случае разрыва одной из ниток. При соответствующем обосновании при подземной прокладке трубопроводов через болота II и III типов длиной свыше 500 м допускается предусматривать прокладку резервной нитки. Прокладку трубопроводов на болотах следует предусматривать, как правило, прямолинейно с минимальным числом поворотов. В местах поворота следует применять упругий изгиб трубопроводов. Надземную прокладку на болотах следует предусматривать в соответствии с требованиями. Укладку трубопроводов при переходе через болота в зависимости от мощности торфяного слоя и водного режима следует предусматривать непосредственно в торфяном слое или на минеральном основании. Допускается прокладка трубопроводов в насыпях с равномерной передачей нагрузки на поверхность торфа путем устройства выстилки из мелколесья. Выстилка должна покрываться слоем местного или привозного грунта толщиной не менее 25 см, по которому укладывается трубопровод. Размеры насыпи при укладке в ней трубопровода диаметром свыше 700 мм с расчетным перепадом положительных температур на данном участке следует определять расчетом, учитывающим воздействие внутреннего давления и продольных сжимающих усилий, вызванных изменением температуры металла труб в процессе эксплуатации. Наименьшие размеры насыпи должны приниматься: · толщина слоя грунта над трубопроводом не менее 0, 8 м с учетом уплотнения грунта в результате осадки; · ширина насыпи по верху равной 1, 5 диаметра трубопровода, но не менее 1, 5 м; · откосы насыпи в зависимости от свойств грунта, но не менее 1: 1, 25; В случае использования для устройства насыпи торфа со степенью разложения органического вещества менее 30% необходимо предусматривать защитную минеральную обсыпку поверх торфа толщиной 20 см. Насыпь из торфа и минерального грунта для защиты от размыва и выветривания должна быть укреплена. Материалы и способы укрепления насыпи устанавливаются проектом. При проектировании насыпи должно быть предусмотрено устройство водопропускных сооружений: лотков, открытых канав или труб. Дно водопропускных сооружений и прилегающие откосы должны быть укреплены. Количество и размеры водопропускных сооружений определяются расчетом с учетом рельефа местности, площади водосбора и интенсивности стока поверхностных вод. Участки трубопроводов, прокладываемые в подводной траншее через болота или заливаемые поймы, а также в обводненных районах, должны быть рассчитаны против всплытия (на устойчивость положения). Для обеспечения устойчивости положения следует предусматривать специальные конструкции и устройства для балластировки (утяжеляющие покрытия, балластирующие устройства с использованием грунта, анкера и др.). При закреплении трубопровода анкерными устройствами лопасть анкера не должна находиться в слое торфа, заторфованного грунта или леса, пылеватого песка или других подобных грунтов, не обеспечивающих надежное закрепление анкера, а также в слое грунта, структура которого может быть подвержена разрушению связности в результате оттаивания, размывов, выветривания, подработки или других причин. Общие положения Переходы трубопроводов через железные следует предусматривать в местах прохождения дорог по насыпям либо в местах с нулевыми отметками и в исключительных случаях при соответствующем обосновании в выемках дорог. В соответствии со СНиП 2.05.06-85 участки трубопровода под железной дорогой относятся к I-й категории трубопроводов, располагаются в металлическом футляре (кожухе), внутренний диаметр которого должен быть больше диаметра основной трубы не менее, чем на 200 мм. Основную трубу и кожух покрывают антикоррозийной изоляцией. На переходах газопровода концы кожухов уплотняют таким образом, чтобы была обеспечена герметичность пространства между газопроводом и кожухом. Однако уплотнение должно обеспечивать возможное продольное перемещение внутри трубы по отношению к кожуху. Эта цель достигается применением различного рода сальников. Для того, чтобы в межтрубном пространстве не поднималось давление в случае утечки газа, на одном из концов кожуха вваривают в стенку кожуха трубу, которая выводится над поверхностью земли на высоту не менее 5 м. Для свечи используются трубы диаметром Æ 89 мм при диаметре основного трубопровода 219 мм. Угол пересечения трубопровода с железными дорогами должен быть, как правило, 90° (но не менее 60°). Прокладка трубопровода через тело насыпи не допускается. Концы футляра должны выводиться на расстояние: · от осей крайних путей – 25 м, но не менее 5 м от подошвы откоса насыпи и 3 м от бровки откоса выемки; · от крайнего водоотводного сооружения земляного полотна (кювета, нагорной канавы, резерва) – 3 м; Прокладка кабеля связи трубопровода на участках его перехода через железные должна производиться в защитном футляре или отдельно в трубах. Заглубление участков трубопроводов, прокладываемых под железными дорогами общей сети, должно быть не менее 2 м от подошвы рельса до верхней образующей защитного футляра, а в выемках и на нулевых отметках, кроме того, не менее 0, 5 м от дна кювета, лотка или дренажа. Пересечение трубопроводов с рельсовыми путями электрифицированного транспорта под стрелками и крестовинами, а также в местах присоединения к рельсам отсасывающих кабелей не допускается. Основным способом сооружения подземных переходов является бестраншейный, т.к. при прокладке как кожуха, так и трубопровода не устраивают открытой траншеи. Технологическая схема выполнения работ включает следующие основные операции: · подготовительные работы; · прокладку кожуха под полотном дороги; · прокладку трубопровода внутри кожуха; Основной объём подготовительных земляных работ составляет устройство рабочего и приёмного котлованов, котлованы отрываются на глубину несколько ниже той, на которой должен укладываться кожух. Рабочий котлован имеет размеры, позволяющие установить в нём все необходимые машины и механизмы и выполнить работы, связанные с укладкой кожуха. Размеры приямка должны быть такими, чтобы в нём можно было выполнить необходимые монтажные работы по присоединению дополнительных труб перехода или по устройству герметизирующего соединения кожуха с трубой. Грунт из трубы удаляется механическими приспособлениями (для железнодорожных переходов гидроразмыв не применяется). Расчет кожуха Исходные данные Почвы: грунт, песок мелкий, супесь тяжелая, cуглинок тугопластичный. Средняя величина угла внутреннего трения грунта jгр=34°; Удельный вес грунта: g =1720 кгс/м3 Ширина пролёта естественного свода обрушения
Где Дк – наружный диаметр кожуха, для трубы Д=219 мм Дк=426мм.
Высота свода обрушения:
где fкр – коэффициент крепости породы для грунта: fк= 0, 5 – для песка.
Расчетная вертикальная нагрузка от действия грунта:
где nгр = 1, 2 – коэффициент перегрузки;
Расчетная величина бокового давления грунта:
Нагрузка от подвижного состава:
где: nПС =1, 2– коэффициент перегрузки; А – коэффициент, зависящий от глубины заложения в грунт защитного кожуха, А = 0, 4 при глубине заложения 2 м; q – вес подвижного транспорта на 1 м2, q = 7680 кгс/м2.
Толщина стенки защитного кожуха:
где: N – расчетное поперечное сжимающее усилие в наиболее напряженном сечении; М – расчетный изгибающий момент в наиболее напряженном сечении; R2 – расчетное сопротивление.
где: rК – радиус кожуха.
где: СПЛ – коэффициент учитывающий всестороннее сжатие кожуха, СПЛ = 0, 25.
где К2 – коэффициент безопасности по материалу, равный 1, 15[табл. 10 (2)]; m – коэффициент условий работы, равный 0, 75; КН – коэффициент надежности, равный 1 [табл. 11 (2)].
Рассчитанную толщину стенки кожуха сравним по таблице с минимально допустимой. Принимаем dК = 5 мм Технологический расчёт газопровода Исходные данные для проектирования Газопровод-отвод на г. Россоны: - давление в точке подключения 3, 6МПа; - температура в точке подключения + 9°С; - средняя минимальная температура грунта + 5°С; - проектная производительность 72млн. м3/год; - длина газопровода-отвода 52, 4км; - диаметр газопровода-отвода 219мм; Таблица 1.1 Состав перекачиваемого газа
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-06-19; Просмотров: 490; Нарушение авторского права страницы
, (1.1)
– молекулярная масса смеси газов, 
– молекулярная масса i-го компонента смеси газов, 
– объёмная доля i-го компонента смеси
, (1.2)
, (1.3)
- молекулярная масса воздуха
, (1.4)
, (1.5)
330МПа – нормативное сопротивление растяжению, 
=0, 75-коэффициент условий работы газопровода; 
=1, 55-коэффициент надёжности по материалу; 
=1-коэффициент надёжности по назначению.
, (1.6)
=1, 1 – коэффициент надёжности по нагрузкам, 
= 3, 6МПа – рабочее давление, 
= 21, 9см – наружный диаметр газопровода.
.
, (1.7)
.
(1.11)
- кольцевые напряжения от рабочего давления, МПа; 
- предел текучести, МПа; 
, (1.12)
- температура грунта, С°, 
- температура газа в начале участка, С°, 
-длина участка газопровода, м.
, (1.13)
- коэффициент теплоотдачи от газа в грунт, 
- удельная теплоёмкость газа, 
- наружный диаметр трубопровода, 
, 
, 
, 
, (1.14)
.
, (1.15)
- приведённое давление газовой смеси в газопроводе, МПа, 
- приведённая температура газовой смеси, К.
, (1.16)
, (1.17)
- рабочие давление и температура, 
, (1.18)
, (1.19)
критическое давление смеси газов, МПа, 
критическая температура смеси газов, К˚, 
критическое давление 
-го компонента смеси, МПа, 
критическая температура 
, 
, 
, 
.
, (1.20)
- коэффициент шероховатости труб, 
- внутренний диаметр труб, мм.
, (1.21)
- коэффициент динамической вязкости газа, 
, (1.22)
, 
, (1.23)
- секундный расход газа, м3/с
, 
, (1.24)
.
(1.25)
(1.26)
, (2.1)
- объём единицы длины трубы, 
- плотность трубной, 
.
, 
.
, (2.3)
- необходимое число одновременно работающих машин, 
, 
.
, 
.
, 
(2.4.).
(2.5.).
м3/ч
м3/ч
Б³ Пб× (Кнqв+Бг+Бв+Бизг – qтр – qдоп) (2.25).
(2.26).
. (2.27)
(2.28)
(2.29)
(2.30)
, т.е. Сх=1
(2.31)
(2.32)
= qст+ qиз (2.33)
(2.34)
.
(2.35)
(2.37)
+ qбет (2.38)
, (2.6)
, (2.9)
(2.9)
(2.13)
(2.14)
, (2.14)
нормативное сопротивление растяжению металла трубы; 
; 
(2.57)
(2.56)
(2.55)
(2.4)
(2.5)
кгс/м2.
(2.7)
кгс/м.
(2.8)
кгс/м.
; (2.9)
– нормативное сопротивление растяжению металла трубы, GТ = 24 кгс/мм2; 
кгс/мм2.