авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка методов определения мест неисправностей трубопроводов и их ремонта

-- [ Страница 2 ] --

Для случая закупорки полного сечения трубопровода предложен компенсационный метод определения места закупорки, в котором производят закачку в пространство V1 (рисунок 6) фиксированного количества рабочего агента, и при отсутствии отклика давления на другом конце участка трубопровода измеряют время изменения давления и температуры в этом пространстве до

пробки VГ.П.. Изменится также в этом диапазоне давлений коэффициент сжимаемости газа . После закачки объем полости Vз составит:

. (6)

При стравливании газа объем полости VС будет:

. (7)

Вообще-то, Vз VС из-за нестрогого равенства слагаемых, связанных с изменением объема гидратной пробки, но, тем не менее, в описанном процессе происходит значительная компенсация неизвестных, трудноопределимых параметров, входящих в уравнение с противоположными знаками. Производя указанные манипуляции с обеих сторон гидратной пробки и зная объем участка трубопровода VУ.Т. между двумя кранами 1 и 2, можно более точно определить объем гидратной пробки :

;. (8)

Разработано устройство для определения места закупорки (рисунок 7). В качестве прибора для определения места закупорки выбран датчик давления в связи с тем, что давление в полости при закачке растет по положительной экспоненте в отличие от падающей кривой скорости движения перекачиваемой среды в существующем устройстве.

Рисунок 7 – Устройство для определения места гидратной пробки

После замыкания ключа 1 через схему совпадения 4 происходит запуск компрессора 5-1 (рисунок 5), и газ равномерно закачивается в полость V0. Импульсы высокочастотного генератора 3 поступают на делитель частоты с переменным коэффициентом деления 5, который делит поступающее число импульсов на коэффициент, подбираемый при настройке так, что в счетчик импульсов 6 поступает число импульсов, численно равное величине расстояния от места образования пробки до задвижки. При достижении заданного давления датчик давления 2 размыкает свой контакт, и схема совпадения 4 закрывается, одновременно подается сигнал в блок управления БУ 4-1 на остановку компрессора 5-1.

В накопителе импульсов 6 и на цифровом индикаторе 7 отобразится число, равное расстоянию от запорного устройства до места образования закупорки.

Коэффициент деления делителя частоты подбирается с учетом того, что объем исследуемой полости V будет равен сумме объема V0 и объема подсоединительной линии V 6-1 (рисунок 5): Vобщ = V0+Vл, а при производительности Q компрессора , где Тобщ, Ттр, Тл – время роста давления на одну и ту же величину при работе компрессора соответственно на всю систему, только на полость трубопровода, только на подсоединительную линию. При стабильной частоте генератора T = N, где N – число временных импульсов, и тогда . А так как , то . Если коэффициент , а коэффициент подсоединительной линии
Nл = K2 = const, то уравнение можно переписать в виде: Lтр = K1 (Nобщ – K2). В зависимости от производительности компрессора и диаметра трубопровода делителем частоты 5 выставляется коэффициент деления частоты К, равный .

Таким образом, окончательная формула для определения места нахождения пробки будет:

. (9)

Таким образом, предложены более точные и научно обоснованные метод и устройство определения места образования сужений в трубопроводах; разработаны компенсационный метод и устройство для автоматического определения места и объема закупорки полного сечения трубопровода.

В четвертой главе указано, что аварийный ремонт трубопровода без остановки перекачки состоит из двух основных этапов – аварийного перекрытия поврежденного участка трубопровода, прокладки и врезки байпасной линии. Недостатком существующего способа ремонта является большой срок строительства байпасной линии, что диктуется не только условиями прокладки трубопровода, но и действующими нормативно-техническими документами, требованиями правил техники безопасности – перед началом работ необходимо провести все подготовительные операции: слить нефть или продуть трубопровод, удалить нефть из зоны ремонта (что занимает до 60 % от всего времени строительства байпасной линии) или увеличить протяженность байпасной линии, выкопать траншею, разметить и сварить байпасную линию, обвязать углы, просветить стыки и опрессовать ее. Срок ремонта трубопровода может быть значительно увеличен из-за прохождения трассы в сложных условиях – по болотистым и горным участкам.

Для прокладки байпасной линии используют стальные, а при снижении давления – полиэтиленовые трубы. Предлагается в качестве ремонтных труб использовать гибкие металлические трубопроводы (ГМТ), изготовленные из гибких металлических рукавов (ГМР).

Использование при ремонте трубопроводов по методу «труба в трубе» в качестве ремонтных труб ГМТ дает перед металлическими, полиэтиленовыми и эластичными трубами следующие преимущества: появляется возможность ремонта высоконапорных, протяженных и искривленных трубопроводов, а также уменьшения котлованов и увеличения расстояния от места повреждения до мест начала и конца протаскивания ГМТ, что очень важно при производстве ремонтных работ в городских условиях, в мерзлых грунтах, болотистой и горной местностях; исключается необходимость в прижатии их к стенкам трубы либо в заполнении межтрубного пространства затвердевающими композициями – все это значительно упрощает и ускоряет производимый ремонт.

После снятия аварийной ситуации возникают возможности:

- демонтажа ГМТ из ремонтируемого участка трубопровода, демонтажа байпасной линии и ее испытание;

- ремонта поврежденного трубопровода одним из известных способов;

- повторного использования ГМТ.

Для защиты ГМТ от кромки ремонтируемого трубопровода монтируют футляры, состоящие из двух соединенных основаниями коаксиальных цилиндров, надеваемых на концы ремонти­руемого трубопровода, а при ремонте трубопроводов большого диаметра футляры изготавливают в виде листов из эластичного материала, прижимаемых к поверхности трубы.

Для предотвращения недопустимых перегибов ГМТ при ремонте БОП используют направляющие, выполненные из отводов и отрезков труб.

С целью обоснования возможности использования ГМТ в качестве ремонтных труб были решены следующие задачи:

- определение изгибной жесткости;

- расчет прочности ГМР при действии осевой силы;

- определение величины сужения проходного сечения в сравнении с существующими ремонтными трубами.

В таблице 1 показано, что изгибная жесткость (EJ) у ГМР на порядки ниже, чем у полиэтиленовых и стальных труб, отсюда можно судить о скорости и трудоемкости монтажа ГМТ в ремонтируемый трубопровод и монтажа байпасной линии относительно стальных и полиэтиленовых труб, особенно в сложных условиях.

Таблица 1 – Изгибная жесткость гибких металлорукавов

Стальные Полиэтиленовые ГМР
dy, мм Dн, мм EJ, Нм2 dy, мм Dн, мм EJ, Нм2 dy, мм Dн, мм EJ, Нм2
20,0 26,8 1100,00 20,4 25,0 5,70 20,0 28,0 0,33
32,0 42,3 7060,00 33,8 40,0 40,80 32,0 42,5 2,02
40,0 48,0 132560,0006000 41,0 50,0 111,20 40,0 51,5 3,86

При протягивании вся нагрузка приходится на проволочную оплетку. Таким образом, определение осевой прочности ГМР сводится к расчету его оплетки при нагружении осевой силой, для чего была разработана математическая модель на основе равновесия полувитка проволочного элемента АВ (рисунок 8).

Рисунок 8 – Расчетная схема полувитка проволочной сетчатой
оплетки ГМР

Полувиток АВ элемента оплетки является правильной винтовой линией, навитой на жесткий в радиальном направлении цилиндр с диаметром, равным диаметру гофрированной оболочки Dн, и имеет длину, где угол оплетения. Этот полувиток нагружен в точках А и В силой и моментом, разложенным по начальным координатам, а также нормальной распределенной нагрузкой q, интегрирование которой по всей длине полувитка даст равнодействующую силу :

. (10)

Из-за жесткости гофров радиальные перемещения оплетки ничтожны; трением между отдельными проволоками, проволоками и цилиндром из-за симметричности действующих нагружений можно пренебречь.

Равновесное состояние полувитка определяется осевой силой Тау, действующей на полувиток, и будет , где n – число проволок в оплетке.

Остальные силы и моменты на краях выделенного элемента неизвестны.

Уравнения осевой линии проволоки в системе координат X0, Y0, Z0 будут

; ; , (11)

решение которых производится в следующей последовательности. Суммируются осевые составляющие в локальной системе координат X, Y, Z, определяемые в текущем сечении моменты от распределенной нагрузки и сил, приложенных на краях элемента. Затем по неизвестным силам и моментам в граничных сечениях определяются интегралы, входящие в выражение теоремы Кастилиано – частные производные потенциальной энергии деформированного полувитка по каждой из обобщенных сил – значения сил и моментов в сечении проволоки, определяющие максимальные напряжения. Расчеты выполнены при помощи математического пакета программы Maple 7.

Полученная погрешность расчетных и экспериментальных значений напряжений в прядях проволочной оплетки для ГМР с Dн = 68,8 мм не превышает 25 %; это объясняется невозможностью равномерного распределения нагрузки между элементами оплетки, что допустимо.

Для проволок оплеток, изготовленных из стали марки X18Н10Т с [] = 205 МПа, расчетами определены предельно допустимые значения сил протягивания, сведенные в таблицу 2, свыше которых при проведении ремонтных работ прикладывать к ГМТ нельзя.

Таблица 2 – Предельно допустимые нагрузки на ГМТ

dy, мм Рраб, Н Т, Н Масса гибкой части 1, м
50 4,0 9156 2,4
70 2,5 11636 4,3
100 1,6 14379 5,6
100 2,5 22467 8,1
125 1,6 21884 6,8
125 2,5 34193 9,7
150 1,6 32154 10,1
150 2,5 50240 13,5
200 2,5 86546 16,2
250 1,6 84906 21,3

На краях выделенного участка действуют поперечные силы Q1 и Q2, моменты M1 и М2 и продольные силы T1 и Т2, причем Т2 можно считать силой протягивания предыдущей части ГМТ. На начальном участке сила Т1 равна нулю, а вторая сила Т2 – искомая сила протягивания (рисунок 9).

  Схема расчета усилия протягивания ГМТ в ремонтируемый участок-46

Рисунок 9 – Схема расчета усилия протягивания ГМТ
в ремонтируемый участок трубопровода

Вес рассматриваемого участка ГМТ будет G = yL, где у – погонный вес ГМТ; L – длина участка, определяемая длиной дуги с углом и радиусом R,
L = R. Диаметры ремонтируемого трубопровода DT и ГМТ Dн известны, и тогда определяем

. (12)

При заданной величине Т1 неизвестными величинами будут силы Q1 и Q2, моменты M1 и М2, нормальная реакция N и искомая сила протягивания Т2, т.е. из-за превышения числа неизвестных над числом уравнений задача является трижды статически неопределимой и может быть решена только при коэффициенте трения f ГМТ о ремонтируемый трубопровод, определяемом экспериментально.

При определенных допущениях можно приближенно рассчитать вертикальные составляющие этих сил, исходя из известной схемы двухопорной балки, нагру­женной посередине силой Р и получившей при этом прогиб с углом поворота в опорных точках, равным: где 1 – длина балки (ГМТ); EJ – изгибная жесткость балки, т.е. ГМТ.

Далее можно определить силу протягивания Т2 из двух уравнений равновесия выделенного элемента ГМР:

T2cos – Tlcos – Fmр = 0,

N – G – (T1 + T2) sin – (Q1 – Q2) cos. (13 )

Если восстанавливаемый трубопровод имеет несколько изгибов, то он разбивается на части и применяется предложенный метод расчета к каждой части с использованием системы уравнений (13) как рекурсивной.

Важным параметром любого трубопровода является его проходное сечение. В таблице 3 приведены отношения внутреннего диаметра dy к наружному диаметру DH для полиэтиленовых труб и для ГМР, из которых видно, что при Dн > 180 мм ГМР дают меньшее сужение.

Таблица 3 – Сравнение проходного сечения полиэтиленовых

труб и ГМР

Полиэтиленовые трубы ГМР
п/п Dн, мм dy/Dн Dн, мм dy/Dн
1 50 0,820 49,5 0,646
2 63 0,819 58,5 0,683
3 75 0,818 68,8 0,726
4 90 0,817 96,0 0,729
5 140 0,851 153,0 0,816
6 180 0,817 184,0 0,815
7 200 0,818 237,0 0,843
8 280 0,817 289,0 0,865


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.