8.6 Паралельне прокладання трубопроводів

Паралельне прокладання трубопроводів полягає у наступному. Паралельні один до одного ділянки з’єднують між собою похилими (під кутом 24-36º) короткими компенсуючими корпусами (рис.8.8). Посередині кожної з паралельних ділянок встановлюють нерухомі опори, між якими розміщують опори, що допускають переміщення трубопроводу.

1 – нерухома опора; 2 – поздовжньо подібна опора; 3 – вільно рухома опора

Рисунок 8.8 – Схема паралельного прокладання трубопроводів

Біля нерухомих опор встановлюють поздовжньо рухомі опори, а в межах компенсуючої ділянки і поблизу до них вільно рухомі. Кількість прогонів між нерухомими опорами слід назначати приблизно 8-12. Нерухомі і сусідні з ними 1-3 поздовжнорухомі опори з кожної сторони від них, фіксують положення трубопроводу у плані, обмежуючи його поперечне зміщення. Вільнорухомих опор, що допускають поздовжні і поперечні переміщення трубопроводу між нерухомими опорами, може бути 5-7.

Компенсація поздовжніх і поперечних деформацій відбувається за рахунок повороту похилих компенсуючи ділянок і поперечних зміщень паралельних ділянок на вільно рухомих опорах поблизу компенсуючи ділянок.

Компенсуючі похилі ділянки можна розташовувати почергово то в одну, то в другу сторону (рис. 8.8), або направляти тільки в одну сторону, зміщуючи вісь траси трубопроводу. Таким чином можна обходити перешкоди, що зустрічаються при прокладанні трубопроводу.

Змінювати напрям траси можна також шляхом збільшення одного або декількох кутів прилеглих компенсуючи ділянок.

8.7 Висячі системи, що застосовуються для прокладання надземних трубопроводів

Висячі переходи трубопроводів за конструктивними схемами можна поділити на три основні групи.

1) Гнучкі висячі системи, у яких трубопровід за допомогою підвісок прикріплюється до одного або до декількох несучих тросів, що перекинуті через пілони (рис. 8.9).

При двох тросах, що пересікаються посередині прогону, утворюється більш жорстка двониткова система (рис.8.9 в, г).

а – одно ланцюгова з середнім несучим прольотом; б – одно ланцюгова з використанням відтяжок для підвіски трубопроводу;

в – двох ланцюгова з підвіскою трубопроводу до нижніх тросів; г – двох ланцюгова з підвіскою трубопроводу одночасно до двох тросів

Рисунок 8.9 – Гнучкі висячі системи переходів

Гнучкі висячі системи володіють малою вертикальною жорсткістю, із-за чого при динамічних навантаженнях легко приходять у коливальний рух.

2) Вантові системи, у яких трубопровід утримується в проектному положенні за допомогою декількох похилих линв або жорстких ферм (рис. 8.10).

а – променева; б – ферма Жискляра; в – ферма Рабиновича Крільцова; г – ферма в вигляді перевернутої трьохшарнірної арки

Рисунок 8.10 – Вантові системи переходів трубопроводів

У вантових схемах, як правило, всі елементи працюють на розтяг і утворюють у вертикальній площині геометричну незмінну ферму. Вантові системи володіють значно більшою вертикальною жорсткістю, як гнучкі вертикальні системи.

3) Система у вигляді провислої нитки «висяча труба», в якій трубопровід, перекинутий через пілони, або без них, вільно провисає під дією власної ваги і продукту (рис. 8.11, в, г).

а – висяча система з додатковими похилими вантами; б – одно ланцюгова система з прийнятими на трубу горизонтальними напруженнями; в – системи типу «висяча труба» з використанням трубопроводу в якості відтяжок; г – система типу «висяча труба» з відтяжками із тросів.

Рисунок 8.11 – Системи переходів

Ця система найбільш економічна, однак найменш жорстка. В системі типу «висяча труба» виникають значно більші напруження у металі труби від розтягу і згину, ніж у висячих і вантових системах, і вона найменш зручна у експлуатації. Виникають значні труднощі при монтажі таких систем, оскільки при підніманні зварних плітей необхідно прикладати більше поздовжнє розтягуючи зусилля.

Висячі системи проектують одно ланцюговими (рис. 8.11) і багато ланцюговими (рис. 8.12 ).

а – з рівними плітями; б – з різними прогонами і стрілами провисання

Рисунок 8.12 – Багатопрогінні висячі системи переходів трубопроводів

Багатопрогінні системи можуть бути рівнопрогінними (рис. 8.12, а) і не рівно прогінними (рис. 8.12, б). В останньому випадку висоту піполів і стріли провисання линв назначають так, щоб зусилля у тросах на всіх прогонах були приблизно однаковими, тобто у менших прогонів приймають менше відношення стріли провисання тросів до прогону. Берегові відтяжки несучих линв можуть служити тільки відтяжками, або одночасно використовуватися для підвіски до них трубопроводу (рис. 8.12, б).

В системах типу «висяча труба» відтяжкою може служити перекинутий через пілони трубопровід (рис. 8.12, в) або для цього вмонтовують самостійні відтяжки з линв. При цьому трубопровід шарнірно закріплюють на верху пілонів із встановленням гнутого компенсатора деформацій (рис. 8.11, г).

Зусилля, що виникають у несучих линвах, сприймаються опорами.

У практиці спорудження висячих переходів використовують три конструктивні рішення пілонів:

– жорсткі пілони, зароблені в опори, найчастіше з рухомими частинами для тросів;

– гнучкі пілони, жорстко зв’язані з опорами, до вершин яких троси кріплять нерухомо, переміщення яких у площині прогону відбувається за рахунок їх згину;

– качаючі пілони, що шарнірно опираються на опори.

При відносно невеликих прогонах немає необхідності у встановленні спеціальних линв або відтяжок для забезпечення горизонтальної жорсткості прогонних конструкцій. Линви і відтяжки в умовах першого вітрового району можна не ставити на магістральних трубопроводах діаметром 325-520 мм при прогонах до 60 м, на трубопроводах діаметром720-820 мм при прогонах до 80 м і на трубопроводах діаметром 1020-1220 мм при прогонах до 100 м.

Збільшити поперечну жорсткість прогонів при парних линвах можна шляхом їх розташування на – подібних або інших пілонах на віддалі декількох метрів один від одного. Поперечну жорсткість висячих переходів можна збільшити і за допомогою горизонтальних ферм.

Найбільш простим способом забезпечення поперечної жорсткості є встановлення вітрових тросів. Натягують дві линви по одній линві з кожної сторони трубопроводу, до яких останній закріплюють за допомогою відтяжок, які встановлюють у тих же перерізах, що і несучі підвіски (хоча трохи рідше), або з обох сторін трубопроводу ставлять ряд відтяжок за типом прямолінійних несучих вант.

Вітрові линви можна закріплювати на берегах у спеціально споруджених для цієї мети анкерах (рис. 8.13, а, б) або в тих же анкерах, що і несучі линви (рис. 8.13, в, г).

а і б – з кріпленням за самостійні анкери; в і г – з кріпленнями в тих же анкерах, що і для несучих тросів

Рисунок 8.13 – Схеми вітрових линв

Закріплюються на берегах вітровими линвами, нижче вісі трубопроводу, попередньо натягуючи їх, можна трохи збільшити вертикальну жорсткість прогонів.

Трубопровід, частіше за все, піднімають на линвах прямолінійно або з невеликим його підйомом посередині прогону, величина якого визначається можливою зміною довжини несучих линв від температурних коливань та вертикальних навантажень.

Для застосування на магістральних трубопроводах рекомендується наступні висячі системи з несучими тросами:

1. При прогонах до 100 м раціональними є висячі системи простих конструкцій, як правило без вітрових линв. Можуть використовуватися гнучкі одно ланцюгові (рис. 8.14, а, б) і вантові системи з двома-чотирма похилими вантами (рис. 8.14, в, г). В одно ланцюговій системі відтяжки можуть використовуватися і як несучі линви (рис. 8.14, б). Переходи слід споруджувати без оглядового експлуатаційного містка.

Пілони на переходах до 100 м зазвичай облаштовують качаючі. Як основа під пілони можуть бути забиті дві-чотири свої. Проста конструкція пілонів виходить з труб при А-подібній фермі.

У вантових системах, крім схеми, наведеної на рис. 8.14, а поздовжні деформації трубопроводу від внутрішнього тиску і температури будуть приводити до деформації всієї системи і невелику зміну напружень у трубах і тросах. У свою чергу, зміна довжини вант від натягу і зміни температури буде викликати деформації трубопроводу.

а – з двома вантами, що сходяться посередині; б – з двома вантами закріпленими до трубопроводу; в – з чотирма вантами, два з яких сходяться посередині; г – з чотирма вантами, закріпленими до трубопроводу; д – з вертикальними підвісками

Рисунок 8.14 – Найпростіші схеми вантових переходів

На рис. 8.14, б, в, г середня ділянка між вантами буде додатково розтягуватися під дією зусиль у вантах. Оскільки площа поперечного перерізу трубопроводу значна, розтягуючи напруження у трубах не будуть високими, проте вони повинні враховуватися при визначенні віддалей між вантами. З врахуванням цього, а також загальних деформацій всієї системи, віддаль між точками закріплення вант на трубопроводі (або обпирання в місцях установки пілонів) може призначатися 0,6-0,7 максимальної величини прогону, що відповідає прийнятій схемі монтажу (розрізна або не розрізна балка).

Таким чином, віддаль між точками закріплення вант на газопроводах діаметром 529-1020 мм приймають в залежності від діаметра труб, марки сталі і методу монтажу, рівною 18-40 м, на нафтопродуктопроводах відповідно 12-30 м.

Вітрові троси повинні мати попередній натяг. Для регулювання довжини тросів, підвісок і відтяжок встановлюють талрепи.