13.3 Очистка внутрішньої порожнини трубопроводу способом протягування очисного пристрою

Даний спосіб використовується при очистці підводних трубопроводів та на заболочених дільницях де пропуск поршнів не рекомендується. Суть способу заключається в наступному. Ще до укладання трубопроводу вздовж дна підводної (заповненої водою) траншеї та в середину трубопроводу протягують канат. Діаметр канату розраховується на найбільше зусилля протягування очисного пристрою в середині трубопроводу (рис. 13.4).

До кінця канату 2 прикріплюється очисний пристрій 1, який протягується за допомогою канату вздовж трубопроводу 3. В якості тягового засобу може бути використаний трактор або лебідка.

1 – очисний пристрій; 2 – тяговий канат; 3 – трубопровід, що очищується.

Рисунок 13. 4 – Схема очистки трубопроводу способом протягування скребка

Очисний пристрій повинен мати достатньо міцну конструкцію, розраховану на максимальне зусилля протягування, і в той же час щільно прилягати до внутрішньої поверхні труб. Для більш якісної очистки внутрішньої порожнини до жорсткого очисного пристрою дозволяється на відстані від нього (до 10м) підєднати м’який поршень із пінополіурітану.

13.4 Визначення технологічних параметрів

До основних параметрів при промивці трубопроводів відносяться: тиск води на поршень-розділювач в вузлі запуску, швидкість його переміщення вздовж трубопроводу, довжина дільниці трубопроводу, який промивається.

При визначенні тиску води на поршень-розділювач у вузлі запуску необхідно враховувати втрати тиску на дільниці перед розділювачем, які в великій ступені залежать від забруднення самого трубопроводу.

Перепад тисків перед поршнем і після нього не повинен перевищувати 0,1 МПа.

Гідравлічні втрати на переміщення води за поршнем-розділювачем повинні визначатися різницею вертикальних відміток трубопроводу.

На практиці тиск води на вузлі запуску встановлюється і підтримується на рівні (0,2-0,3) МПа при спокійному рельєфі місцевості.

Оптимальна швидкість переміщення поршня-розділювача регламентується нормативами і повинна бути не менше (1-1,5) км/годину. Для забезпечення такої швидкості необхідно використовувати один або декілька наповнюючих агрегатів із відповідною продуктивністю та тиском.

При спокійному рельєфі місцевості тиск води в вузлі запуску поршня-розділювача (із практичного досвіду) повинен підтримуватись в межах (0,2-0,3) МПа при всьому циклі робіт з промивки трубопроводу.

Довжина дільниці трубопроводу, що промивається, обмежується зносостійкістю очисного пристрою. Так, наприклад, поршні-розділювачі типу ДЗК та ОП забороняється пропускати на дільницях довжиною в межах (30 - 40) км, а для типів ОПР-М та ОПР-М-Э на дільницях довжиною більше 150 км. На практиці середня довжина дільниць, що промивається знаходиться в межах від 15 до 60 км.

Час заповнення трубопроводу водою або повітрям до надлишкового тиску 0,1 МПа визначають згідно номограми (рис.13.5).

Номограма складається із двох частин: в правій частині вздовж вісі абсцис відкладена довжина дільниці l трубопроводу від 1 до 100 км, похилі лінії означають умовні діаметри D_y трубопроводів від 200 до 1400 мм , а вздовж вісі абсцис у лівій частині відкладений час наповнення t_нап. від (0,1 до 1000) год., похилі лінії означають величину подачі Q компресорних станцій або наповнюючих агрегатів. Номограма дозволяє проводити розрахунки при роботі на любий тиск декількома агрегатами.

Рисунок 13. 5 – Номограма для визначення часу заповнення трубопроводу водою або повітрям

При продувці трубопроводу основними параметрами є:

• довжина дільниці, що продувається;

• необхідний тиск в ресивері; діаметр обхідної лінії;

• час заповнення ресивера до заданого тиску.

Граничну довжину дільниці L_max, що продувається в режимі механічного переміщення бруду безпосередньо перед поршнем визначають за формулою

, (13.2)

де k₁ – коефіцієнт, який залежить від виду забруднення; при очистці від глинистих ґрунтів k₁ = 2,5 – 3,0; від інших забруднень k₁ = 4,0 – 5,0;

D_y – умовний діаметр трубопроводу, м;

V – об’єм бруду в розрахунку на погонний метр трубопроводу, що продувається і визначається за формулою

, (13.3)

де P – маса бруду в розрахунку на погонний метр трубопроводу, що продувається, береться згідно табл. 13.4;

Таблиця 13.4 – Маса бруду Р (кг/м) в 1-му метрі ділянки трубопроводу, що продувається

Умовний діаметр трубопроводу Dу, м	Для трубопроводів, очищених протягуванням очисних пристроїв	Для трубопроводів, не очищених протягуванням очисних пристроїв
0,2 — 0,7 0,8 — 1,0 1,2 — 1,4	0,02 — 0,03 0,04 — 0,05 0,06 — 0,1	0,2 — 0,3 0,3 — 0,4 0,4 — 0,6

При випробуванню трубопроводу збудованого в складних умовах значення величини P збільшується в (1,5 – 2,0) рази. Необхідно мати на увазі, що кожний очисний пристрій має своє обмеження так званого “пробігу” до зносостійкості.

Так, очисний пристрій типу ОП використовується на дільницях трубопроводу довжиною не більше 40 км.

Розподілення опору (напружень) вздовж довжини дільниці трубопроводу при очищенні внутрішньої порожнини визначається за формулою

, (13.4)

де  – коефіцієнт бокового тиску ґрунту;

C_гр. – зчеплення ґрунту;

f – коефіцієнт тертя при переміщенні бруду вздовж внутрішній поверхні трубопроводу;

х – текуча координата вздовж довжини дільниці трубопроводу, що продувається.

При розрахунках використовують середні параметри ґрунтових забруднень (табл. 13.5) і приймають значення текучої координати рівній довжині дільниці трубопроводу, що продувається, тобто x = L.

Таблиця 13.5 – Середні параметри ґрунтових забруднень

Види ґрунтів	гр., кг/м3	f		сгр., МПа
Піскові і супіскові	1800	0,5	0,43	0,002
Сухі глинисті	1600	0,4	0,5	0,003
Вологі глинисті	1800	0,4	0,15	0,008

В орієнтовних розрахунках значення  можна приймати залежно від умовного діаметру трубопроводу D_y:

D_y, мм 200  400 500 – 800 1000 – 1400

, МПа 0,18 – 0,1 0,08 – 0,05 0,04 – 0,03

Необхідний початковий тиск в ресивері визначають за формулою

, (13.5)

де n – коефіцієнт запасу, рівний 1,5-2,0;

L_max – довжина дільниці трубопроводу, що продувається, максимальне значення якої визначають згідно формули (13.2);

L_p – довжина ресиверу, яку рекомендують приймати рівній довжині дільниці трубопроводу, що продувається.

В орієнтовних розрахунках рекомендують значення Р_р приймати відповідно табл. 13.6.

Необхідну площу прохідного перетину крана обхідної лінії визначають за формулою

, (13.6)

де S – площа поперечного перетину трубопроводу, рівна ;

v – швидкість руху поршня, наприклад, для продування стиснутим повітрям або природним газом підземних трубопроводів діаметром від (250 до 1420) мм із використанням очисних поршнів типу ОП оптимальною швидкість є швидкість, рівною 8,5 м/с і забезпечується тиском в ресивері прийнятим до вимог табл. 13.5.

Значення А₁ та А₂ визначають наступним чином

; (13.7)

, (13.8)

де р – опір руху очисного поршня по трубопроводу, рівний Р=(0,05–0,1) МПа;

P_ат. – атмосферний тиск рівний 0,1 МПа;

₁ – опір повітряному потоку, що визначається за формулою

. (13.9)

Таблиця 13.6 – Початковий тиск (МПа) в ресивері при продуванні трубопроводів

Умовний діаметр трубопроводу, мм	Для трубопроводів, попередньо очищених протягуванням очисних пристроїв	Для трубопроводів без попереднього протягування очисних пристроїв
До 400 500 — 800 1000 — 1400	0,6 0,5 0,4	1,2 1,0 0,8

Залежно від робочого продукту, яким продувається трубопровід, значення коефіцієнта K₃ визначається за формулою для:

повітря

, (13.10)

газу

, (13.11)

де R – універсальна газова постійна, рівна 287,04 Нм/(кгК) для повітря, відповідно для бутану, метану та пропану рівна 143,08; 519,26 та 195,45;

T – абсолютна температура газу (повітря);

 – коефіцієнт розходу крана обхідної лінії, який орієнтовно можна прийняти рівним 0,6.

Діаметр обхідної лінії та умовний діаметр запірної арматури знаходять за формулою

, (13.12)

де С₁ – коефіцієнт, що характеризує звуження потоку в запірній арматурі, рівний 0,6 – 0,7.

Тривалість заповнення повітрям або газом ресивера до заданого тиску визначається згідно номограми (див рис.13. 5).