Способ стабилизации проектного положения трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для обеспечения стабильности проектного положения от гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта на трубопровод.

Известен способ обеспечения стабильности проектного положения трубопровода, заключающийся в закреплении анкерами /СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы, стр. 54/.

Недостатком известного способа является сложность анкеровки подводных трубопроводов.

Прототипом является способ обеспечения стабильности проектного положения трубопровода, заключающийся в определении по продольному профилю стремящихся вывести из стабильного положения трубопровод нагрузок и воздействий и их уравновешивании балластными грузами /СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы, стр. 52-53/.

Недостатком прототипа является возможность нарушения стабильности проектного положения трубопровода от гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта.

Задачей изобретения является обеспечение стабильности проектного положения трубопровода от гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в способе стабилизации проектного положения трубопровода, заключающемся в определении по продольному профилю стремящихся вывести из стабильного положения трубопровод нагрузок и воздействий и их уравновешивании балластными грузами, согласно изобретению на выпуклом участке профиля определяют гидродинамическое или газодинамическое воздействие потока перекачиваемого продукта и осуществляют добалластировку трубопровода с учетом интенсивности гидродинамического или газодинамического воздействия.

Предлагаемый способ реализуется в следующей последовательности. По трассе трубопровода выявляют участки с изгибами в вертикальной плоскости. Определяют геометрические параметры изгибов; массовые и скоростные характеристики потоков транспортируемых продуктов внутри трубопровода, по которым определяют гидродинамическое или газодинамическое воздействие потока перекачиваемого продукта на трубопровод и осуществляют добалластировку трубопровода с учетом интенсивности гидродинамического или газодинамического воздействия.

На фигуре представлена схема участка трубопровода с поворотами оси в вертикальной плоскости.

Пример. На участке поворота величина силы гидродинамического или газодинамического воздействия определяется с учетом следующих факторов:

где m - масса продукта, находящегося на участке поворота оси трубопровода;

а _ц - центробежное ускорение продукта, находящегося на участке поворота оси трубопровода.

В случае если вертикальная проекция силы гидродинамического или газодинамического воздействия направлена вниз (имеет место быть на вогнутых участках трубопровода ниже переломных точек В и С), то сама сила работает на удержание трубопровода в проектном положении и потому не учитывается (участок ВС).

В случае если вертикальная проекция силы гидродинамического или газодинамического воздействия направлена вверх (имеет место быть на участках трубопровода выше переломных точек В иС), то сама сила стремится вывести трубопровод из проектного положения, потому необходимо учесть данное воздействие (участки АВ и CD).

Величина m определяется по формуле:

где α - угол поворота оси трубопровода;

R - радиус поворота оси трубопровода;

S - площадь проходного сечения трубопровода;

D_вн - внутренний диаметр трубопровода;

ρ_пр - плотность перекачиваемого продукта.

Величина а_ц определяется по формуле:

где - средняя скорость потока продукта в трубопроводе.

Следовательно, силы гидродинамического или газодинамического воздействия:

Нормативное значение интенсивности гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта на трубопровод определяется как:

где L - длина трубопровода на участке поворота.

Интенсивность гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта на трубопровод определяется как:

где - коэффициент надежности по нагрузке от веса продукта, .

Для определения величины нормативной интенсивности балластировки необходима лишь вертикальная составляющая величины расчетной интенсивности гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта на трубопровод :

где γ - угол отклонения силы от вертикали.

Для конкретного участка газопровода с наружным диаметром D_H=1020 мм, толщиной стенки δ=14 мм, внутренним диаметром D_вн=992 мм, углом изгиба круговой кривой α=15°, средней скоростью течения продукта в процессе эксплуатации, плотностью продукта ρ_пр=70,1 кг/м³,одиночные чугунные кольцевые грузы массой Q_г=1100 кг:

Количество одиночных кольцевых чугунных пригрузов с учетом газодинамического воздействия потока продукта на трубопровод N=884 шт., без учета газодинамического воздействия потока продукта на трубопровод N=882 шт.

Большинство подводных участков трубопроводов на переходах через водные преграды теряют устойчивость и выходят из проектного положения или в период испытаний, или в первый год эксплуатации, или после длительной эксплуатации и частых остановок перекачки. Это подтверждает то, что при проектировании таких участков недоучтены, например, гидродинамические или газодинамические воздействия, вызывающие потерю устойчивости,

Изобретение позволяет обеспечить стабильность проектного положения трубопровода на подводных переходах от гидродинамического или газодинамического воздействия потока перекачиваемого продукта.