СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 1995 года по МПК F16L1/24 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в трубопроводах различного назначения, работающих при больших перепадах температур, например теплопроводах.

Общеизвестен способ прокладки трубопроводов, включающий укладку прямых участков на подвижные и неподвижные опоры, соединение их между собой при помощи сварки отдельных звеньев, установку осевых компенсаторов, закрепление трубопровода на неподвижных опорах.

Недостатками известного способа являются повышенные капитальные затраты, связанные с необходимостью частой установки компенсаторов, весьма материалоемких неподвижных опор, павильонов для систематического технического обслуживания этих компенсаторов, а также дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием осевых компенсаторов (см. например, магистральную теплосеть к г. Томску). Из-за этих недостатков и пониженной надежности этот способ применяется сравнительно редко.

Известен также способ прокладки трубопроводов с использованием более надежных традиционных гибких П-образных или иных компенсаторов (Петров М.П. Спиридонов В.В. Надземная прокладка трубопроводов. Изд. 2-ое, переработанное и доп. М. Недра, 1973, с. 103). Этот способ включает укладку продольных прямых участков на подвижные и неподвижные опоры, укладку между ними на подвижные опоры под прямым или близкими к прямым углами компенсационных плеч компенсатора и прямолинейных участков (спинок), располагаемых между плечами, соединение сваркой всех участков между собой посредством отводов, устанавливаемых в углах поворота, и закрепление трубопровода на неподвижных опорах.

Недостатками этого традиционного способа являются увеличенные капитальные затраты, связанные со значительным удлинением трубопровода, которое может составлять девять и более процентов (Петров М.П. и др. Надземная прокладка трубопроводов, М. 1973, с.104), и повышенные эксплуатационные расходы на перекачку, связанные с необходимостью преодоления значительных местных гидравлических сопротивлений в углах поворотов. Так, по расчетам ВТИ им. Дзержинского местные гидравлические сопротивления в углах поворотов магистpальной теплосети от Сосновоборска до г. Красноярска-26 составили около половины суммарного гидравлического сопротивления всего трубопровода (Расчеты выполнены лабораторией теплофикации под непосредственным руководством д.т.н.Зингера Н.М.).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ параллельной прокладки, предложенный И.П.Петровым, с. 105, 179). Этот способ включает укладку на неподвижные, продольно-подвижные и свободноподвижные опоры прямых продольных участков длиной 8-10 пролетов, располагаемых с последовательным чередованием у противоположных границ полосы застройки, укладку на нескольких свободноподвижных опорах между концами продольных участков под углом 23-36^о прямых наклонных компенсационных участков (плеч) длиной два пролета, сварку участков между собой через отводы и закрепление каждого продольного участка к неподвижным опорам.

Недостатками этого способа параллельной прокладки трубопровода являются повышенная ширина полосы застройки, потому что расчетное расстояние между осями продольных параллельных участков составляет, например, для обычных теплопроводов более 20 диаметров трубопровода и не менее 1/10 расстояния между неподвижными опорами, повышенные капитальные затраты, связанные с большой площадью застройки, с необходимостью довольно частого размещения весьма материалоемких неподвижных опор и с относительно большой длиной, обусловленной недостаточно эффективной работой трубопровода, потому что работает на компенсацию лишь часть его длины в пределах расположения свободноподвижных опор.

Целью изобретения является уменьшение ширины полосы застройки при повышении экономичности и уменьшении местных гидравлических сопротивлений.

Цель достигается тем, что по способу прокладки трубопровода, заключающемуся в соединении последовательно чередующихся параллельных участков трубопровода посредством отводов с наклонными компенсационными участками, установке части параллельных участков трубопровода на неподвижные опоры с размещением между ними свободно-подвижных опор под трубопроводом, между смежными неподвижными опорами размещают не менее двух свободных от неподвижных закреплений чередующихся параллельных компенсационных участков, а наклонные компенсационные участки выполняют безопорными, при этом длина параллельных компенсационных участков составляет 30-150 диаметров трубопровода, а длина наклонных компенсационных участков равна 5-40 диаметрам трубопровода, при этом отводы выполняют с углами изгиба 105-165^о и радиусом, равным 2-5 диаметрам трубопровода.

Такая конфигурация трубопровода, напоминающая фигуру коленчатого вала, позволяет включить в работу на компенсацию практически весь трубопровод, что, в свою очередь, позволяет предельно уменьшить расстояние между осями параллельных компенсационных участков (спинок), которое уточняется расчетом и может составлять лишь несколько диаметров трубопровода. Малое расстояние между осями параллельных компенсационных участков (спинок) позволяет компенсационные плечи располагать без опор. Отсутствие опор под компенсационными плечами освобождает среднюю зону полосы застройки от фундаментов, что (при надземной прокладке) позволяет беспрепятственно прокладывать в ней сопутствующие подземные коммуникации, например кабели различного назначения и т.д.

Размещение попутных коммуникаций в пределах узкой ширины застройки трубопровода позволяет дополнительно уменьшить общую ширину отчуждаемой под строительство полосы земли, так как при такой совместной прокладке экономится общая площадь застройки.

Более эффективная работа на компенсацию конфигурации со свободными от неподвижных закреплений параллельными участками (спинками), располагаемыми на свободноподвижных опорах, и свободными от опор компенсационными плечами в совокупности с применением отводов с углами 105-165^о и радиусами поворота 2-5 диаметра трубопровода позволяет уменьшить общую длину трубопровода, а также сократить количество материалоемких неподвижных опор за счет увеличения расстояний между ними. Уменьшение длины трубопровода и сокращение количества неподвижных опор снижает материалоемкость сооружения, т.е. повышает его экономичность.

Выполнение отводов с большими радиусами поворотов, 2-5 диаметров трубопровода и с максимально возможными углами 105-165^о приводит к уменьшению местных гидравлических сопротивлений, что увеличивает пропускную способность, производительность трубопровода и тем самым повышает экономичность сооружения. Таким образом заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом, а именно обеспечение минимальной ширины полосы застройки и повышение экономичности сооружения, достигается тем, что чередование между смежными неподвижными опорами безопорных компенсационных плеч длиной 5-40 диаметров трубопровода и не менее двух свободных от неподвижных закреплений параллельных компенсационных участков (спинок) длиной 30-150 диаметров трубопровода, располагаемых на свободно-подвижных опорах, позволяет включить в работу на компенсацию весь трубопровод и тем самым предельно уменьшить расстояние между осями спинок при одновременном освобождении средней зоны полосы застройки для прокладки в ней (при надземной прокладке) попутных подземных коммуникаций, а также уменьшить общую длину трубопровода и увеличить расстояние между неподвижными опорами. Расстояние отводов с углами 105-165^о с и радиусами поворота 2-5 диаметров трубопровода позволяет достичь уменьшения местных гидравлических сопротивлений, что в совокупности изложенного свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена схема трубопровода, проложенного на участке между смежными неподвижными опорами, расположенными у одной из границ полосы застройки; на фиг.2 схема прокладки трубопровода при расположении смежных неподвижных опор у противоположных границ полосы застройки.

Крайние, закрепляемые на неподвижных опорах 1, параллельные компенсационные участки (спинки) 2 располагают как и свободные от неподвижных закреплений параллельные компенсационные участки 3 на свободно-подвижных опорах 4, которые размещены у противоположных границ 5 полосы застройки 6. Компенсационные безопорные плечи 7 соединяют концы параллельных компенсационных участков 2 и 3 через отводы 8.

Трубопровод работает следующим образом.

При нагревании тепловые перемещения трубопровода на свободно-подвижных опорах происходят преимущественно в боковом направлении к ближайшим границам полосы застройки, т.е. векторы перемещений смежных стенок направлены в противоположные стороны. При охлаждении трубопровода тепловые перемещения его происходят в обратном направлении, т.е. векторы перемещений направлены практически навстречу друг другу под углом к оси трассы.

Заявляемый способ прокладки трубопровода осуществлен в новом проекте магистральной теплосети к г.Ачинску и в настоящее время используется и принес существенную экономию стоимости СМР на строительстве магистральной теплосети. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "промышленная применяемость".

Использование: в трубопроводах различного назначения, работающих при больших перепадах температур. Сущность изобретения: соединяют отводами последовательно чередующиеся параллельные и наклонные компенсационные участки. Устанавливают параллельные участки на неподвижные опоры с размещением между ними свободноподвижных опор под трубопроводом. Между смежными неподвижными опорами размещают не менее четырех последовательно чередующихся параллельных участков. Компенсационные участки выполняют безопорными, их длина равна 5 40 диаметрам. Длина параллельных участков составляет 30 150 диаметров трубопровода. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА, заключающийся в соединении посредством отводов последовательно чередующихся параллельных участков трубопровода с наклонными компенсационными участками, установке параллельных участков трубопровода на неподвижные опоры с размещением между ними свободноподвижных опор под трубопроводом, отличающийся тем, что между смежными неподвижными опорами размещают не менее четырех последовательно чередующихся параллельных участков, а компенсационные участки выполняют безопорными, при этом длина компенсационных участков равна 5 40 диаметрам трубопровода, а длина параллельных участков составляет 30 150 диаметров трубопровода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отводы выполняют с углами изгиба 105 165^o и радиусом, равным 2 5 диаметрам трубопровода.