Витяг із дисертації М.П.Кузьмінця
«Формування комплексу спеціальних землерийних машин для роботи в умовах діючих магістральних трубопровдів»
стор. 31 – 34
1.3. Аналіз світового досвіду методів і технічних засобів для виконання капітального ремонту магістральних трубопроводів
…
Найбільших успіхів у створенні нової землерийної техніки для КР МТ досяг колектив Науково-дослідного та технічного центру «Ротор» (м. Київ), якому спільно з ОКБ «Будшляхмаш», підприємством Придніпровських магістральних нафтопроводів ВАТ «Укртранснафта», АК «Транснефть» (Росія), за участю колективу кафедри «Дорожніх машин» Національного транспортного університету вперше вдалося реалізувати технологію ремонту без підйому нафтопроводу зі збереженням його вихідного положення [[i]] за рахунок використання при виконанні КР створеного комплексу землерийних машин для капітального ремонту трубопроводів [[ii], [iii], [iv], [v], [vi]].
Склад комплексу машин і послідовність виконання відповідних технологічних операцій наведена на рис. 1.13.
Першою в колоні вздовж осі МТ рухається машина для пошарової розробки (рекультивації) ґрунту МПРГ-1 [[vii], [viii], [ix]]. Вона розробляє і знімає верхній родючий шар ґрунту до рівня, необхідного для роботи наступних за нею машин і транспортує його в окремий бруствер.
Слідом за машиною МПРГ-1 рухається машина для розкриття трубопроводів МВТ [[x], [xi], [xii]] (див. рис.1.13). Вона забезпечує остаточне розкриття МТ зверху й з боків. Машина здатна працювати на радіусних ділянках трубопроводу, має контроль максимального відхилення руху від осі труби та контроль глибини копання.
Наступною машиною комплексу є роторна підкопувальна машина МПР [[xiii], [xiv]], завдання якої розробити ґрунт під трубопроводом з метою забезпечення проходу наступних технологічних машин. Машина самохідна, у процесі роботи переміщується по трубі за допомогою спеціального ходового механізму. Ґрунт під трубою розробляється приводними напівфрезами та переміщується в попередньо відриті приямки.
Після остаточного розкриття трубопроводу машиною МПР, за нею ідуть очисна й ізоляційна машини (див. рис. 1.13). Ці дві машини забезпечують зняття старого ізоляційного покриття з труби та наступне нанесення на неї нового покриття.
Останньою в технологічному комплексі землерийної техніки рухається машина для дозованого засипання ґрунту під трубопровід та рівномірного ущільнення ґрунту під трубопроводом за один прохід з метою виключення осідання труби у процесі експлуатації трубопроводу [106, 75]. Застосування такої техніки дозволило забезпечити безперервний поточний спосіб виконання робіт з КР МТ.
Однак техніка була створена, на наш погляд, без належного урахування її впливу на зміну НДС діючого трубопроводу, який перебуває під тиском. При цьому не має гарантії безпечного виконання ремонтних робіт такою технікою.
Витяг із дисертації М.П.Кузьмінця «Формування комплексу спеціальних землерийних машин для роботи в умовах діючих магістральних трубопровдів» стор. 256 – 257
5.2.Методологія формування землерийних машин в єдиний технологічний комплекс
Удосконалення способу виконання земляних робіт при капітальному ремонті лінійної частини магістральних трубопроводів, без зміни положення в просторі поздовжньої вісі труби, може бути виконано за рахунок усунення факторів, дія яких може спричинити допустиму зміну НДС близько розташованого магістрального трубопроводу.
Розкривання трубопроводу зверху, з обох боків, а також підкопування ґрунту під трубопроводом, для проходження очисної та ізолювальної машин, з послідуючим засипанням та ущільненням ґрунту під трубопроводом здійснюється синхронно відповідно до технологічної схеми (рис. 5.9).
Рис. 5.9. Технологічної схема розташування машин для КР трубопроводів в колоні
Не вирішеним залишається питання встановлення функціонального взаємозв’язку між відстанями машин одна від одної та зміною напружено-деформованого стану магістрального трубопроводу.
Мінімізації НДС труби, що підлягає ремонту, може бути забезпечена встановленням раціональних відстаней між послідовно і одночасно працюючими машинами. Очевидно, що зі збільшенням відстані між машинами їх вплив на зміну НДС трубопроводу буде меншим, однак в нашому випадку стоїть проблема – збільшення відстані між машинами призводить до збільшення довжини захватки розкритої ділянки трубопроводу, що негативно впливає на:
Частина розкритого трубопроводу лежить на ґрунтовій призмі, яка під дією ваги труби з продуктом може зруйнуватися, що призведе до різкої зміни НДС трубопроводу або його руйнування.
Протяжну відкриту ділянку трубопроводу, що ремонтується, у разі дощових осадів, необхідно відкачувати та тривалий час просушувати для можливості продовжувати ремонтні роботи.
Отже, чим менша відкрита ділянка трубопроводу, тим краще, однак зменшення відстані між машинами призводить до впливу та збільшення НДС трубопроводу.
Задача полягає у формуванні комплексу спеціальних землерийних машин для безпечної роботи в умовах діючого трубопроводу шляхом визначення раціональних значень відстаней між машинами в технологічній колоні за критерієм мінімальної зміни НДС трубопроводу при мінімальній довжині захватки розкривання трубопроводу.
Витяг із дисертації М.П.Кузьмінця «Формування комплексу спеціальних землерийних машин для роботи в умовах діючих магістральних трубопровдів» стор. 263 – 268
5.3.Результати впровадження комплексу спеціальних землерийних машин в народне господарство
Отримані результати теоретичних та експериментальних досліджень дозволили встановити раціональні параметри та режими роботи робочого обладнання для спеціальних землерийних машинах, які були використані під час проектування машин комплексу в Науково-дослідному технічному центрі «Ротор».
У результаті запропоновано та реалізовано наукову задачу по формуванню технологічного комплексу землерийних машин для КР МТ у складі: машини пошарової розробки ґрунту МПРГ-1М; машини розкривання трубопроводів МВТ-2М; машини підкопування трубопроводів МПР-1М; машини підбивання ґрунту під трубопровід МП-М, з позиції забезпечення необхідної продуктивності виконання робіт, з оцінкою впливу робочих процесів машин на додаткові напруження поруч розташованого магістрального трубопроводу під тиском (див. Додатки).
Застосування такого підходу дозволило вдосконалити конструктивні та технологічних параметри спеціальних робочих органів землерийних машин та дати рекомендації щодо розташування техніки в єдиному технологічному комплексі, що забезпечує допустимі характеристики напружено-деформованого стану середовища в зоні робочого обладнання та магістрального трубопроводу.
Результати досліджень по встановленню закономірностей взаємодії робочого обладнання з ґрунтовим середовищем в обмежених просторових умовах з близько розташованим діючим магістральним трубопроводом враховано при формуванні конструктивних рішень робочих органів землерийних машин з урахуванням характеристик напруженого стану робочого середовища та близько розташованого об’єкта, наприклад трубопроводу з продуктом, що транспортується.
Отримані наукові результати, для практики, дозволили (див. Додатки):
– обґрунтувати склад та розташування машин комплексу в чітко визначеному порядку на встановленій відстані одна від іншої;
– забезпечити рівномірно-розподілені епюри навантажень на ходове обладнання;
– забезпечити можливість роботи машини розкриття трубопроводів і підкопувальної в тандемі;
– на 35...45% зменшити обсяги земляних робіт при ремонті трубопроводів у порівнянні із традиційними технологіями їхнього виконання;
– виключити виникнення неконтрольованих напружень і деформацій у тілі трубопроводу, який перебуває під тиском, внаслідок відсутності необхідності його підйому;
– виключити осідання відремонтованого трубопроводу щодо лінії його вихідного залягання після ремонту та мінімальної зміни НДС труби та багаторазово підвищити безпеку виконання ремонтних робіт;
– зменшити собівартість виконання земляних робіт під час виконання капітального ремонту магістральних трубопроводів у 1,5...2,5 рази, залежно від їхнього діаметра та підвищити темпи виконання земляних робіт під час виконання капітального ремонту магістральних трубопроводів у 3...5 разів.
Це дозволило з максимальною ефективністю та мінімальною собівартістю виконувати земляні роботи під час капітального ремонту магістральних трубопроводів за новою технологією без підйому труби та зупинки перекачування продукту.
Першою в колоні (рис. 5.14) вздовж осі трубопроводу рухається машина для пошарової розробки (рекультивації) ґрунту МПРГ-1М (рис. 5.15). Вона розробляє верхній родючий шар ґрунту до рівня, необхідного для нормальної роботи наступних за нею машин комплексу і транспортує його в окремий бруствер.
Рис. 5.14. Технологічна схема роботи машин під час капітального ремонту трубопроводів за новою технологією «без підйому труби та зупинки перекачування нафти»
При цьому, істотно зменшується ширина смуги земельного відводу. Автоматика машини забезпечує проходження по осі магістрального трубопроводу, а також контролює величину заглиблення робочого органа і відстань його до трубопроводу, повністю унеможливлюючи ушкодження останнього. Продуктивність машини в багато разів перевищує продуктивність бульдозера, при цьому відсутній рух машини поперек трубопроводу, що суттєво зменшує НДС магістрального трубопроводу.
Слідом за машиною МПРГ-1М, на встановленій відстані L1min рухається машина для розкриття трубопроводів МВТ-2М (див. рис. 5.16). Вона забезпечує остаточне розкриття трубопроводу зверху та з боків.
Машина здатна працювати на радіусних ділянках трубопроводу, має електронний контроль максимального відхилення руху від осі труби по горизонталі та контроль глибини копання.
Наступною машиною комплексу є роторна підкопувальна машина МПР-М (рис. 5.17), завдання якої розробити ґрунт під тілом трубопроводу з метою забезпечення проходу наступних технологічних машин. Машина самохідна, у процесі роботи переміщується по трубі, на відстані L2mах від попередньої машини, за допомогою спеціального ходового механізму. Ґрунт під трубою розробляється приводними напівфрезами та переміщується в попередньо відриті приямки.
Після підкопування трубопроводу відповідними машинами виконується комплекс робіт з очищування старого ізоляційного покриття та нанесення нового.
Для забезпечення незмінного положення трубопроводу на лінії вихідного залягання (реалізації запропонованої нової технології) виникає необхідність у засипанні ґрунту під тіло труби. Засипаний ґрунт під трубопровід є розпушеним і не має достатньої несучої здатності, тому його ущільнює до необхідного ступеня з метою виключення порожнин під трубою і її просідання в процесі експлуатації машина МП-М (рис. 5.18), на відстані L3mах від машини підкопування трубопроводу.
Посилання
[i]. ТТ 20-005-94 Технология капитального ремонта магистральных нефтепроводов диаметром 530-1220 мм. без применения подъемных средств. – Технические требования. – Уфа : ИПТЕР, 1994. – 13 с.
[ii]. Василенко С.К., Технология и комплекс технических средств для капитального ремонта магистральных нефтепроводов без подъема трубы / С.К. Василенко, А.В. Быков, В.Д. Мусийко // Трубопроводный транспорт нефти. – М. : АК «Транснефть», 1994. – №2. – С. 28–28.
[iii]. Мусийко В.Д. Опережая мировые разработки на 10–15 лет. – Нефтегазовая вертикаль. – 2002. – № 12. – С 18–21.
[iv]. Мусійко В.Д. Екскаватори поздовжнього копання: навч. посібник. – К. : НТУ, ЗАТ «Віпол», 2008. – 233 с.; іл.
[v]. Мусійко В.Д., Кузьмінець М.П. Проблеми створення технології та техніки для виконання земляних робіт під час капітального ремонту промислових трубопровідних магістралей / В.Д. Мусійко, М.П. Кузьмінець // Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини. Всеукраїнський збірник наукових праць №70, КНУБА. – Київ, 2007. – С. 56–64.
[vi] Мусійко В.Д., Кузьмінець М.П. Наукові основи створення технології та техніки для капітального ремонту магістральних трубопроводів / – К. : Вісник НТУ. 2007. – № 15. – С. 59–63.
[vii]. Пат. 20377 України, 97041936. Машина для пошарової розробки ґрунту (МПРГ-1); Заявл. 22.04.97.
[viii]. Пат. 2129193 РФ, 97106689/03. Машина для послойной разработки грунта (МПРГ-1); Заявл. 06.05.97.
[ix]. Пат. 6,418,646 В1США, 09/423,195. Машина для пошарової розробки ґрунт у(МПРГ-1); Заявл. 06.05.97.
[x]. Пат. 20377 України, 97010085. Машина для розкривання трубопроводу і робочий орган (МВТ); Заявл. 09.01.97.
[xi]. Пат. 2112841 РФ, 97100274/03. Машина для вскрытия трубопровода и рабочий орган (МВТ); Заявл. 09.01.97.
[xii]. Пат. 6,148,549 США, 09/341,437. Machine for uncovering a pipeline and operating element; Заявл. 09.01.98.
[xiii]. Пат. 17163 України, 96093693. Машина для підкопу і гусеничний ходовий пристрій (МПР); Заявл. 25.09.96.
[xiv]. Пат. 2114253 РФ, 96119082/03. Машина для подкопа и гусеничное ходовое устройство (МПР); Заявл. 25.09.96.
Першоджерело і витяг із дисертації викладені нижче