Розроблення технології безтраншейної реконструкції трубопровідних комунікацій очисним поршнем

Abstract

Обґрунтовано доцільність реконструкції трубопровідних комунікацій українських міст безтраншейними технологіями. Описано технологію безтраншейної реконструкції протягуванням поліетиленової труби меншого діаметра у зношений сталевий трубопровід – метод “труба в трубі”. Наведено переваги цього методу. Здійснено аналіз можливостей існуючих тягових засобів для виконання таких робіт. Розроблено технологію безтраншейної реконструкції трубопровідних комунікацій протягуванням нового поліетиленового трубопроводу в зношений сталевий очисним поршнем. До очисного поршня штангою кріпиться ділянка нового поліетиленового трубопроводу. Поршень рухається під тиском повітря, яке подається в запоршневий простір компресором. Міжтрубний простір в робочому котловані герметизується ущільнювальною системою, яка хомутом або фланцем кріпиться до зношеного сталевого трубопроводу. Виконано математичне моделювання процесу протягуванням трубопроводу очисним поршнем. Отримано залежності для розрахунку сил опору, які діють на рухому систему, а саме, сили механічного тертя манжет поршня до стінок сталевого трубопроводу, сили тертя поліетиленової труби до сталевої, сили тертя поліетиленової труби в манжетах ущільнювальної системи. Отримано залежності, які дають змогу розрахувати необхідний тиску в запоршневому просторі, щоб поршень протягнув новий поліетиленовий трубопровід усією довжиною реконструйованого горизонтального чи похилого зношеного сталевого трубопроводу. За розрахунковим тиском в запоршневому просторі підбирають обладнання для виконання робіт.

Обоснована целесообразность реконструкции трубопроводных коммуникаций украинских городов по бестраншейным технологиям. Описана технология бестраншейной реконструкции путем протягивания полиэтиленовой трубы меньшего диаметра сквозь трубу изношенного стального трубопровода – метод "труба в трубе". Приведены преимущества этого метода. Проанализированы возможности существующих тяговых средств при выполнении таких работ. Разработана технология бестраншейной реконструкции трубопроводных коммуникаций протягиванием нового полиэтиленового трубопровода в изношенный стальной при помощи очистительного поршня. К очистительному поршню при помощи штанги крепится участок нового полиэтиленового трубопровода. Поршень движется под давлением воздуха, подаваемого в запоршневое пространство компрессором. Межтрубное пространство в рабочем котловане герметизируется уплотнительной системой, которая при помощи хомути или фланца крепится к изношенному стальному трубопроводу. Выполнено математическое моделирование процесса протягивания трубопровода при помощи очистительного поршня. Получены зависимости для расчета сил сопротивления, действующих на подвижную систему, а именно силы механического трения манжет поршня о стенки стального трубопровода, силы трения полиэтиленовой трубы о стальную, силы трения полиэтиленовой трубы в манжетах уплотнительной системы. Получены зависимости, позволяющие рассчитать необходимое давление в запоршневом пространстве, при котором поршень может протянуть новый полиэтиленовый трубопровод по всей длине реконструированного горизонтального или наклонного изношенного стального трубопровода. По расчетному давлению в запоршневом пространстве подбирают оборудование для выполнения соответствующих работ.

The expediency of reconstruction of pipelines of Ukrainian cities with trenchless technologies is substantiated. The technology of trenchless reconstruction by extending a smaller diameter polyethylene pipe into a worn steel pipe is described – the method of "pipe in a pipe". The advantages of this method are presented. The analysis of possibilities of existing traction means for carrying out of such works is carried out. The technology of trenchless reconstruction of pipeline communications by developing a new polyethylene pipeline into a worn steel cleaning pig has been developed. A section of a new polyethylene pipeline is attached to the cleaning pig by a barbell. The pig moves under the pressure of air, which is fed into the cavity space by the compressor. The inter-tubular space in the working trench is sealed with a sealing system, which is clamped by a clamp or flange to a worn steel pipeline. The mathematical modeling of the process by pipeline drainage with a cleaning pig is executed. Dependences were obtained for the calculation of the resistance forces acting on the moving system, namely, the mechanical friction forces of the pig cuff to the walls of the steel pipe, the friction forces of the polyethylene pipe to the steel, the friction force of the polyethylene pipe in the cuffs of the sealing system. Dependences are obtained which allow us to calculate the required pressure in the cavity space so that the pig has dragged a new polyethylene pipeline all along the length of the reconstructed horizontal or sloping worn steel pipeline. Under the design pressure in the cavernous space, equipment is selected to perform work.