НАДЗЕМНЫЙ ТРУБОПРОВОД ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ
OVER GROUND PIPELINE OF INCREASED RELIABILITY

Изобретение относится к области конструирования, строительства и эксплуатации надземного магистрального трубопровода, прокладываемого в районах вечномерзлых, пучинистых, просадочных грунтов и в сейсмических зонах.
Известен надземный магистральный трубопровод, монтируемый в сложных грунтовых условиях с помощью регулируемых опор, предназначенных для сварочных и монтажных работ, причем регулируемая опора выполнена в виде единого цельного блока, включающего фундаментную и надфундаментную части, фундаментная часть выполнена в виде плитной платформы с верхним расположением ребер и возможностью размещения сварочного оборудования между двумя опорами надфундаментной части, каждая из которых выполнена в виде конструкции козлового типа из четырех наклонных несущих стержневых металлических элементов с набором отверстий по высоте под болты, соединенных между собой попарно под углом в средней части с помощью поперечной траверсы и с помощью связевых элементов в нижней и верхней частях конструкции, образующей устройство для укладки труб (патент на полезную модель №60669 U1, дата приоритета 13.07.2006, дата публикации 27.01.2007, авторы Абовский Н.П., Сапкалов В.И., Романов А.П. RU).
Недостатком известной конструкции надземного трубопровода является низкая его надежность в связи с невозможностью предотвращения колебаний трубопровода от действия ветровых нагрузок.
Известен надземный магистральный трубопровод, оборудованный устройством автоматического слежения за напряженно-деформируемым состоянием надземных магистральных трубопроводов, проложенных в сложных грунтовых условиях и в сейсмических зонах, принятый в качестве прототипа, содержащий регулируемые опоры надземного трубопровода, совмещенные с фундаментной плитой, установленной без заглубления ребрами верх на выровненное основание со скользящим слоем, при этом регулируемая опора выполнена в виде конструкции козлового типа, образованной из наклонных стержневых несущих металлических элементов с набором отверстий по высоте под болты, попарно соединенных между собой и образующих устройство для укладки трубопровода, при этом на опасных участках трубопровода размещены оптические измерительные устройства системы автоматического слежения за напряженно-деформируемым состоянием трубопровода, а на опорах установлены исполнительные механизмы упомянутой системы в виде подъемных устройств (патент на полезную модель №53008 U1, дата приоритета 28.10.2005, дата публикации 27.04.2006, авторы Абовский Н.П., Сапкалов В.И., Романов А.П., RU, прототип).
Недостатком прототипа является отсутствие защиты при эксплуатации трубопроводов от действия ветровых нагрузок, которые оказывают негативные воздействия на магистральные трубопроводы и уменьшают надежность их работы.
Задачей изобретения является повышение надежности эксплуатации надземных трубопроводов путем защиты их от действия ветровых нагрузок и предотвращения ветровых колебаний с помощью установки на трубопроводе шпренгельных и амортизационных устройств.
Для решения поставленной задачи надземный трубопровод повышенной надежности, содержащий регулируемые опоры с приспособлением для опирания труб, совмещенные с фундаментной плитой, установленной без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем, согласно изобретению дополнительно оснащен в пролетах между опорами шпренгельными устройствами, а на опорах снабжен амортизационными устройствами, выполненными в виде съемных конструкций, закрепленных на трубопроводе с помощью хомутов с прокладками, шпренгельное устройство образовано из четырех металлических шпренгелей, расположенных вдоль трубопровода и преднапрягаемых с помощью винтовых растяжек в середине пролета во взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к оси трубопровода, при этом концы четырех преднапрягаемых металлических шпренгелей закреплены на упомянутых хомутах, установленных на трубопроводе между опорами, а винтовые растяжки закреплены одним концом на хомуте в середине пролета, а другим концом с напрягаемым металлическим шпренгелем, амортизационное устройство выполнено в виде упругих демпфирующих элементов, закрепленных одним концом на хомуте, установленном на трубопроводе, в месте его опирания, а другим концом соединенных с противоположных сторон с элементами опоры.
На фиг.1 схематично изображен надземный трубопровод повышенной надежности, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1.
Надземный трубопровод повышенной надежности содержит регулируемые опоры 1, совмещенные с железобетонной фундаментной плитой 2, установленной ребрами вверх без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем 3. Надфундаментная часть регулируемой опоры выполнена в виде конструкции козлового типа из наклонных стержневых несущих металлических элементов 4 с набором отверстий для регулирования высоты расположения надземного трубопровода 5. Наклонные стержневые несущие металлические элементы 4 попарно соединены между собой в средней и верхней частях и образуют приспособление 6 для опирания труб. В нижней части стержневые несущие металлические элементы 4 присоединены к железобетонной фундаментной плите 2.
Для защиты от действия ветровых нагрузок и предотвращения ветровых колебаний надземный трубопровод 5 оснащен в пролетах между опорами шпренгельными устройствами 7, а на опорах снабжен амортизационными устройствами 8, выполненными в виде съемных устройств, закрепленных на трубопроводе 5 с помощью хомутов с прокладками. Указанные ветрозащитные устройства могут устанавливаться по месту в зависимости от условий эксплуатации и выявления участков надземного трубопровода, наиболее подверженных ветровому воздействию.
Шпренгельное устройство 7 образовано из четырех расположенных вдоль трубопровода металлических шпренгелей 9, преднапрягаемых с помощью винтовых растяжек 10 в середине пролета во взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к оси трубопровода. При этом концы четырех преднапрягаемых металлических шпренгелей 9 закреплены на хомутах 11, установленных на трубопроводе между опорами, а винтовые растяжки 10 закреплены одним концом на хомуте 12, установленном на трубопроводе в середине пролета, а другим концом с напрягаемым металлическим шпренгелем 9.
Амортизационное устройство 8 выполнено в виде двух упругих демпфирующих элементов 13, например пружин, установленных в уровне расположения оси трубопровода с противоположных сторон от него. При этом пружины закреплены одним концом на хомуте 14, установленном на трубопроводе, в месте его опирания, а другим концом соединены с элементами 15 опоры.
Монтаж шпренгельных и амортизационных устройств осуществляют при помощи установки на трубопровод хомутов 11, 12 и 14 с использованием прокладок 16. В зависимости от условий эксплуатации в пролете между опорами надземного трубопровода на трубе устанавливают два хомута 11, а посередине пролета устанавливают хомут 12. К указанным хомутам крепят четыре преднапрягаемых металлических шпренгеля 9 вдоль трубопровода. Преднапряжение металлических шпренгелей 9 осуществляют с помощью винтовых растяжек 10 с двухсторонней муфтой, установленных на хомуте 12. Хомуты 14 с закрепленными с противоположных сторон упругими демпфирующими элементами 13 устанавливают на трубопроводе, в месте его опирания, а свободные концы упругих демпфирующих элементов 13 присоединяют к соединительным элементам 15 опоры.
Таким образом, повышение надежности эксплуатации надземных трубопроводов, их защита от действия ветровых колебаний и прекращение их воздействия на надземный трубопровод осуществляется за счет установки шпренгельных и амортизационных устройств. В целом эти устройства позволяют обеспечить предварительное напряжение трубопровода на рискованных участках, ужесточить конструкцию, изменить форму и частоту собственных колебаний и воспрепятствовать негативному воздействию. Данные устройства являются съемными, устанавливаются в опасных ветровых зонах в процессе наблюдения за эксплуатацией надземных трубопроводов.