СПОСОБ РАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЕЙ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПО ТРУБЕ НАДЗЕМНОГО ПЕРЕХОДА С ПОМОЩЬЮ ОПОР
METHOD FOR UNIFORM DISTRIBUTION OF LEVELS OF STRESS-STRAIN STATE OF ABOVE-GROUND PIPE USING SUPPORT

Изобретение относится к способам регулировки уровней напряженно-деформированного состояния (НДС) надземных трубопроводов и может быть использовано в трубопроводных системах для транспортировки жидкостей и газов.
Наиболее близким по достигаемому результату к заявляемому способу является способ обеспечения оптимальных высот сечений трубопровода с помощью опор [1] (Л.И. Быков, З.Ф. Автахов. Оценка влияния опорных условий на работу балочных трубопроводных систем // Нефтегазовое дело - 2003, №2 - http://ogbus.ru/authors/Avtakhov).
Известный способ предлагает схему снижения уровней НДС трубопровода с использованием опор, каждая из которых включает в себя обойму, состоящую из двух полумуфт, скрепленных стяжными болтами таким образом, что позволяют трубопроводу свободно перемещаться вдоль его продольной оси. Проложенный трубопровод выводится в проектное положение (вертикально) за счет регулировочного устройства опоры. На трубопровод, в пределах возможных смещений, крепится защитная накладка из тонколистовой нержавеющей стали. Для уменьшения трения трубопровода о полумуфты обоймы используются прокладки из фторопласта-4. По мнению авторов предложенная схема, обеспечивающая оптимальные высотные положения сечений трубопровода с помощью выше описанных опор, решает задачу снижения уровней НДС трубы надземного перехода.
Недостатки вышеописанного способа:
- при температурных изменениях и сейсмических колебаниях наличие скользящих опор приводит к максимальным значениям уровней НДС в наиболее опасных сечениях надземного трубопровода, а именно в местах его креплений к технологическому оборудованию или в местах выходов подземной части трубопровода на поверхность земли;
- отсутствие возможности регулировки уровней НДС трубопровода в опасных сечениях;
- отсутствие компенсации в вертикальном и поперечном направлениях сейсмических и температурных колебаний, вызывающих наиболее опасные - циклические колебания уровней НДС трубопровода.
Целью предлагаемого изобретения является создание способа равномерного распределения уровней напряженно-деформированного состояния по трубе надземного перехода с помощью опор, обеспечивающего:
- возможность равномерного распределения уровней НДС по всей длине трубы надземного перехода;
- компенсацию сейсмических и температурных колебаний в вертикальном, продольном и поперечном направлениях.
Указанная цель достигается за счет применения опор специальной конструкции с подпружиненным во всех направлениях ложементом, имеющим возможность регулируемого смещения с помощью винтовых передач в вертикальном, продольном и поперечном направлениях относительно неподвижного основания опоры.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемый способ равномерного распределения уровней напряженно-деформированного состояния по трубе надземного перехода с помощью опор, включающий трубопровод и опоры, согласно изобретению обеспечивает равномерное распределение уровней НДС по всей длине трубы надземного перехода за счет последовательного перераспределения повышенных значений уровней НДС трубы на смежный участок с более низкими значениями уровней НДС, при этом перераспределение обеспечивается регулируемым смещением подвижных ложементов опор с помощью винтовых передач с пружинными элементами в вертикальном, продольном и поперечном направлениях относительно неподвижного основания опоры, а пружинные элементы обеспечивают компенсацию сейсмических и температурных колебаний трубы.
На фиг.1 показана схема реализации способа равномерного распределения уровней напряженно-деформированного состояния по трубе надземного перехода с помощью опор, где:
1 - трубопровод;
2 - хомут;
3 - ложемент опоры;
4 - основание опоры;
5 - опорный стержень;
6 - оборудование;
7 - поверхность земли;
8 - гильза;
9 - каретка;
10 - опора качения;
11 - пружина;
12 - пружина.
На фиг.2 показано сечение А-А опоры.
Способ равномерного распределения уровней НДС по трубе надземного перехода с помощью опор реализуется следующим образом.
Трубопровод 1 укладываем без фиксации хомутами 2 в ложементы опор 3, которые установлены в основании опор 4. Предварительно регулируем положение трубопровода 1 по вертикали ввинчиванием или вывинчиванием опорных стержней 5. Фиксируем трубопровод 1 хомутами 2. Производим замеры уровней НДС трубопровода в разных плоскостях опасных сечений трубопровода 1 (в местах крепления к оборудованию 6 и выхода на поверхность земли 7). В случае превышения допустимого уровня НДС, возникшего от чрезмерного сжатия трубы в месте ее крепления к оборудованию 6, на ближайшей опоре производятся регулировки в следующей последовательности.
В горизонтальной плоскости:
- производится натяжение трубопровода 1 в сторону участка с более низким уровнем НДС. Натяжение осуществляется ввинчиванием в основание опоры 4 расположенной вдоль оси трубопровода левой гильзы 8 до тех пор, пока повышенные значения уровня НДС равномерно не перераспределятся на смежный участок. При этом противоположная правая гильза 8 предварительно вывинчивается на величину регулировки.
Аналогичным образом производится регулировка в поперечном направлении. В зависимости от направления изгиба трубопровода 1, ввинчиванием верхней или нижней гильзы 8 (см. фиг.2), устраняются напряжения, возникающие от изгиба в горизонтальной плоскости.
При проведении регулировок ложемент опоры 3, конструктивно соединенный через опорный стержень 5 с кареткой 9, плавно смещается на опорах качения (скольжения) 10, по основанию опоры 4.
Далее производятся:
- окончательное регулирование трубопровода 1 по вертикали ввинчиванием или вывинчиванием опорного стержня 5.
- производится тарированная затяжка гильз 4 в поперечном направлении;
- производится тарированная затяжка гильз 4 в продольном направлении.
Производится контрольный замер уровней НДС трубопровода. Пружины 11, 12 обеспечивают компенсацию сейсмических и температурных колебаний в вертикальном, продольном и поперечном направлениях.
В случае превышения допустимого уровня НДС, возникшего от чрезмерного растяжения участка трубы в месте его крепления к оборудованию 6, на ближайшей опоре производится сжатие этого участка трубопровода 1. Сжатие осуществляется ввинчиванием в основание опоры 4 расположенной вдоль оси трубопровода правой гильзы 8 (противоположная левая гильза 8 предварительно вывинчивается) до тех пор, пока повышенные значения уровня НДС равномерно не перераспределятся на смежный участок. Регулировки по вертикали и в поперечном направлении аналогичны предыдущему случаю.
Проводя аналогичные регулировки в месте выхода трубопровода 1 на поверхность земли 7, равномерно распределяем уровни НДС по всей длине надземного участка трубопровода.
Простота и надежность предложенного способа позволяет использовать его при строительстве открытых участков трубопроводов и трубопроводной обвязке любых технологических объектов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Л.И. Быков, З.Ф. Автахов. Оценка влияния опорных условий на работу балочных трубопроводных систем // Нефтегазовое дело - 2003, №2 - http://ogbus.ru/authors/Avtakhov.