РЕГУЛИРУЕМАЯ ОПОРА НАЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области строительства трубопроводов и касается конструкций регулируемых опор наземных трубопроводов, прокладываемых в условиях вечной мерзлоты.
Известно устройство слежения и управления напряженно-деформируемым состоянием надземных магистральных трубопроводов, проложенных в сложных грунтовых условиях и сейсмических зонах с помощью оптических устройств, содержит регулируемые опоры надземного трубопровода, совмещенные с фундаментной плитой, фундаментная часть выполнена в виде ребристой железобетонной фундаментной плиты ребрами вверх, установленной без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем, надфундаментная часть выполнена в виде конструкции козлового типа с помощью наклонных стержневых несущих металлических элементов с набором отверстий для выбора и регулирования необходимой высоты и наклона магистрального трубопровода, наклонные стержневые несущие металлические элементы попарно соединены между собой в верхней части и образуют устройство укладки трубопровода, а в нижней части стержневые несущие элементы присоединены к ребристой железобетонной фундаментной плите, в опасных местах магистрального трубопровода размещены измерительные устройства в виде излучателя оптических сигналов и фотоприемника оптических сигналов, установлен централизованный блок обработки и выдачи сигналов, выполненный в виде компьютера с управляющей программой и содержит усилители сигналов, на которые поступают соответствующие сигналы с измерительных устройств, выходы усилителей сигналов соединены с входом коммутатора сигналов, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом распределителя сигналов управления электроприводами, выходы которых соединены с соответствующими входами одиночных электроприводов, соединенных последовательно с управляющим устройством пуска электропривода, электродвигателем, передаточным устройством и подъемным устройством опоры, сигнальный выход аналого-цифрового преобразователя и сигнальный вход цифро-аналового преобразователя объединены и соединены с двунаправленной входной шиной компьютера, которая соединена с управляющими входами коммутатора сигналов, аналого-цифрового преобразователя и цифроаналового преобразователя, управляющая программа компьютера поэтапно малыми шагами обрабатывает сигналы с измерительных устройств и принимает управляющее решение на привод исполнительного механизма для ликвидации напряженно-деформируемого состояния магистрального трубопровода, исполнительные механизмы в виде подъемных устройств, например, домкратов, установлены на опорах для предотвращения аварийного состояния магистрального трубопровода (патент на ПМ №53008, МПК G01L 1/00 - аналог для каждого варианта).
К недостаткам аналога можно отнести отсутствие степеней свободы опор (нижней части стержневых несущих элементов, выполненных в виде конструкции козлового типа), так как они жестко закреплены на фундаментной плите. Это не позволяет плавно регулировать высоту трубопровода. В устройстве домкрат поднимает трубу над опорой. При этом нарушается изначальная надежная механическая связь опоры и трубы в месте ее подъема. Функцию опоры в этом случае берет на себя подъемное устройство. Если такая операция по подъему трубы осуществляется на короткое время (часы, сутки) с возвратом в исходное положение, то это можно как-то понять. Но, в случае изменения высоты трубы на длительное время (недели, месяцы), такая ситуация кажется неприемлемой, т.к. имеет место снижение надежности фиксации трубопровода (он удерживается только механизмом подъема, который, скорее всего, не предназначен для длительного выполнения этой функции).
Наиболее близкой к заявляемой является регулируемая опора надземного трубопровода для строительства в сложных грунтовых условиях, включающая стержневые элементы, установленные под углом и соединенные в верхней части, а в нижней части - с фундаментом, причем, регулируемая опора надземного трубопровода выполнена в виде единого цельного блока, включающего фундаментную и надфундаментную часть, фундаментная часть выполнена в виде ребристой железобетонной фундаментной плиты ребрами вверх, установленной без заглубления на выровненное основание, надфундаментная часть выполнена в виде конструкции козлового типа из четырех наклонных стержневых несущих металлических элементов с набором отверстий под болты для выбора и регулирования необходимой высоты и наклона трубопровода в соответствии с местными условиями, наклонные стержневые несущие металлические элементы попарно соединены между собой в верхней части с помощью болтов и образуют устройство для укладки трубопровода, а в нижней части стержневые несущие металлические элементы присоединены к ребристой железобетонной фундаментной плите через закладные детали железобетонной плиты посредством болтовых соединений, стержневые несущие металлические элементы попарно в средней части соединены перекрестными связями с помощью отверстий в связях болтовыми соединениями (патент на ПМ №41829, МПК F16L 3/00 - прототип для каждого варианта).
Данное устройство обеспечивает возможность регулирования высоты и установки трубопровода для местности с различным рельефом и уклоном на начальном этапе при монтаже. При дальнейшей эксплуатации трубопровода автоматическая регулировка выравнивания опор трубопровода не предусмотрена и не обеспечена.
Задачей полезной модели по каждому варианту является обеспечение автоматического регулирования трубопровода по высоте с одновременной надежной фиксацией трубопровода на опоре.
Технический результат по каждому варианту достигается за счет увеличения степеней свободы опоры и сохранения постоянного контакта опоры с трубой при любых изменениях положения трубы по высоте, так как концы опор, контактирующие с железобетонной плитой, жестко не закреплены.
Поставленная задача по первому варианту достигается тем, что регулируемая опора наземного трубопровода содержит фундаментную часть, выполненную в виде железобетонной плиты, установленной без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем, надфундаментную часть, выполненную в виде конструкции козлового типа из четырех стержневых несущих металлических элементов, попарно соединенных между собой в верхней части с помощью болтов и образующих устройство укладки для трубопровода, стержневые несущие металлические элементы попарно в средней части соединены между собой перекрестными связями болтовыми соединениями, помимо этого верхние и нижние части попарно соединенных стержневых несущих металлических элементов попарно соединены винтовыми парами, которые соединены через редуктор с электродвигателем, при этом устройство дополнительно содержит датчик уровня, расположенный на трубе и связанный с системой контроля уровня и управления электродвигателем.
Поставленная задача достигается также тем, что регулируемая опора наземного трубопровода выполнена с возможностью перемещения трубы в устройстве укладки трубопровода.
Поставленная задача по второму варианту достигается тем, что регулируемая опора наземного трубопровода содержит фундаментную часть, выполненную в виде железобетонной плиты, установленной без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем, надфундаментную часть, выполненную в виде конструкции козлового типа из четырех стержневых несущих металлических элементов, попарно соединенных между собой в верхней части с помощью болтов и образующих устройство укладки для трубопровода, стержневые несущие металлические элементы попарно в средней части соединены между собой перекрестными связями болтовыми соединениями, помимо этого верхние части попарно соединенных стержневых несущих металлических элементов попарно соединены винтовыми парами с зубчатыми коническими передачами, которые через редуктор и муфту соединены с электродвигателем, при этом устройство дополнительно содержит датчик уровня, расположенный на трубе и связанный с системой контроля уровня и управления электродвигателем.
Поставленная задача достигается также тем, что регулируемая опора наземного трубопровода выполнена с возможностью перемещения трубы в устройстве укладки трубопровода.
На чертежах представлена заявляемая полезная модель: на фиг.1 - регулируемая опора наземного трубопровода по первому варианту; на фиг.2 - регулируемая опора наземного трубопровода по второму варианту; на фиг.3 - регулируемая опора наземного трубопровода по второму варианту, вид сбоку.
Регулируемая опора наземного трубопровода по первому варианту (фиг.1) содержит фундаментную часть, выполненную в виде железобетонной плиты 1, установленной без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем. Надфундаментная часть выполнена в виде конструкции козлового типа из стержневых несущих металлических элементов 2, попарно скрепленных болтовым соединением 3 (на чертежах показана одна такая пара стержневых несущих металлических элементов; по этой же причине не показаны перекрестные связи - признак, общий с прототипом). Верхняя часть попарно скрепленных стержневых несущих металлических элементов 2 образует ложе для укладки трубопровода 4. В нижней части оба конца стержневых несущих металлических элементов 2 находятся на поверхности железобетонной плиты 1 и могут перемещаться по ее поверхности в определенных пределах, определяемых диапазоном изменения геометрии козловой конструкции (определяемых допустимой величиной изменения положения трубы по вертикали). Верхние и нижние части попарно соединенных стержневых несущих металлических элементов попарно соединены винтовыми парами 5, представляющими собой механизм подъема и опускания трубопровода. Винтовые пары 5 через редуктор 6 соединены с электродвигателем 7 (на чертеже для простоты показано соединение только с одной винтовой парой). На трубе 4 расположен датчик 8 уровня, связанный с системой контроля и управления электродвигателем.
Регулируемая опора наземного трубопровода по второму варианту (фиг.2) содержит фундаментную часть, выполненную в виде железобетонной плиты 1, установленной без заглубления на выровненное основание со скользящим слоем. Надфундаментная часть выполнена в виде конструкции козлового типа из стержневых несущих металлических элементов 2, попарно скрепленных болтовым соединением 3 (на чертежах показана одна такая пара несущих металлических элементов; по этой же причине не показаны перекрестные связи - признак, общий с прототипом). Верхняя часть попарно скрепленных стержневых несущих металлических элементов 2 образует ложе для укладки трубопровода 4. В нижней части оба конца стержневых несущих металлических элементов 2 находятся на поверхности железобетонной плиты 1 и могут перемещаться по ее поверхности в определенных пределах, определяемых диапазоном изменения геометрии козловой конструкции (определяемых допустимой величиной изменения положения трубы по вертикали). Верхние части попарно соединенных стержневых несущих металлических элементов 2 попарно соединены винтовыми парами 5 с зубчатыми коническими передачами 9. Винтовые пары 5 через зубчатую коническую передачу 9, редуктор 6 и муфту 10 соединены с электродвигателем 7. Винтовые пары 5 представляют собой механизм подъема и опускания трубопровода. На трубе 4 расположен датчик 8 уровня, связанный с системой контроля и управления электродвигателем.
Датчик 8 уровня отвечает за контроль положения трубы по вертикали относительно исходного (начального) положения и является частью системы измерения, контроля и управления положением трубы в местах размещения регулируемых опор.
Тип датчика (их количество, место размещения в системе опора-труба) и принцип его работы определяется выбранным принципом работы системы измерения и контроля высоты расположения трубопровода или, как вариант, контроля напряженного состояния стенки трубы в месте расположения опоры трубопровода.
Например, системой контроля может быть спутниковая система на основе технологии, подобной GPS. Это может быть лазерная система с использованием оптических датчиков, которая «привязана» к контрольным (реперным) точкам, которые могут располагаться на головной и/или промежуточных НПС (насосно-перекачивающая станция).
Устройство по первому варианту работает следующим образом.
При оседании или «вспучивании» грунта датчик 8 уровня подает сигнал в систему контроля, откуда поступает сигнал управления, который включает электродвигатель 7, который через редуктор 6 приводит в движение винтовые пары 5, работающие на изменение геометрии несущих стержневых металлических элементов 2 и выравнивание трубы 4.
Устройство по второму варианту работает следующим образом.
При оседании или «вспучивании» грунта датчик 8 уровня подает сигнал в систему контроля, откуда поступает сигнал управления, который включает электродвигатель 7, который через муфту 10, редуктор 6 и зубчатую передачу 9 приводит в движение винтовые пары 5, работающие на изменение геометрии стержневых несущих металлических элементов 2 и выравнивание трубы 4.
Винтовые пары выполняют функцию (работают по принципу) винтовых домкратов, раздвигающих или сдвигающих стержневые несущие металлические элементы.
Концы опор, контактирующие с железобетонной плитой, жестко не закреплены. Таким образом, по сравнению с прототипом, степень свободы опор увеличивается и при этом сохраняется постоянный контакт опоры с трубой при любых изменениях положения трубы по высоте.
Во время относительного перемещения стержневых несущих металлических элементов и трубы при работе винтовых пар труба должна относительно легко скользить в устройстве укладки трубопровода.
С этой целью в устройстве укладки трубопровода могут быть установлены промежуточные элементы (устройства) на роликах или применены специальные материалы с низким трением. Чтобы труба не выпала из устройства укладки трубопровода, предусмотрено ограничение изменения положения трубы по высоте. Например, это можно реализовать концевыми выключателями, которые срабатывают в крайних положениях опоры или трубы и выключают электродвигатель.
Таким образом, к преимуществам заявляемого решения можно отнести то, что опора выполняет одновременно две важные функции: надежно держит (удерживает) трубу и при необходимости сама регулирует положение трубы по высоте. Опора находится в постоянном контакте с трубой при любых допустимых изменениях трубы по высоте, то есть представляет собой подъемно-опускающее и удерживающее устройство одновременно.