Определение содержания капельной жидкости и механических примесей в газовом потоке. Методика и средства измерения

взвешенных частиц в потоке газа. В качестве каплеотделителя в измерителе возможно использование метода фильтрации и (или) сепарации газа.

Принцип работы измерителя конструкции ВНИИГАЗ заключается в изокинетическом отборе из газопровода части потока газа с последующей внешней фильтрацией и сепарацией пробы при давлении и температуре газа в газопроводе с последующим определением относительных величин сухого привеса фильтра или объема отсепарированной жидкости.

Измеритель ИКМ-2 (рис. 3) состоит из 2-х основных узлов: пробоотборника и модуля фильтрации и сепарации газа. Пробоотборник может быть исполнен в 2-х модификациях: одноточечный пробоотборник с механизмом его перемещения по сечению газопровода и комплект многоточечных неподвижных пробоотборников. Использование в процессе проведения измерений одноточечного пробоотборника является более предпочтительным, т.к. обеспечивает возможность определения скорости газа в газопроводе и отбор пробы с меньшей, по сравнению с многоточечным, погрешностью. Технические характеристики: Пределы измерения:

• твердые примеси, мг/м3 - 0,02^100;

• жидкие примеси, см3/м3 - 0,02^10;

• Относительная погрешность, % - ± 20;

• Отбор пробы газа на анализ, м3/час — < 75 (при Рраб=10МПа);

• Условные диаметры газопроводов, мм - 100^1200;

• Минимальное давление газа в газопроводе, МПа — 0,2;

• Температура газа, оС - минус 30  90;

• Температура окружающей среды, оС — минус 10  40;

• Масса установки, кг - не более 50.

7. Измеритель уноса жидкости ГПР 420.00.000 конструкции ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром» [13, 14] предназначен для:

• измерения содержания жидкости перед оборудованием;

• измерения уноса жидкости после оборудования;

• измерения распределения жидкости по сечению трубопровода;

• измерения массовой доли мехпримесей до и после оборудования;

• отбора представительной пробы для последующего проведения гранулометрических исследований и определения фракционной эффективности.

Измеритель уноса жидкости может измерять количество капельной жидкости объемным и (или) весовым методом, а также количество мехпримесей и их фракционный состав в потоке природного газа с объемной долей Н2Б до 25% в трубопроводах диаметром от 100 до 1000 мм включительно. Основные технические характеристики измерителя уноса жидкости ГПР 420 приведены в таб. 1.

Устройство перемещения с зондом для отбора пробы устанавливается на трубопроводе газа через штуцер Ду 25 и задвижку ЗКС-25-160 (или штуцер Ду 40 и задвижку ЗКС-40-160).

Конструкция устройства перемещения позволяет устанавливать зонд отбора пробы газа против потока газа в трубопроводе в любой необходимой точке по сечению трубопровода под рабочим давлением при

работающем аппарате.

Устройство для отделения капельной жидкости или мехпримесей из потока газа, сбора и измерений объема отделившейся жидкости (мехпримесей) и объема очищенного газа включает в себя (рис. 4): теплообменник — 6, сепаратор — 2 с емкостью мерной — 4 и капельницей — 3, измеритель объемного расхода газа — 5, которые монтируются на общей стойке — 10.

Соединяются эти два устройства между собой при помощи гибких шлангов — 9 высокого давления.

Зонд представляет собой наконечник, с внутренним каналом по сечению с выходом под углом 900 к оси устройства.

Результат сводного анализа применяемых, методов, методик и средств измерения представлен в таб. 2.

В результате проведенного анализа представленных методов и конструктивных особенностей оборудования для замера содержания жидкости в газовом потоке можно констатировать, что на сегодняшний день более универсальным с точки зрения возможностей проведения обследования работы сепарационного и пылеулавливающего оборудования, полностью соблюдающим основные параметры, необходимые для получения представительной пробы в процессе проведения исследований, является измеритель уноса жидкости ГПР 420.00.000 конструкции ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром», программа и методика которого позволяет замерять количество капельной жидкости, а также количество механических примесей и их фракционный состав, в том числе при рабочей температуре газа до минус 30 0С и обеспечении изотермичности [15].

Способ отбора пробы газа из потока с помощью зонда и методика измерения уноса приняты в ОАО «Газпром» и используются ДОАО ЦКБН и другими организациями для проведения приемочных испытаний оборудования. Это позволяет обеспечить сбор данных по работе оборудования на разных объектах, выработать мероприятия для внедрения оборудования или его совершенствования.

Для проведения экспресс оценки качества работы технологического оборудования в силу своей мобильности могут быть применены индикатор уноса ИУ-1 конструкции ТюменНИИгипрогаза по методике, разработанной ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург», а также модернизированный измеритель УГМК 3 по методике, разработанной в ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой».

Итоги

По результатам проведенного анализа напрашивается вывод о необходимости проведения исследовательской работы в области измерения количества жидкости и мехпримесей в газовом потоке с последующей разработкой единой методики и средства измерения, учитывающих все необходимые параметры для обеспечения корректности проведения замеров.

Выводы

На сегодняшний день для замера содержания в газовом потоке количества жидкости и (или) механических примесей разными организациями применяются различные средства измерения и методики. Представленные материалы свидетельствуют

о значительных различиях в методиках и конструкции средств измерения, их универсальности, мобильности, соблюдении условий изотер-мичности, изобаричности и изокинетичности в процессе проведения исследований.

Список используемой литературы

1. Устройство измерения уноса жидкости из сепарационного оборудования. Материалы НТС ОАО «Газпром». Современное состояние и пути совершенствования оборудования и технологий промысловой подготовки углеводородного сырья на месторождениях ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром, 2008. С. 125-126.

2. Пэррот К. Использование пробоотборников для контроля состава газа // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1993. № 4.

3. Задора Г.И. Пробоотборники для отбора газа и конденсата из двухфазного потока. НТО, серия «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений». М.: ВНИИЭГазпром, 1976.

4. Задора Г.И., Семин В.И., Форафонов Э.С. Исследование газоконденсатной характеристики природного газа на КС и скважинах Щелковского газохранилища. Транспорт и хранение газа. Реферативный сборник, Выпуск 8. М.: ВНИИЭ-Газпром, 1974.

5. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами. М.: Мир, 1975.

6. Хьюитт Дж., Холл-Тэйлор Н. Кольцевые двухфазные течения. М.: Энергия, 1974.

7. Ставицкий В.А., Истомин В.А., Толстов

B.А., Беспрозванный А.В. Усовершенствованная методика определения капельного уноса диэтиленгликоля на установках абсорбционной осушки газа северных месторождений // Газовая промышленность. 2000. №6-7.

8. Программа и методика периодических эксплуатационных испытаний газосепараторов 2008.02 ПМ. Краснодар: ОАО «НИПИгазпереработка», 2008.

9. Ахлямов М.Н., Байгузин Ф.А., Шигапов И.М., Хайрулин Г.М. Методика и устройство измерения уноса капельной жидкости на установках подготовки газа // Газовая промышленность. 2009. №4. С. 79-81.

10. Методика научно-лабораторной службы фирмы Палл № кН-1_Б 073-06 Измерение концентрации аэрозолей жидкости в газе при помощи пилотной установки коалесцера газ/жидкость.

11. Истомин В.А., Ставицкий В.А., Абсаля-мова А.Х., Клюсов В.А., Щипачев В.Б., Квон В.Г. Особенности нормирования технологических потерь гликолей на установках абсорбционной осушки газа. Приложение 2. Методика определения капельного уноса жидкости с газом. М.: Ротапринт «ИРЦ Газпром», 1997. С. 43-48.

12. Сборник научных трудов. Современные проблемы трубопроводного транспорта газа. М.: РАО «Газпром», ВНИИГАЗ, 1998.

C. 219-226

13. Газосепаратор, Программа и методика приемочных испытаний ГП 830.00.000, ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром».

14. Паспорт, Измеритель уноса жидкости ГПР 420.00.000, ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром».

15. Авторское свидетельство № 1571461, «Пробоотборник газожидкостной смеси».

ENGLISH

GAS INDUSTRY

Determination of the dropping liquid and solids in the gas stream. The methodology and measurement tools

UDC 622.692.4: 620.193

Authors:

Vladislav A. Tolstov — ph.D., head of department1

Aleksandr P. Romashov — senior engineer1; Alexandr.Romashov@ckbn.ru

Vladimir V. Panin — chief specialist1

1DJSC CKBN JSC "Gazprom", Podolsk, Russian Federation

Abstract

In the article the basic parameters that must be met to obtain a representative sample of the gas-liquid flow to evaluate the effectiveness of separation and dust collection equipment. The analysis of the various different organizations, in practice, methods and means of determining the content of the liquid and solids in the gas stream. Addresses issues of non-convergence results of the assessment of separation and dust control equipment for conducting research on different methods of measurement by different means.

Results

Based on the analysis conclusion about the need for research in the area of measuring the amount of fluid and mechanical impurities in the gas stream followed by the development a common methodology and measurement tools that take into account all the necessary parameters to ensure the correctness of the measurements.

Oonclusions

To date, for measuring the gas content in the stream of fluid and (or) mechanical impurities by different

organizations use different techniques and instrumentation. The submissions show significant differences in methodology

and design of measurement tools, their universality, portability, subject to the conditions isothermal, izobarichnosti and isokinetic in the process of conducting research.

Keywords

entrainment of liquid entrainment measurement technique, representative sample, sample probe, efficiency

References

1. Ustroystvo izmereniya unosa zhidkosti iz separatsionnogo oborudovaniya [The unit of measurement of liquid entrainment separation equipment. Materials NTS "Gazprom" JSC. Current status and ways to improve the equipment and technology trade preparation of hydrocarbons in the fields of "Gazprom"]. Moscow: Gazprom RPI, 2008, pp. 125-126.

2. Parrott K. Ispol'zovanie probootbornikov dlya kontrolya sostava gaza [Using samplers for monitoring the composition of the gas]. Neft', gaz i neftekhimiya za rubezhom, 1993, issue 4.

3. Zadora G.I. Probootborniki dlya otbora gaza i kondensata iz dvukhfaznogo potoka. NTO, seriya «Razrabotka

i ekspluatatsiya gazovykh i gazokondensatnykh mestorozhdeniy» [Samplers selection of gas and condensate from the two-phase flow. NTO, a series of "Development and exploitation of gas and gas condensate fields"]. Moscow: VNIIEGazprom, 1976.

4. Zadora G.I., Semin V.I., Forafonov E.S. Issledovanie gazokondensatnoy kharakteristiki prirodnogo gaza na KS iskvazhinakh Shchelkovskogo gazokhranilishcha. Transport i khranenie gaza. Referativnyy sbornik, Vypusk 8 [Study of characteristics

of natural gas and condensate gas wells Schelkovskogo COP and storage facilities.

Transport and storage of gas. Abstract collection, Issue 8]. Moscow: VNIIEGazprom, 1974.

5. Busroyd R. Techenie gaza so

vzveshennymi chastitsami [The gas flow with suspended particles]. SpringerVerlag, 1975.

6. Hewitt, J., Hall-Taylor, N. Kol'tsevye dvukhfaznye techeniya [Ring two-phase flow]. Moscow: Energiya, 1974.

7. Stavitskiy V.A., Istomin V.A., Tolstov V.A., Besprozvanny A.V. Usovershenstvovannaya metodika opredeleniya kapel'nogo unosa dietilenglikolya na ustanovkakh absorbtsionnoy osushkigaza severnykh mestorozhdeniy

[Improved method for determination of droplet entrainment of diethylene glycol on the absorption of gas dehydration plants northern fields]. Gas Industry, 2000, issue 6-7.

8. Programma i metodika periodicheskikh ekspluatatsionnykh ispytaniy gazoseparatorov 2008.02 PM

[The program and method of periodic performance testing of gas separators 2008.02 PM]. Krasnodar: "NIPIgaspererabotka"JSC, 2008.

9. Ahlyamov M.N., Baiguzin F.A., Shigapov I.M., Khairulin G.M. Metodika i ustroystvo izmereniya unosa kapel'noy zhidkosti na ustanovkakh podgotovki gaza [Method and device for measuring droplet entrainment treatment plants]. Gas industry, 2009, issue 4, pp. 79-81.

10. Metodika nauchno-laboratornoy sluzhby firmy Pall № RFI-LS 073-06 Izmerenie kontsentratsii

aerozoley zhidkosti v gaze pri pomoshchi pilotnoy ustanovki koalestsera gaz/zhidkost'. [Methodology of scientific and laboratory services company Pall № RFI-LS 073-06

measurement of aerosol concentration in the liquid gas through the pilot plant coalescer gas / liquid interface].

11. Istomin, V.A., Stavitskiy V.A., Absalyamova A.H., Klyus V.A., Shchipachev V.B., Kwon V.G. Osobennosti normirovaniya tekhnologicheskikh poter' glikoley na ustanovkakh absorbtsionnoy osushki gaza. Prilozhenie 2.

Metodika opredeleniya kapel'nogo unosa zhidkostis gazom [Features of the valuation process losses of glycol on the absorption of gas dehydration units. Appendix 2.

Method for determining drip liquid entrainment with the gas]. Moscow: Rotaprint "RPI Gazprom", 1997, pp. 43-48.

12. Sbornik nauchnykh trudov. Sovremennye problemy truboprovodnogo transporta gaza [Collection of scientific papers. Modern problems of pipeline gas]. Moscow: "Gazprom"JSC, VNIIGAS, 1998, pp. 219-226.

13. Gazoseparator, Programma i metodika priemochnykh ispytaniy GP 830.00.000, DOAO TsKBN OAO «Gazprom» [Gas separator, program and method of acceptance testing 830.00.000 SE, DOAO CKBN "Gazprom" JSC].

14. Pasport, Izmeritel' unosa zhidkosti GPR420.00.000, DOAO TsKBN OAO «Gazprom» [Passport, entrainment meter GPR 420.00.000, DJSC CKBN OAO "Gazprom"].

15. Avtorskoe svidetel'stvo № 1571461, «Probootbornik gazozhidkos tnoy smesi» [Copyright certificate number 1571461, "sampler gas-liquid mixture"].

16 ГАЗОВАЯ ПРОмЫшЛЕННОСТЬ

УДК 622.691

Строительство подводных траншеи на переходах трубопроводов через водные преграды и торфяники открытым (траншейным) способом с использованием средств гидромеханизации

С.м. штин

к.т.н., доцент, заслуженный работник1

руководитель2

sershtin@vandex.ru

Минтопэнерго СССР, Москва, Россия 2научно-технический центр ЗАО «Завод гидромеханизации», Москва, Россия

Одним из самых ответственных участков при строительстве протяженных участков газопроводов является необходимость строительства подводных переходов через заливы, пойменные участки рек, реки, каналы и торфяники. Для выполнения этих работ, с необходимой технологической точностью и качеством, возникает потребность в специальной строительной дноуглубительной технике.

материалы и методы

Разработка грунтов способом гидромеханизации.

Ключевые слова

газопровод, землеройная техника, подводная траншея, залив, река, торфяник, Российский Речной Регистр, землесосный снаряд траншейного типа, фреза для разработки глинистых грунтов, фреза для разработки торфяных грунтов, специальный земснаряд — экскаватор, техногенная авария

При строительстве протяженных участков газопроводов возникает необходимость строительства подводных траншей при переходах трубопроводов через заливы, реки, каналы и торфяники. Выполнение этих строительных работ регламентируется сводом правил, разработанных ассоциацией «Высоконадежный трубопроводный транспорт», РАО «Газпром», АО «Роснефтегазстрой», АО «Подводтрубо-проводстрой», АО «ВНИИСТ».

Свод правил приводит с необходимой полнотой рекомендуемые в качестве официально признанных и оправдавших себя на практике положения, применение которых позволяет обеспечить соблюдение обязательных требований строительных норм, правил, стандартов и способствует удовлетворению потребностей общества.

Нормативные документы основываются на современных достижениях науки, техники и технологии, передовом отечественном и зарубежном опыте проектирования и строительства, учитывать международные и национальные стандарты технически развитых стран.

В правилах предусматривается использование строительных и специальных материалов и конструкций, оборудования и арматуры только гарантированного качества и обеспечение высокого качества выполнения всего комплекса строительно-монтажных процессов, надежности подводных переходов через водные преграды и торфяники.

Траншейный способ прокладки (открытый) через водные преграды является

наиболее технологически сложным этапом и состоит в укладке газопровода в подводные и береговые траншеи, которые разрабатываются землеройной техникой в условиях болот, заболоченных участков трассы, в руслах рек. Траншеи при переходе через болота, в зависимости от мощности торфяного слоя и водного режима, проходят или непосредственно в торфяном слое, или разрабатывают торф до минерального основания. Технологические сложности возникают и из-за разнотипности русловых процессов рек, сложности и многообразия крупных русловых форм.

Подводные переходы газопроводов через водные преграды проектируются на основании данных гидрологических, инженерно-геологических и топографических изысканий с учетом условий эксплуатации в районе строительства. Учитываются ранее построенные подводные переходы, существующие и проектируемые гидротехнические сооружения, влияющие на режим водной преграды в месте перехода, перспективных дноуглубительных и выправительных работ в заданном районе пересечения газопроводом водной преграды и требований по охране рыбных ресурсов. Решение этих технологических проблем может быть облегчено при использовании специальных землесосных снарядов, предназначенных для траншейной разработки тяжелых глинистых и торфяных грунтов.

Технология разработки подводных траншей земснарядами сочетает в себе выполнение целого ряда технологических операций,

©

Рис. 1 — Общий вид траншейного земснаряда фрезерно-шнекового типа 1 — кормовой поворотный шарнир; 2 — свая напорная; 3 — корпус земснаряда; 4 — напорная линия; 5 — кран консольный; 6 — рубка управления; 7 — рамоподъемная лебедка; 8 — стрела; 9 — грунтозаборное устройство фрезерно-шнекового типа; 10 — тележка напорного свайного хода; 11 — кормовая папильонажная лебедка; 12 — носовая папильонажная

лебедка; 13 — направляющий роульс; 14 —папильонажный трос; 15 — грунтозаборная рама; 16 — свая прикольная; 17 — станция масляная;

18 — напорный трубопровод; 19 — становой трос; 20 — гидроцилиндр изменения угла наклона фрезы

которые выполняются в едином технологическом цикле, и может выполняться с одновременным сбросом грунта на дно реки (водоема) по плавучему пульпопроводу. Возможны разные варианты выполнения строительных работ. Одна траншея разрабатываться землесосным снарядом, а вторая одновременно замываться. Одновременно производится намыв грунта в подводные отвалы или транспортирование его на берег по плавучим и магистральным пульпопроводам. Длина пульпопровода определяются типами земснарядов, дальностью транспортировки грунта, объемами его разработки и другими условиями.

В качестве технических средств, для подводной разработки грунта на переходах трассы газопровода могут использоваться:

• землесосные снаряды различного типа и класса;

• многочерпаковые земснаряды;

• одночерпаковые (штанговые) земснаряды;

• эжекторные установки;

• гидромониторные установки;

• экскаваторы;

• канатно-скреперные устройства (КСУ);

• плавучие буровзрывные установки.

В зависимости от условий производства работ на переходах могут предусматриваться как раздельное использование землесосных, черпаковых земснарядов так и других технических средств или их одновременную работу на объекте в зависимости от технических возможностей земснарядов (осадки, длины рамы рабочего органа), условий судоходства и природоохранных требований.

Выбор и рациональное использование тех или иных технических средств зависят от грунтовых условий, судоходности водной преграды и типов, используемых на переходе грунтораз-рабатывающих механизмов, соответствующих требованиям Российского Речного Регистра. Наибольшую трудность при строительстве подводных переходов представляет разработка грунтов У—У! категории по трудности разработки земснарядами и устройство траншей в обводненных торфяных грунтах.

До настоящего времени отечественные производители землесосных снарядов не предлагали на рынок регистровые землесосные снаряды способные выполнять специальные земляные работы по строительству подводных траншей в указанных условиях. Использование для этих целей, имеющуюся в арсенале дноуглубительную технику — морально и физически устаревшую, порой представляет угрозу, как техногенного характера, так и ставит под угрозу качество выполнения строительных работ.

Землесосный снаряд, представленный на (рис. 1) и предназначенный для траншейной разработки грунтов, может быть исполнен как с электрическим, так и с дизельным приводом и иметь производительность в соответствии с техническим заданием «Заказчика». Земснаряд изготавливается в соответствии с требованием и под наблюдением Российского Речного Регистра. Соответственно он ставится на учет в Бассейновых управлениях и у эксплуатирующих организаций не возникает проблем с возможностью его эксплуатации на водных акваториях. Конструкция земснаряда предусмотрена модульного типа. Каждый модуль при этом изготавливается в транспортных габаритах.

От существующих на сегодняшний день на

рынке землесосных снарядов новый проект отличают только ему присущие технологические особенности.

Земснаряд предназначен для траншейной разработки грунтов. Ширина траншеи за одну проходку определяется общей шириной специального грунтозаборного с соответствующей мощностью приводного устройства с регулируемой частотой вращения режущих фрез.

Одним из основных элементов является грунтозаборная рама земснаряда, оснащенная специальным грунтозаборным устройством фрезерно-шнекового типа с системой гидравлического привода (рис.2).

Шнеко-фрезерный режущий орган рыхлителя, состоящий из двух вертикальных фрез специальной конструкции, предназначен для резания высокопластичных глин. Два вертикально расположенных и синхронно вращающихся навстречу друг другу шнеко-фрезерных модуля, срезают глину и подают ее сверху вниз и снизу вверх в зону всасывания, расположенную в центральной части.

Зона всасывания располагается в центральной части высоты рыхлителя, в пределах размещения консольных криволинейных ножей, являющихся продолжением криволинейных поверхностей шнеков.

Режущие лопасти вращаются в направлении от бортов к центру траншеи, причем для предотвращения заклинивания

между режущими кромками древесных и других включений режущие элементы одного рыхлителя смещены по отношению друг к другу на половину углового шага.

Лопасти рабочих органов оснащены сменными (приварными) режущими элементами в виде стальных отливок усиленных по толщине и имеющих режущие кромки.

Концевой участок всасывающей трубы заканчивается всасывающим наконечником щелевидной формы с приваренным к нему экраном. Экран служит для уменьшения величины просора и как бы планирует основание траншеи.

В случае необходимости разработки траншеи в торфяных грунтах, производится замена грунтозаборного устройства на специальное грунтозаборное устройство, предназначенное для разработки торфяных грунтов (рис. 3).

В конструкции грунтозаборных устройств предусматривается универсальный фланец, который позволяет производить соответствующую замену. Данная конструкция обеспечивает эффективную работу в любых видах торфяных грунтов, как верховых, так и низинных с величиной пнистости до 3%, при этом обеспечивая проходку траншеи до необходимой проектной отметки и шириной за одну проходку 6 м.

Предусмотренная двухконтурная система гидравлического привода обеспечивает

Рис. 2 — Общий вид грунтозаборной рамы землесосного снаряда с грунтозаборным

устройством фрезерно-шнекового типа для разработки глинистых грунтов 1 — грунтозаборная рама; 2 — пешеходный трап для обслуживания грунтозаборного

устройства; 3 — гидравлический двигатель (привод шнекового устройства); 4 — универсальное фланцевое устройство; 5 — режущие фрезы; 6 — защитный кожух; 7 — гидроцилиндр для изменения угла наклона фрезы относительно забоя; 8 — всасывающее устройство; 9 — узел крепления грунтозаборной рамы к корпусу земснаряда; 10 — механизм изменения угла наклона

Рис. 3 — Грунтозаборное устройство фрезерно-шнекового типа для разработки торфяных грунтов

возможность управления фрезерными рыхлителями и системой управления напорного свайного хода земснаряда, который обеспечивает постоянный контакт грунтозаборного устройства с разрабатываемым забоем.

Грунтозаборное устройство для торфяных грунтов состоит из двух горизонтально расположенных шнеков, вращающихся к центру на встречу друг другу. На внешней поверхности шнеков в специальных узлах крепления располагаются режущие ротационные ножи. Определяющее значение для эффективной работы.Вращающиеся шнеки режут торф ротационными ножами, прижимая отделенный торф к лобовой поверхности защитного элип-сообразного экрана (бульдозерного типа). Экран препятствует всплытию торфа и выносу за пределы грунтозаборного устройства, а также регулирует направление потока в сторону всасывающего устройства.

При такой компоновке грунтозаборного устройства обеспечивается наиболее рациональная взаимосвязь скоростей вращения фрез, шнекового питателя, и скоростей всасывания, как по величине, так и по направлению.

Система напорного свайного хода и папи-льонажных лебедок обеспечивают нахождение и перемещение земснаряда по траншее.

При траншейном способе работ продвижение земснаряда вперед вдоль прорези осуществляется при движения земснаряда за счет движения напорной каретки вдоль приколотой сваи. Остальные лебедки в количестве 4 шт. служат для удержания снаряда на оси разрабатываемой траншеи. Для отвода его назад и для перевода на соседнюю, очередную для разработки траншею.

При внедрении автоматизированных сит-сем управления в конструкции землесоных снарядов появляется возможность регулирования гидромеханических характеристик всей гидротранспортной системы по величине отклонения расходной концентрации твердой фазы от расчетных номинальных значений.

Приняв плотность пульпы за управляющий параметр можно ее использовать для создания системы автоматического регулирования всей гидротранспортной системы земснаряда.

В соответствии с современным пониманием конструкции землесосного снаряда, на земснаряде имеется три технологические точки, работа которых оказывает влияние на плотность пульпы: 1) скорость вращения режущих ножей грунтозаборного устройства с обеспечением постоянного контакта с забоем; 2) скорость перемещения напорной тележки напорного свайного хода; 3) частота вращения рабочего колеса землесосного агрегата.

Реализация системы регулирования осуществляется по следующей принципиальной схеме (рис. 5).

Основными элементами системы управления являются индукционный расходомер 16; радиоизотопный плотномер 13; вторичный сумматорно— преобразовательный прибор, выполненный в виде микропроцессора 14; тахогенератор или тиристорный преобразователь частоты 17.

Система работает следующим образом: исходный поток пульпы формируется за счет разрушения торфяного массива грунтоза-борным устройством фрезерно— шнекового типа, образуя смесь торфа и воды (торфяную пульпу). Привод грунтозаборного устройства

осуществляется гидродвигателем, что обеспечивает возможность регулирования частоты вращения шнеков. Грунтозаборное устройство также оснащается системой гидроцилиндра и кренометра, которые обеспечивают необходимый угол наклона грунтозаборного устройства к забою для обеспечения плотного контакта.

Приготовленная пульпа поступает в центробежный насос по всасывающему трубопроводу.

На напорном трубопроводе 6 установлен радиоизотопный плотномер 13 типа ПР-2 или ПЖР (гамма-консистометр с элементом гамма излучения Со60) и вторичный

преобразователь 14, фиксирующий интенсивность величины поглощения гамма-излучения и преобразующий значение плотности гидросмеси в соответствующее значение силы тока. Усиленный сигнал управления поступает по линиям связи 15 в сумматор-преобразователь 14. Сюда же поступает сигнал от индукционного расходомера 16, установленного на нагнетательном участке напорного трубопровода 6. Обработанный и преобразованный в соответствии с функцией 5 сигнал поступает на вход тахогенератора или высокочастотного преобразователя 17, подключенного к асинхронному электродвигателю 8 и модулирует требуемую частоту вращения

Рис. 4 — Напорный свайный ход с гидравлическим приводом 1 — направляющий блочок; 2 — ванты; 3, 6 — портал для удержания сваи в вертикальном положении; 4 — прикольная свая; 5 — фрикционный свайный захват; 7 — горизонтальный гидроцилиндр, движение штока которого обеспечивает движение свайной каретки; 8 — конусная закльная часть (наконечник сваи); 9 — катки для передвижения напорной аретки; 10 — корпус каретки (подвижный копер); 11 — гидроцилиндр подъема и опускания сваи

Рис. 5 — Схема регулирования гидротранспортной системы землесосного снаряда по управляющему параметру плотность пульпы 1 — минеральные подстилающие грунты; 2 — защитный слой; 3 — торфяной забой; 4 — грунтозаборное устройство фрезерно-шнекового типа; 5 — всасывающий трубопровод; 6 — напорный трубопровод; 7 — центробежный насос (землесос); 8 — главный двигатель; 9 — землесосный снаряд; 10 — напорная свая напорного свайного хода; 11 — прикольная свая; 12 — гидравлический привод напорного свайного хода; 13 — радиоизотопный плотномер (ПР-2); 14 — вторичный сумматорно - преобразовательный прибор; 15 — линии связи систем управления; 16 — индукционный расходомер; 17 — тахогенератор; 18 — бортовой компьютер; 19 - электрическая схема земснаряда; 20 — гидравлическая насосная станция; 21 — плавучий пульпопровод; 22 — прибор измерения скорости движения торфяной пульпы в трубопроводе на термоанемометрической основе

ротора и соответственно рабочего колеса насоса, соединенного с электродвигателем через приводной вал 22. Преобразованный сигнал также может поступать на гидравлическую насосную станцию 20 для изменения скорости вращения шнеков грунтозаборного устройства и скорости передвижения каретки напорного свайного хода.

На напорном трубопроводе устанавливается прибор для замера скорости движения торфяной пульпы 22. Установка настоящего прибора служит обеспечением основного правила движения пульпы в трубопроводе, что средняя скорость течения гидросмеси совпадает с критической скоростью потока, т. е.: Vcp z vkp.

Команды регулирования осуществляются через бортовой промышленный компьютер типа РРС-3120-RGAE с адаптером PS-DC19-L157E, жестким диском SQFMSATA 820 16G-S8C, драйвером для Windows Embedded Compact 7 (WinCE 7.0), расположенный в рубке управления.

Итоги

Повышение эффективности и экологической безопасности при строительстве газопроводов в местах переходов через водные преграды.

Выводы

1. Использование землесосных снарядов траншейного типа обеспечивает выполнение строительства подводных переходов газопроводов через водные преграды на высоком технологическом уровне как в высокопластичных глинистых грунтах, так и в обводненных торфяных грунтах без необходимости предварительного осушения.

2. Использование землесосных снарядов для разработки траншей в обводненных торфяных грунтах позволяет значительно ускорить сроки строительства газопроводов.

3. Конструкция землесосного снаряда траншейного типа соответствует современному пониманию землесосостроения.

4. Внедрение систем автоматического управления производительностью земснаряда значительно повышает эффективность выполнения строительных и добычных работ.

Список используемой литературы

1. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Минстрой РФ, 1997.

2. ВСН 004-88.Строительство магистральных трубопроводов. Технология и организация. Миннефтегазстрой, 1989.

3. Демьянов С.Е. Повышение эффективности

грунтовых насосов гидротранспортных систем на горных предприятиях регулированием режимов их работы. Санкт-Петербург: Государственный Горный Институт имени Г.В. Плеханова. 2010.

4. Штин С.М., Гурьев Б.Г., Цурган Ф.П., Фридман М.М., Хорьков Б.В. Патент на изобретение №2001999 от 30.10.93. Грунтозаборное устройство для разработки илистых грунтов. Государственный Реестр изобретений. 1993.

5. Штин С.М., Вовк В.С., Кочурков М.И, Крас-нопольский И.В., Липский И.В., Огородников С.П., Сладков В.Б., Шаповалов Н.А. Государственный Реестр изобретений. 1999.

6. Штин А.М., Штин С.М. Патент №103819 от 27.04.11 на полезную модель: Широкозахватное фрезерно-шнековое грунтозаборное устройство землесосного снаряда для разработки торфяных грунтов. Государственный Реестр Полезных моделей Российской Федерации. 2011.

7. Штин С.М. Энергетический баланс торфяной гидротранспортной Системы // Гидротехническое строительство. 2013.№4. С. 42-45.

8. Штин С.М. Использование торфов Западной Сибири в энергетических целях на основе применения гидромеханизированных технологий // Экспозиция Нефть Газ.2013. №5. C. 134-138.

ENGLISH

GAS INDUSTRY

Construction of underwater trenches for pipelines crossing water obstacles and open peatlands (trench) method with the use of jetting

Authors:

Sergey M. Shtin — doctor of science, ph.d., associate professor, honored worker1, head2; shtin@hydromec.ru

1ministry of energyof the USSR, Moscow, Russian Federation

2research and development Center JSC"Plantjetting", Moscow, Russian Federation

UDC 622.691

Abstract

One of the most important sites in the construction of stretches of pipelines is necessary to build underwater crossing creeks, flood plains, rivers, canals and peatlands. To perform these operations with the necessary technological precision and quality there is a need in the special construction dredging equipment.

Materials and methods

Development of soils hydromechanization method.

Results

Improving the efficiency and environmental

safety in the construction of gas pipelines in

the groundwater crossings.

Conclusions

1. Use dredges trench type ensures that the construction of underwater pipeline crossings over water obstacles at a high technological level in highly plastic clay soils and peat soils in wet without prior drying.

2. Use dredges to develop trenches in flooded peat soils can significantly accelerate the timing of construction of gas pipelines.

3. Construction dredge trench type consistent with current understanding dredger structure.

4. Implementation of automated performance management significantly increases the efficiency of the dredger of construction and mining operations.

Keywords

pipeline,

earthmoving equipment, underwater trench bay, river peatlands Russian river register, dredge trench type, cutter development of clayey soils, cutter soil of peat, special dredge — backhoe, man-made accidents

References

1. SNIP 11-02-96. Inzhenernye izyskaniya dlya stroitel'stva. Osnovnyepolozheniya [Engineering survey for construction. Key provisions]. RF Ministry of Construction, 1997.

2. VSN 004-88. Stroitel'stvo magistral'nykh truboprovodov. Tekhnologiya i organizatsiya [Construction of pipelines. Technology and Organization]. Minneftegazstroi, 1989.

3. Dem'yanov S.E. Povyshenie effektivnosti gruntovykh nasosov gidrotransportnykh sistem nagornykh predpriyatiyakh regulirovaniem rezhimovikhraboty [Improving the efficiency of hydropumps groundwater systemsin minesregulation of

their operation modes].St. Petersburg: State Mining Institutenamed after GVPlekhanov. 2010.

4. Shtin S.M., Sasha B.G., Tsurgan F.P., Friedman M.M., Ferrets B.V. Patent №2001999 from 30.10.93 . Gruntozabornoe ustroystvo dlya razrabotki ilistykh gruntov [Dredge to develop silty soils. State Register of Inventions]. 1993.

5. Shtin S.M., Vovk V.S., Kochurkov M.I, Krasnopol'skiy I.V., Lipskiy I.V., Ogorodnikov S.P., Sladkov V.B., Shapovalov N.A. Gosudarstvennyy Reestr izobreteniy [State Register of Inventions]. 1999 .

6. Shtin A.M., Shtin S.M. Patent number 103819 from 27.04.11 utility model :

wide- milling auger dredge dredger for development of peat soils. State Register of Utility Models of the Russian Federation. 2011 .

7. Shtin S.M. Energeticheskiy balans torfyanoy gidrotransportnoy Sistemy [Energy balance peat hydrotransportSystem]. Hydraulic Engineering, 2013,issue 4,pp. 42-45.

8. Shtin S.M. Ispol'zovanie torfovZapadnoy Sibiri v energeticheskikh tselyakh na osnove primeneniya gidromekhanizirovannykh tekhnologiy [Using Western Siberia

peat for energy purposes on the basis of the application of technology hydromechanized]. Exposition Oil Gas, 2013, issue 5, pp. 134-138.