ДЫМОВАЯ ТРУБА

Полезная модель относится к разделу промышленного строительства, а именно, к направлению контроля за состоянием, поведением промышленных дымовых труб при воздействии ветровых нагрузок.
Актуальность полезной модели определяется тем, что практически все дымовые трубы выработали свой ресурс и могут обрушиться.
Дымовая труба, являясь потенциально опасным высотным сооружением, находится под воздействием ветровых и климатических воздействий.
Эксплуатация дымовых труб часто производится при перекрытом вентиляционном зазоре (между телом бетона и футеровкой), при ассиметрии масс несущего ствола из-за сульфатации бетона в отдельных частях несущего ствола. Указанные факторы приводят к снижению несущей способности дымовой трубы, чрезмерному риску ее обрушения.
Прогнозирование несущей способности трубы можно осуществить на основе анализа колебаний трубы под действием внешних динамических нагрузок, однако система мониторинга за колебаниями трубы в зависимости от ветра отсутствует.
В этой связи для предупреждения обрушения необходимо прогнозировать состояние дымовой трубы, что возможно производить, имея параметры колебаний (деформаций стен трубы в зонах, подвергавшихся сжатию и растяжению) трубы полученные системой мониторинга через заданные интервалы времени.
В качестве прототипа использована конструкция дымовой трубы, состоящей из основания ствола, оголовка и технологического оборудования [Ельшин A.M. Дымовые трубы. - М.: Стройиздат, 2001. - 296 с.].
Недостатком прототипа является отсутствие оборудования, систем позволяющих фиксировать и оценивать параметры прочностного и динамического состояния дымовой трубы с некоторым интервалом во времени.
Такими параметрами являются продольные деформации, напряжения ствола дымовой трубы потенциально наиболее опасного участка, которые отражают как величину, уровень действующих динамических нагрузок -скоростного напора ветра, так и несущих прочностных возможностей ствола, его физического состояния.
Указанный недостаток может быть устранен путем установки на стволе трубы датчиков линейных деформаций поверхности ствола и последующей оценки величин деформаций и напряжений. Ветровая нагрузка, скоростной напор, действующие на ствол трубы, приводят к возникновению растягивающих напряжений со стороны действия и сжимающих - с противоположной стороны, что приводит к деформациям растяжения и сжатия соответственно. Так как при работе в пределах упругих деформаций они пропорциональны действующим напряжением, то замер их величин позволяет получить величины действующих напряжений.
Фиксация деформаций ствола трубы на определенном участке может быть произведена с помощью источника лазерного излучения, отражателя лазерного излучения и приемника лазерного излучения, устанавливаемых на опорных поясах определенного участка ствола и сравнения величин времени прохождения лазерного импульса с предыдущими. Разность времен прохождения будет характеризовать изменение проходимого пути, а следовательно, величину деформации и напряжений.
Конструктивно предполагаемая полезная модель дымовой трубы состоит (рис. 1) из основания (1), ствола (2), оголовка (3) и технологического оборудования (светофорной площадки, лестниц, кабелей освещения и т.д.).
Для решения поставленной задачи на стволе трубы (1) в потенциально опасной зоне на расчетном расстоянии 1 устанавливаются два опорных кольца (7), на одном из которых размещаются источник лазерного излучения (4) и приемник лазерного излучения (6), а на другом отражатель лазерного излучения (5).
ветра
изг
р
сж
Технологический процесс получения информации происходит следующим образом. При функционирующем излучателе (4) лазерный луч от отражателя (5) попадает на приемник (6), проходя путь 2l. Воздействие ветра со скоростью V приводит к появлению изгибающего момента M и ствол трубы деформируется на величину Δl под действием растягивающих σ и сжимающих σ напряжений.
С целью получения полной информации целесообразна установка на несущих поясах (7) четырех групп блоков, функционально связанных между собой излучателя, приемника и отражателя с размещением их на взаимно перпендикулярных осях.
Сигналы, поступающие с приемника, могут быть трансформированы, например:
- в величины максимальных напряжений;
- в вероятностные характеристики возникающих напряжений и т.д.
Сопоставление этих показателей с характеристиками скоростного напора (скорость ветра, его изменение по времени года и суток) позволит получить объективную вероятностную картину прочностного состояния дымовой трубы.
Таким образом, предлагаемая полезная модель дымовой трубы позволяет производить эксплуатационный контроль за параметрами напряжений ствола трубы, замеряя деформации его поверхности и трансформируя величины деформаций в определенную информацию.