Провод-спутник для маркировки полиэтиленовых трубопроводов

Полезная модель относится к средствам для обозначения и дистанционного контроля местоположения подземного трубопровода, в частности к проводу-спутнику, предназначенному для маркировки полиэтиленовых (пластиковых) трубопроводов, и может быть использована в газовой и других областях промышленности, использующих трубы из полиэтилена (пластика) для транспортировки газа и воды.
Из уровня техники известно изобретение (KR101940770B1, дата публикации 21.01.2019). Обнаруживающий провод включает в себя полую проволочную оболочку, множество углеродных волокон с металлическим покрытием, расположенных в проволочной оболочке, и, по меньшей мере, один проводящий металл, расположенный между множеством углеродных волокон с металлическим покрытием. Обнаруживающий провод соединен с заглубленной канавкой, выполненной на внешней окружной поверхности корпуса трубы методом термического расплава для поддержания незащищенного состояния.
Из уровня техники известно также CN213871397 (дата публикации 03.08.2021), которое относится к трубе, которая заглублена в землю и транспортирует, например, воду, газ, электричество и т.д., и которая содержит трубный элемент, изготовленный из полимерного материала, и линию обнаружения металла, которая обладает электропроводностью и выполнена в различных формах в соответствии с типом трубы, чтобы легко определите тип и местоположение заглубленной трубы на земле. В линии обнаружения металла детали обнаружения металла, имеющие определенную ширину, формируются через равные промежутки времени по прямой линии для получения определенного рисунка в продольном направлении элемента трубы.
Из ГОСТ 6323-79 (СТ СЭВ 587-87) «Провода с поливинилхлоридной изоляцией для электрических установок. Технические условия (с изменениями №1, 2, 3, 4)» известен провод установочный ПуВ (ПВ-1), включающий однопроволочную токопроводящую медную жилу и изоляцию из поливинилхлорида (ПВХ). Данный документ является опорным при производстве проводов типа «ПВ1».
Пункт 1.1 ГОСТ 6323-79 определяет марки, наименование, схемы конструкций и преимущественные способы прокладки или монтажа проводов. В данном пункте указано, что провода спутника марки «ПВ1» предназначены для прокладки в стальных трубах, пустотных каналах строительных конструкций, на лотках и др., для монтажа электрических цепей. Таким образом, ГОСТ 6323-79 не допускает монтажа проводов марки «ПВ1» в грунт. Применение провода марки «ПВ1» в качестве провода спутника как средства обозначения полиэтиленовых газопроводов имеет значительное количество критических уязвимостей, которые выражаются в полной потере детекционной функции в среднем в течение первого года эксплуатации. Причина тому, выполнение токопроводящей жилы из медной проволоки класса 1, отсутствие оболочки и выполнение изоляции из ПВХ.
Также известен водопогружной провод (ВПП), состоящий из многопроволочной токопроводящей медной жилы, оболочки и изоляции, выполненной из полиэтилена.
Недостатками указанного провода-спутника является ненадежность обозначения газопровода. Они повреждаются при земляных работах, грызунами. В результате агрессивного воздействия влаги, солей и прочих химических сред происходит разрушение изоляции всего тела проводника, вследствие чего детекционная функция последнего полностью утрачивается в короткий срок. В результате спутник не выполняет свою функцию и требует ремонта.
Другая проблема заключается в том, что срок службы средств и материалов для обозначения трассы полиэтиленовых газопроводов должен быть не менее срока (продолжительности) эксплуатации газопровода, установленного ПД (см. п. 4.3.5 ГОСТ 34715.1-2021).  Срок службы газопроводов из полиэтиленовых труб при расчетах на прочность и устойчивость принимается равным 50 годам (см п. 5.46. СП 42-103-2003), тогда как срок службы известных образцов проводов-спутников, как правило, составляет не более 10 лет, что противоречит правилам СП 42-103-2003. Причиной является особенности конструкции и применяемые производителями материалы, в частности, применение при производстве для изоляции провода ПВХ или полиэтиленов низкой плотности.
Данное решение выбрано в качестве ближайшего аналога.
В целях повышения надежности провода-спутника и доведения срока его службы до требуемого предела согласно СП разработана предлагаемая полезная модель, при использовании которой достигается технический результат, заключающийся в увеличении срока службы изделия в грунте до 50 лет, что значительное превышает срок службы аналога (не более 6 лет).
Технический результат достигается благодаря тому, что в качестве сердечника предложено использовать комбинированную компактированную токопроводящую жилу, состоящую из стальных оцинкованных проволок, оплетенных медными проволоками, а в качестве оболочки - полиэтилен высокой плотности.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 - конструкция провода-спутника, включающая стальной сердечник 1, компактированные медные проволоки 2, изоляцию 3, оболочку 4.
Фиг. 2 (А и Б) - расположение провода-спутника в грунте.
Фиг. 3 - пример использования провода-спутника.
Провод-спутник содержит токопроводящую жилу, изготовленную в комбинированном виде: сердечник 1 из стальных оцинкованных проволок оплетается медными проволоками 2, которые затем компактируются.
Компактированную токопроводящую жилу изолируют высокопрочной полимерной композицией из полиэтилена высокой плотности (940 - 970 кг/м3) либо сшиваемой полиолефиновой композицией 3.
На изолированную жилу накладывается оболочка 4 из полиэтилена с компонентами непереносимыми грызунами, расцветкой, требуемой в зависимости от области применения.
Применение в конструкции комбинированного стального сердечника и изоляции из полиэтилена высокой плотности с повышенными барьерными свойствами на проникновение влаги и солей, и повышенной стойкостью к растрескиванию, позволяет достигнуть более высокую прочность на разрыв при естественном движении грунтов и внешнем механическом воздействии (в т.ч. землеройных машин), за счет чего увеличивается долговечность изделия.
Преимущества заявленной полезной модели показаны в сравнении по основным показателям с аналогами в Таблице 1.
Таблица 1.
-
Провод установочный(ПуВ (ПВ-1))
Водопогружной провод (ВПП)
Заявленная полезная модель
Токопроводящая жила
Медная однопроволочная класс 1
Медная многопроволочная гибкая
Комбинированная,компактированная, гибкая, усиленная
Изоляция
ПВХ
Полиэтилен
Полиэтилен высокой плотности
Оболочка
Нет
Полиэтилен
Полиэтилен
Номинальное рабочее напряжение, В
450
380
500
Диапазон рабочих температур, °С
от -50 до +65
от -40 до +80
от -60 до +80
Сопротивление изоляции*, МОм не менее
5
1 000
1 000
Срок службы в грунте, лет
1
6
50
Предложенное решения позволяет достигнуть более высокую прочность на разрыв при естественном движении грунтов и внешнем механическом воздействии, за счет чего достигается увеличение срока службы провода - спутника в грунте по предложенной конструкции по сравнению с ближайшим аналогом более чем в 8 раз.
Провод спутник используют следующим образом.
Изделие укладывается в грунте (рис. 2) на расстоянии 0.5 м от верха полиэтиленового (пластикового) трубопровода по всей длине трассы с выводом его концов на поверхность. Провод спутник служит так называемым маячком для определения местонахождения трубы. Вывод провода-спутника над поверхностью земли под защитное устройство (например, ковер) предусматривается в специальных контрольных точках, располагаемых на расстояниях не более 4 км друг от друга. Проверка работоспособности провода спутника осуществляется путем прозвонки при помощи трассопоискового оборудования. Один конец провода спутника подключается к генератору, а второй конец заземляется для создания контура. Затем производится трассировка провода спутника по все его протяженности.