СПОСОБ УСТАНОВКИ НЕПОДВИЖНОЙ ОПОРЫ В ПРОЕКТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РЕГУЛИРОВКИ ВЫСОТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
METHOD TO INSTALL FIXED SUPPORT INTO DESIGN POSITION WITH POSSIBILITY TO ADJUST HEIGHT POSITION IN PROCESS OF OPERATION

Изобретение относится к области строительства надземных трубопроводов и может быть использовано при устройстве опор трубопровода в сложных геологических условиях, например в условиях вечной мерзлоты.
Неподвижные опоры устанавливают для обеспечения поглощения линейных удлинений трубопровода при температурных перепадах транспортируемой среды и изменении давления. Они обеспечивает фиксацию трубопровода в течение расчетного срока службы опоры с учетом повышенных нагрузок, возникающих в случае просадки соседних подвижных опор.
Заявляемый способ установки опор применяется при разделении трубопровода на термокомпенсационные блоки, внутри которых происходит компенсация температурных деформаций трубопровода, при этом неподвижные опоры устанавливают заявляемым способом в начале и в конце термокомпенсационного блока. Опоры неподвижные, устанавливаемые заявляемым способом, применяют при прокладке вновь строящихся и реконструкции магистральных надземных трубопроводов любых диаметров и с любым номинальным давлением.
Из уровня техники известно достаточное количество различных видов неподвижных опор, а также способов их монтажа на месте эксплуатации.
Довольно простым конструктивно представляется «устройство поддержки трубопроводов» по патенту СА 1232255, выполненное с возможностью корректировки положения трубопровода по высоте. Опора выполнена в виде массивного плоского основания, к которому вертикально закреплена стойка, выполненная в виде стержневого элемента. К стойке посредством скобы закреплена труба. Скоба имеет болтовое крепление и, при необходимости корректировки ее положения, может быть смещена вместе с трубой по стойке верх или вниз.
Устройство для поддержки трубопроводов с возможностью регулировки положения трубопровода по высоте может быть использовано для небольших диаметров трубопровода (до 325 мм) и неприменимо для магистральных трубопроводов.
Возможность изменения проектного положения опоры трубопровода предусмотрена также в патенте на полезную модель CN 201884792. Полезная модель относится к опоре трубопровода, который включает в себя верхнюю опору и нижнюю опорную штангу. Трубопровод размещают на верхней опоре, располагая его на поперечных штангах. Вертикальные опоры, жестко закрепленные к нижней опорной штанге, выполнены полыми, при этом внутри них размещены стержни с резьбой, за счет выкручивания которых осуществляют регулировку положения опоры по высоте. Механизм перемещения скрыт от внешних воздействий, что способствует возможности эксплуатации такого устройства практически в любых климатических условиях. Кроме того, устройство содержит минимальное количество разъемных соединений, что также способствует долговечности крепежа устройства. Трубопровод свободно размещен на верхней опоре, что обеспечивает возможность применения этой опоры для трубопроводов различного диаметра.
Способ изменения высотного положения данной опоры достаточно трудоемкий, так как стержни с резьбой постоянно находятся под нагрузкой от веса трубопровода с транспортируемым продуктом, при этом для регулировки положения стержни нужно разгрузить, следовательно, требуется приподнять трубопровод грузоподъемными механизмами для обеспечения возможности такой регулировки.
Известен также патент РФ на полезную модель №64315, на регулируемую опору трубопровода, содержащую основание и ложемент, при этом опора снабжена симметрично расположенными на основании клиньями, связанными между собой винтовой парой, с возможностью свободного хода по поверхности основания, а ложемент трубопровода опирается на планки и ребра, при этом ребра соединены с планками под прямым углом, а планки установлены на наклонные поверхности клиньев. Перед установкой опоры трубопровод приподнимают и фиксируют. Опору освобождают от монтажного болта для транспортировки. На бетонную колонну или сваю устанавливают основание со сведенными клиньями в среднем положении. При помощи винтовой опоры разводят клинья и устанавливают на наклонные поверхности клиньев планками ложемент. Выставляют ложемент под трубопровод так, чтобы опорная поверхность прокладки на ложементе была параллельна наружной поверхности трубопровода. Затем опускают трубопровод, предварительно смазав поверхности планок, клиньев и резьбу винтов смазкой.
Известен способ установки и корректировки положения опоры трубопровода, описанный в патенте РФ №2335685 на изобретение «регулируемая опора трубопровода с обратной связью». Изобретение может быть использовано при сооружении самокомпенсирующихся надземных магистральных трубопроводов. Магистральный трубопровод и ложемент его опоры снабжаются двумя вибродатчиками. При этом на магистральном трубопроводе устанавливается датчик деформаций. Система обратной связи подает команду на подъем ложемента в том случае, если сигналы с вибродатчиков будут различными. Подъем ложемента магистрального трубопровода прекращается по сигналу с датчика деформаций.
Данное устройство и способ контроля его положения проблематично применить в условиях вечной мерзлоты и критически низких температур в районах Крайнего Севера, ввиду возможности выхода из строя датчиков.
Наиболее близким по технической сущности является способ, реализуемый при эксплуатации регулируемой винтовой силоизмерительной опоры трубопровода, выполненной по патенту РФ на полезную модель №85974. Опора содержит ложемент, соединенный гайками через подвижно-силовые весоизмерительные механизмы в стойках на основании и регулирующие устройства, выполненные в виде гаечно-резьбовых соединений, при этом подвижно-силовые механизмы выполнены в виде винтовых домкратов, а регулирующие устройства - в виде подъемных винтов домкратов, а в качестве силоизмерительных устройств используют силоизмерительные датчики с аналоговым выходом, установленные под основанием домкратов.
Способ изменения высотного положения данной опоры достаточно трудоемкий, так как стержни с резьбой постоянно находятся под нагрузкой от веса трубопровода с транспортируемым продуктом, при этом для регулировки положения стержни нужно разгрузить, следовательно, требуется приподнять трубопровод грузоподъемными механизмами для обеспечения возможности такой регулировки, что реально осуществить только для трубопроводов небольшого диаметра.
Задачей заявляемого технического решения является обеспечение возможности точной настройки проектной высоты опоры трубопровода и ее угла наклона при монтаже трубопровода, возможности корректировки высотного положения трубопровода во время его эксплуатации.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении устойчивости, прочности и неподвижности конструкции, находящейся под высокими нагрузками, что обеспечивает возможность изменения и корректировки высотного положения опоры трубопровода.
Поставленная задача решается тем, что в способе установки неподвижной опоры в проектное положение с возможностью регулировки трубопровода по высоте в процессе эксплуатации, согласно техническому решению, последовательно размещают и жестко закрепляют катушку опоры трубопровода на двух опорных осях, представляющих собой балки, поперечно расположенные и установленные в рамах опоры с возможностью перемещения вместе с катушкой опоры. После этого размещают под каждой опорной осью подвижно-силовые механизмы, посредством которых осуществляют подъем или опускание катушки вместе с опорными осями на проектную высоту, обеспечивая при этом соответствие угла наклона катушки проектному значению, а затем фиксируют достигнутое проектное положение посредством закрепления опорных осей в рамах на проектной высоте с помощью регулировочных пластин и соответствующем проектном значении угла наклона катушки, приваривают торцы катушки опоры к трубопроводу. Заявляемый способ используют также и для регулировки положения неподвижной опоры по высоте в процессе ее эксплуатации, при этом сначала ослабляют фиксацию опорных осей в рамах опоры, размещают под каждой опорной осью подвижно-силовые механизмы, посредством которых осуществляют подъем или опускание катушки вместе с опорными осями на проектную высоту, обеспечивая при этом сохранение расчетного угла наклона катушки, после чего также фиксируют достигнутое проектное положение посредством закрепления опорных осей в рамах с помощью регулировочных пластин. Заявляемый способ реализуют для неподвижной щитовой опоры, включающей катушку опоры и четыре рамы опоры. Катушка опоры представляет собой снабженную внешним кожухом и слоем теплоизоляции трубу с закрепленной на ней в центральной части внутренней обечайкой, к которой жестко присоединены ребра жесткости. Каждая рама опоры представляет собой несущую жесткую сварную конструкцию и предназначена для передачи веса и нагрузки трубопровода на ростверк свайного фундамента и размещения узлов регулировки проектного положения опоры по высоте и углу наклона. Рамы включают вертикально ориентированные щиты, закрепленные к горизонтальным подрамникам посредством болтового соединения, при этом в щитах, с возможностью поступательного перемещения по направляющим, установлены упоры осей, в которых размещены опорные оси. Опорные оси снабжены ребрами жесткости, посредством которых они закреплены к катушке опоры. Для закрепления опорных осей используют наборы регулировочных пластин, размещаемые на сменных упорах под опорными осями, и регулировочные винты, установленные в верхние упоры над опорными осями, а в качестве подвижно-силовых механизмов используют гидравлические домкраты. При установке опоры неподвижной в проектное положение между рамами, размещенными по одну сторону трубопровода, устанавливают съемный транспортировочный упор. При регулировке проектного положения неподвижной опоры катушку опоры перемещают на величину прогнозируемого пучения (просадки) грунтов под свайным основанием опоры. При установке опоры неподвижной в проектное положение при установке угла наклона опоры под одной опорной осью добавляют набор регулировочных пластин, а под другой опорной осью изымают набор регулировочных пластин, при этом толщины наборов пластин добавляемых и изымаемых пластин соответствуют друг другу. При установке опоры для обеспечения ее электроизоляции от свайного фундамента между щитами и подрамниками размещают диэлектрические прокладки, а болтовые соединения щитов с подрамниками электроизолированы втулками и шайбами из диэлектрического материала. Рамы снабжены боковыми упорами, обеспечивающими передачу осевых нагрузок от трубопровода к свайному фундаменту через диэлектрические прокладки
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 представлен схематичный вид сбоку на неподвижную опору трубопровода, выполненную с обеспечением возможности регулировки ее высотного положения.
На фиг. 2 представлен вид спереди на неподвижную опору трубопровода, выполненную с обеспечением возможности регулировки ее высотного положения.
На фиг. 3 представлен схематичный вид сбоку на неподвижную опору трубопровода, посредством использования которой реализуется заявляемый способ, при этом трубопровод расположен под уклоном к плоскости ростверка.
На фиг. 4 представлен вид на механизм регулировки, с помощью которого реализуют заявляемый способ.
Позициями на чертежах обозначены:
1) катушка в сборе с теплоизоляцией опоры и внешним кожухом;
2) труба;
3) боковой упор;
4) пор оси;
5) рама опоры;
6) подрамник;
7) сменный упор;
8) регулировочные пластины;
9) верхний упор;
10) регулировочный винт;
11) опорная ось;
12) ростверк;
13) гидравлический домкрат;
14) съемный транспортировочный упор;
15) болтовое соединение с диэлектрическими втулками и шайбами;
16) диэлектрические прокладки.
Заявляемый способ реализуют при установке и эксплуатации неподвижной щитовой опоры. Опора состоит из следующих основных узлов и деталей:
- катушка с теплоизоляцией 1, выполненная с возможностью приварки к трубопроводу, состоящая из трубы 2 с закрепленной на ней в центральной части внутренней обечайкой (путем сварки или болтового соединения), к которой жестко приварены ребра жесткости. Внутренняя обечайка выполнена из одного вальцованного листа, сваренного в трубу, и приварена к трубе катушки кольцевыми швами. В случае применения болтового соединения катушки с обечайкой, последняя состоит из двух цилиндрических ложементов с разъемом по оси трубопровода. В качестве теплоизоляции катушки используют негорючее пеностекло. Снаружи катушка покрыта внешним кожухом, выполненным из оцинкованного листа. Под внешним кожухом в нижней части катушки закреплены поперечно ориентированные опорные оси 11, представляющие собой балки, дополнительными ребрами жесткости соединенные с нижней частью катушки;
- четыре рамы опоры 5, каждая из которых представляет собой несущую жесткую сварную конструкцию и предназначена для передачи нагрузки от трубопровода на ростверк свайного фундамента и регулировки проектного положения опоры по высоте и углу наклона. Рама состоит из вертикально ориентированного щита, укрепленного на горизонтальном подрамнике 6 и снабженного ребрами жесткости. В центральной части щита с возможностью перемещения по направляющим размещен упор оси 4, представляющий собой стальной лист с центральным отверстием для размещения опорной оси;
- к рамам посредством болтового соединения установлены верхние упоры 9, в которые размещены регулировочные винты 10, обеспечивающие фиксацию опорных осей в проектном положении;
- в центральных отверстиях рам размещены сменные упоры 7 и съемные наборы регулировочных пластин 8, предназначенные для регулировки проектного положения опоры по высоте и углу наклона;
- на подрамнике и боковых упорах 3 размещены прокладки 16, изготовленные из диэлектрического материала и предназначенные для электрической изоляции опоры от ростверка и свайного фундамента.
Установку опоры неподвижной (монтаж) производят в следующей последовательности.
Опору транспортируют к месту эксплуатации в сборе, с опорными осями, закрепленными в рамах. Опору устанавливают на предварительно подготовленный ростверк 12 свайного фундамента. Между двумя рамами, расположенными по одну сторону трубопровода, устанавливают съемный транспортировочный упор 14, который убирают после установки опоры на ростверк. Между щитом рамы опоры и подрамником укладывают электроизолирующие прокладки, а крепление щита и подрамника осуществляют с помощью болтового соединения 15, выполненного через электроизолирующие втулки, с применением электроизолирующих шайб, при этом электроизолирующие прокладки, электроизолирующие шайбы и электроизолирующие втулки выполнены, например, из фторопласта, обеспечивающего электроизоляцию опоры сопротивлением не менее 100 кОм. После установки опоры на ростверк свайного фундамента и фиксации одного подрамника к ростверку (сварными прихватками или струбцинами) производят установку вертикального угла наклона опоры (при необходимости) и настройку высотного положения опоры следующим образом: под опорные оси устанавливают подвижно-силовые механизмы, обеспечивающие возможность поднятия катушки опоры. В качестве таких механизмов могут быть использованы гидравлические домкраты 13, попарно устанавливаемые под каждую ось опоры. Винты регулировочные, прижимающие опорные оси, ослабляют, обеспечивая возможность вертикального перемещения осей. С помощью гидравлических домкратов поднимают (опускают) опорные оси на расстояние, соответствующее заданному проектному углу и высоте катушки опоры с увеличением до 15 мм. Затем устанавливают (демонтируют) пластины регулировочные на сменные упоры в необходимом количестве, соответствующем расчетному значению. При формировании угла наклона опоры толщина добавляемых пластин под одной опорной осью соответствует толщине удаляемых пластин под другой опорной осью. После завершения комплектации опоры регулировочными пластинами катушку опоры опускают на регулировочные пластины домкратами, при этом второй, не зафиксированный, подрамник скользит по ростверку в случае наличия уклона катушки опоры. Затем винтами сверху фиксируют достигнутое положение катушки опоры. После описанной выше регулировки производят сварку подрамников и ростверка, после чего выполняют приварку катушки опоры к трубопроводу.
Регулировку оси трубопровода (катушки опоры) по высоте проводят в случае просадки (пучения) грунта и необходимости восстановления проектного положения. Для регулировки под опорные оси на подставки устанавливают гидравлические домкраты. Регулировочные винты при этом ослабляют, обеспечивая возможность свободного перемещения опорных осей вместе с упорами осей по направляющим в отверстии рамы. Катушку опоры вместе с опорными осями поднимают. В отверстия рам, на сменные упоры укладывают необходимое количество регулировочных пластин. При этом общая толщина добавляемых пластин на всех четырех сменных упорах одинакова. В случае необходимости понизить уровень размещения катушки опоры, регулировочные пластины, с равной общей толщиной для всех сменных упоров, убирают. После такой регулировки, катушку опоры с опорными осями опускают на регулировочные пластины. Затем винты закручивают для полной фиксации опорных осей в отверстиях рам.