Комбинированная технология бестраншейного ремонта трубопроводов оросительных систем на примере Краснодарского края

Актуальность работы. В настоящее время в мелиоративной отрасли эксплуатируются более 90 тыс. км оросительной и около 21 тыс. км водопроводной сети, из которых основную долю составляют стальные трубопроводы. Создание эффективной и надежной закрытой оросительной сети является важнейшим техническим мероприятием, направленным на рациональное использование водных ресурсов и улучшения мелиоративного состояния орошаемых земель.

Л Анализ причин аварий стальных трубопроводов на закрытых оросительных системах Краснодарского края показал, что основной причиной всех повреждений является коррозия металла. Из эксплуатируемых в настоящее время 3290 км металлических трубопроводов закрытых оросительных систем Кубани.

— 2129,7 км требуют ремонта или полной замены.

До настоящего времени рекомендации по технологиям бестраншейного ремонта оросительных систем, не позволяют в значительной степени экономить материальные и трудовые ресурсы. it.

Таким образом, необходимость разработки бестраншейного ремонта мелиоративных трубопроводов, предопределила выбор цели и задач настоящей работы.

Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в совершенствовании комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопроводов.

Достижение этой цели связано с постановкой и решением следующих задач:

— изучить существующие технологии бестраншейного ремонта трубопроводов и предложить эффективную комбинированную технологию;

— разработать способ диагностики технического состояния эксплуатируемых трубопроводов;

— установить технологические параметры устройства для нанесения цемент-но-песчаного покрытияt*.

— провести теоретические исследования по обоснованию рабочего процесса условий движения тороидальных оболочек и технологического рукава;

— обосновать влияние комбинированного покрытия на изменение коэффициента гидравлического сопротивления;

— оценить прочность комбинированного покрытия;

— оценить экономическую эффективность технологии нанесения комбинированного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является логическим завершением многолетних экспериментальных и теоретических исследований, выполненных с 1999 по 2003 г. г. лично автором. Соискатель принимал непосредственное участие в теоретическом обосновании комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопроводов, разработке схем и методологии исследований, закладке и проведении лабораторных и производственных опытов.

Научная новизна:

— обоснована комбинированная технология бестраншейного ремонта мелиоративных трубопроводов, включающая в себя диагностику их технического состояния, нанесение цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода с последующим нанесением технологического рукава, пропитанного эпоксидными смолами.

— разработан способ диагностики технического состояния трубопровода, защищенный патентом РФ № 2 164 321.

— предложен способ облицовки внутренней поверхности новых труб рукавным термопластичным пленочным материалом, защищенный патентом РФ № 2 182 275.

— разработано устройство для нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода.

— разработан способ нанесения защитного покрытия в комбинации с технологическим рукавом на внутреннюю поверхность трубопровода, защищенный патентом РФ № 2 177 102.

Практическая ценность работы. Разработанные технологические процессы, оснастка и оборудование для бестраншейного ремонта трубопроводов позволяют решить проблему повышения надежности функционирования закрытой оросительной сети, снизить затраты материальных и трудовых ресурсов.

Ценность для науки и производства, полученных в диссертации результатов исследований подтверждается их внедрением в производство.

Реализация работы. Внедрение данной комбинированной технологии бестраншейного ремонта трубопроводов проводилось на базе государственного унитарного предприятия «Армавирводкомплекс», г. Армавира Краснодарского края. Применение комбинированной технологии ремонта трубопроводов в сравнении с традиционной, предусматривающей полную замену трубопровода, позволило получить экономический эффект — 1 072 689 руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и получили положительные оценки на научно-практических конференциях, в том числе: на научно-практических конференциях Кубанского государственного аграрного университета «Мелиорация земель, охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» (г. Краснодар, 1998 — 2004 г. г.) — III Региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 15 —16 ноября 2001 года, секция «Электрификация, механизация, строительство и гидромелиорация») — Международной научно-практической конференции, посвященной 60 — летию образования Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии (г. Волгоград, 2−4 февраля 2004 года, научное направление «Инженерные науки»);

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в том числе 3 патента РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 143 наименований и 16 приложений. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, в том числе 11 таблиц, 60 рисунков.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1 Проведенный анализ известных бестраншейных технологий ремонта трубопроводов выявил их недостатки для устранения, которых автором предлагается комбинированная технологии бестраншейного ремонта трубопроводов.

2 Установлены параметры технологического процесса диагностики технического состояния трубопровода, которыми являются интегральные показатели So и S|. Отношение которых выражает коэффициент технического состояния эксплуатируемого трубопровода.

3 Обоснованы технологические параметры устройства для нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода, представленные в виде зависимости скорости движения устройства от диаметра восстанавливаемого трубопровода при разных значениях технологического зазора.

4 Технологический процесс нанесения эпоксидных смол в сочетании с технологическим рукавом необходимо выполнять в два этапа. Первый этап заключается в раскладке технологического рукава, а второй в нанесении защитного покрытия при помощи системы состоящей из двух тороидальных оболочек и защитного покрытия между ними.

5 Получены зависимости для определения начального рабочего давления при нанесении эпоксидных смол и длины раскладки технологического рукава в зависимости от диаметра ремонтируемого трубопровода, причем длина раскладки технологического рукава определяет длину участка трубопровода подлежащего ремонту.

6 В режиме рабочих скоростей от 0,8 м/с до 1,5 м/с различие коэффициента гидравлического сопротивления по длине нового и отремонтированного по предлагаемой комбинированной технологии трубопровода в среднем составляет 2,56%, а различие в потерях напора — 6,96%.

Теоретические расчеты прочности показали, что допускаемое давление для комбинированного покрытия с одним слоем технологического рукава из стеклоткани равно Р = 2,6 МПа.

Экономический эффект от внедрения предлагаемой комбинированной технологии бестраншейного ремонта в государственном унитарном предприятии «Армавирводкомплекс» участка трубопровода диаметром d = 600 мм, длиной 100 м составил 1 072 689 рублей.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. Диагностика технического состояния участка ремонтируемого трубопровода, проводится для выявления мест язвенной коррозии, с последующим выбором способа очистки. При обнаружении на инспектируемом участке мест язвенной коррозии применяются механические виды очистки, если же их нет, применяются гидравлические виды очистки.

2. Для обеспечения технологического процесса нанесения цементно-песчаного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода при скорости движения устройства V = 0,3 м/с необходимо, чтобы значение технологического зазора для диаметра 150 мм составляло 4,2 мм, для диаметра 200 мм — 5,6 мм, для диаметра 300 мм — 8,5 мм, для диаметра 400 мм — 11,3 мм, для диаметра 500 мм —14,2 мм, для диаметра 600 мм — 17 мм, для диаметра 700 мм — 19,9 мм, для диаметра 800 мм — 22,7 мм, для диаметра 900 мм -25,6 мм.

3. Длина участка ремонтируемого трубопровода для диаметров от 150 до 200 мм составляет 50 м, для диаметра 300 мм — 100 м, для диаметров от 400 до 500 мм — 150 м, для диаметра 600 мм — 200 м, для диаметра 700 мм — 250 м, для диаметров от 800 до 900 мм — 300 м. 8.