Проектування ППУ-трубопроводів при підземної безканальної прокладці теплових мереж - тов «БРК»

Основні положення при проектуванні теплотрас з труб в ППУ-ізоляції

Безканальної прокладки трубопроводів тепломережі, попередньо ізольованих пінополіуретаном в поліетиленовій трубі-оболонці, необхідно виконувати в непросадних грунтах з природною вологістю або водонасичених і просідаючих грунтах 1-го типу.

Мінімальне заглиблення при безканальної прокладці приймається від 0,5 до 0,7 м від поверхні грунту. Максимальне заглиблення трубопроводу приймається з умови міцності його конструкції. Як правило, заглиблення трубопроводу не повинна перевищувати 3м.

При прокладанні теплових мереж безканальним способом, труби укладаються на піщану основу товщиною не менше 100 мм з піщаної обсипанням не менше 100 мм. Піщану обсипання слід виконувати з піску з коефіцієнтом фільтрації не менше 5 м / сут, що не містить великих включень з гострими крайками, які можуть пошкодити трубу-оболонку трубопроводів. Після засипки пісок повинен бути утрамбований для забезпечення рівномірного тертя між оболонкою трубопроводу і грунтом.

Попередньоізольовані трубопроводи можна прокладати традиційним способом (у каналах, надземне). При надземному прокладанні в якості покривного шару слід використовувати спірально-навивні трубу-оболонку з тонколистової оцинкованої сталі по ГОСТ 14918-80. Попередньоізольовані трубопроводи при прокладці в непрохідних каналах можна укладати на суцільному підставі з піску (для трубопроводів діаметром до 400 мм) або на ковзних опорах (для трубопроводів великих діаметрів). На ділянках прокладки трубопроводів в прохідних і напівпрохідних каналах довжиною до ЗО м допускається прокладання на ковзних опорах. При реконструкції теплових мереж можливе укладання ізольованих трубопроводів в існуючий непрохідний канал із засипанням останнього піском.

Надземна і безканальної прокладка теплових мереж по території дитячих дошкільних, шкільних та лікувально-профілактичних установах не допускається.

У разі прокладання попередньо ізольованих трубопроводів в місцях що піддаються динамічним навантаженням (що перевищує 5.0 т / вісь), на висоті не менше ЗО см над поверхнею трубопроводу необхідно укласти залізобетонну плиту, або трубопровід прокласти в захисних трубах або залізобетонних каналах.

На відстані 30 см над трубопроводом тепломережі необхідно прокласти попереджає (сигнальну) стрічку.

Основні визначення при проектуванні трубопроводів з труб в ППУ-ізоляції

Розрахунковий ділянку - це прямолінійний відрізок трубопроводу, межами якої служать природні компенсатори або нерухомі опори (при необхідності).

При нагребаніі трубопроводи теплових мереж знаходяться під тиском грунту, яке заважає їх тепловому подовженню. Проектовану тепломережа можна розбити на відокремлені ділянки так, що температурні подовження кожної ділянки не вплинуть на сусідні. Це дає можливість робити розрахунок окремо взятого ділянки незалежно від роботи поруч розташованих.

При нагріванні прямого ділянки трубопроводі безканальної прокладки, засипаного грунтом, кінці якого закінчуються компенсатором, виникає нерухома точка, яка не має переміщень, від якої труба розширюється в рівні сторони. Ця точка отримала назву умовної нерухомої опори. Немає ніякої необхідності встановлювати в цьому місці реальну нерухому опору.

Максимальна довжина Lм - це максимально можливу відстань між умовно нерухомою опорою і компенсатором, при якому осьове напруження в сталевій трубі не перевищує допустимої (про доп).

Допустиме осьове напруження (Одоп), МПа, трубопроводів:

  • з нізколігірованних сталей 17Г1С, 17Г1Су ГОСТ 19281-150;
  • з сталей Ст2О ГОСТ 1050- 150;
  • з сталей ВСТ Зсп4-5 ГОСТ 380 - 130.

    • Максимальна довжина (Lм), м, прямого відрізка трубопроводу визначається за формулою:

    S - площа поперечного перерізу стінки сталевої труби, мм 2;

    F - сила тертя між грунтом і трубою-оболонкою, Н / м.

    Сила тертя між грунтом і трубою оболонкою виникає внаслідок тиску грунту на зовнішню поверхню труб. За рахунок сил тертя частково компенсуються температурні подовження, які виникають в трубопроводах безканальної прокладки при збільшенні температури теплоносія.

    Сила тертя між грунтом і трубопроводом діюча на одиницю довжини трубопроводу (тобто на один метр), визначається за формулою 2.2.

    D - зовнішній діаметр поліжтіленовой труби-оболонки, м;

    h - відстань від поверхні грунту до осі трубопроводу, м;

    # 961; - щільність грунту, кг / м 3;

    μ - коефіцієнт тертя;

    Ко - калібрувальний коефіцієнт;

    q - прискорення вільного падіння, м / с 2.

    Сила тертя F, площа поперечного перерізу стінки труби S, максимальна довжина Lм при h = 1.0м приведена в таблиці нижче:

    Умовний діаметр труби, мм

    Зовнішній діаметр труби dy. мм

    Товщина стінки трубиm # 948; ст. мм

    Внутрішній діаметр труби dвн. мм

    Діаметр труби-оболонки Dzp. мм

    Сила тертя F, Н / м

    Площа поперечного перерізу стінки труби Sст. мм 2

    (На яких компенсація температурних розширень не потрібно)

    У розрахунку прийнято: h = 1,0 м, p = 1800кг / м3, Ко = 0,5, = 04, g = 9,8 м / с, При h> 1,0 відстань Lм зменшується пропорційно глибині закладення трубопроводу.

    Для забезпечення міцності трубопроводу, довжина прямих відрізків не повинна перевищувати 2Lм, причому в центрі прямого ділянки подовження # 8710; I = 0, і тут виникає умовна нерухома опора, де трубопровід фіксується, а на його вільних кінцях з'являється подовження # 8710; I.

    Температурне подовження. м, ділянки трубопроводу довжиною (L) м, засипаного грунтом, визначається за формулою 2.3.

    Т - розрахункова температура теплоносія, о С;

    Tо - температура зовнішнього повітря при монтажі трубопроводу, о С (мінімальна температура зовнішнього повітря, при якій допускається здійснювати монтаж трубопроводів = 10 о С);

    # 945; - коефіцієнт лінійного розширення сталевої труби (# 945;), 1 / о С

    для сталей 17 Г1С, 17 Г1Су для діапазону температур:
  • від 0 до 100 ° С = 1.2 х 10 -5;
  • від 0 до 150 ° С = 1.37 х 10 -5.
    • для сталей Ст20, ВСТ 3СЛ 4-5 для діапазону температур:
  • від 0 до 100 ° С = 1.18 х 10 -5;
  • від 0 до 150 ° С = 1.25 х 10 -5.

    • Е - модуль поздовжньої пружності сталевої труби з урахуванням впливу температури. Еt = 0.24 х 106 Н / мм 2.

    Якщо довжина прямої ділянки становить більше 2Lм, слід передбачати на цій ділянці додаткову компенсацію за рахунок природних кутів повороту.

    Компенсація температурних подовжень за рахунок природних кутів повороту

    Компенсація температурних подовжень трубопроводів здійснюється за рахунок природних змін напрямку траси за допомогою кутів повороту Г-образної, Z-образної і П-подібної форми. Для самокомпенсации Г-образних ділянок трубопроводів теплових мереж використовуються зміни напрямку траси під кутом від 45 ° до 90. °

    У разі необхідності можна використовувати естественною компенсацію під кутом менше 45 °.

    При цьому для уникнення неприпустимого зростання напружень можливе застосування інших варіантів компенсації.

    Довжина плеча компенсації DSМ (рис.2.3) Г-подібної форми компенсації визначається за формулою 2.4. або по монограмі 2.3.1

    де Dн - зовнішній діаметр сталевої труби, м

    Довжина плеча компенсації DS, м, Z - подібної форми визначається за формулою 2.5 або по монограмі 2.3.2.

    де # 931; # 8710; I - сумарний подовження ділянок трубопроводів # 8710; l1 і # 8710; l2 при Z-образній формі компенсації, м. Визначається за формулою 2.5.1

    де # 8710; l1 - температура подовження трубопроводу, засипаного грунтом, довжиною l1;

    # 8710; l2 - температура подовження трубопроводу, засипаного грунтом, довжиною l2;

    Довжина плеча компенсації DS2. м, ділянок трубопроводів довжиною (I1) і (I2) обчислюється за формулою 2.6.

    Довжина плеча компенсацііDS1. м, (рис. 2.5). П - подібної форми компенсації визначається за формулою 2.7 або по монограмі 2.3.3.

    де # 931; # 8710; I - сумарний подовження ділянок трубопроводів # 8710; l1 і # 8710; l2 при П-образній формі компенсації, м. Визначається за формулою 2.5.1

    Довжина плеча компенсації DS3. м, обчислюється за формулою 2.8.

    Довжина полички DS2 дорівнює подвійній довжині стандартного відведення.

    У місцях компенсації температурних подовжень трубопроводів, засипаних грунтом за рахунок природних кутів повороту, застосовуються амортизуючі прокладки. Як амортизувальних прокладок використовуються мати теплозвукоізоляційні зі спіненого поліетилену. Товщина матів повинна бути не менше подвійної величини розрахункового теплового подовження. Амортизуючі прокладки повинні встановлюватися на 2/3 довжини плеча компенсації. Їх висота повинна перевищувати діаметр поліетиленової труби-оболонки на менш ніж на 100 мм.

    При розрахунковому тепловому подовженні до 15 мм амортизуючі прокладки можна не встановлювати.

    Вище було розглянуто так званий холодний метод компенсації, тобто використання природних кутів повороту із забезпеченням теплових деформацій в грунті.

    Існує ще один спосіб компенсації температурних подовжень - це попередній нагрів трубопроводів теплових мереж. Сутність цього методу полягає в нагріванні трубопроводів в період будівництва до середньої температури їх експлуатації, потім в нагрітому стані проводиться зворотна засипка піском трубопроводів. Це дозволяє знизити напругу в трубопроводах, зменшити їх деформацію і прийняти більш економічне рішення.

    Практика використання методу проектування і монтажу трубопроводів з попереднім нагріванням показала, що цей спосіб виробництва робіт вимагає точного дотримання технологічної карти монтажу, будь-які, незначні відхилення від технології призводять до небажаних наслідків. Тому цей метод не отримав широкого поширення на нашому підприємстві.

    Г - образна форма компенсації

    Довжина плеча компенсації (DS) в залежності від подовження (# 8710; I)