Повышение производительности комплекса агрегатов для бестраншейного ремонта трубопроводов способом комбинированного торообразного рукава

• Автор: Азеев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 234 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Термины, сокращения и условные обозначения

Введение

1. Анализ состояния вопроса в области бестраншейного восстановления трубопроводов

1.1. Анализ характеристик и состояния коммунальных трубопроводов водоснабжения и водоотведения

1.2. Классификация и анализ способов бестраншейного восстановления трубопроводов

1.3. Аналитический обзор и классификации оборудования и материалов для реализации способа комбинированного рукава
1.4. Анализ известных результатов исследования в области бестраншейного восстановления трубопроводов способами нанесения покрытий

Выводы по главе 1 и задачи исследования

2. Результаты теоретического исследования

2.1. Постановка общей задачи исследования, её формализация и обоснование возможных путей решения
2.2. Разработка математической модели прочности комбинированного торообразного рукава
2.3. Разработка математической модели процесса работы комплекса агрегатов при бестраншейном ремонте трубопроводов способом комбинированного рукава
2.4. Разработка алгоритма и компьютерной программы выбора оптимальных параметров рукавной технологии и оборудования
2.5. Результаты исследования математических моделей процесса ремонта трубопроводов
2.6. Совершенствование технологии применения комплексов оборудования при нанесении многослойных покрытий
2.7. Совершенствование комплексов оборудования для нанесения композиционых покрытий
Выводы по главе
3. Методика экспериментального исследования
3.1. Задачи, целевые функции, факторы и параметры эксперимента
3.2. Разработка технических требований к стендам для исследования процесса бестраншейного ремонта трубопроводов
3.3. Методика исследования влияния факторов покрытия на его прочность
3.4. Методика получения зависимости скорости пропитки тканевой оболочки комбинированного рукава полимерным составом от количества в ней слоев ткани и величины гидростатического давления состава в ванне
3.5. Методика исследования тяговых свойств и проходимости комбинированного рукава в трубопроводах
3.6. Методика исследования зависимости утечек воздуха через центр

тора, отжатия полимерного состава из рукава и его тягового усилия от давления в торе
3.7. Методика исследования прочности элементов комбинированного рукава
3.8. Методика исследования зависимости адгезии покрытия к стенкам трубопровода от технологического давления воздуха
3.9. Определение основных параметров методического обеспечения экспериментального исследования
Выводы по главе
4. Результаты экспериментального исследования и оценка экономической эффективности результаторв работы
4.1. Влияние параметров покрытия па его прочность
4.2. Зависимости скорости пропитки тканевой оболочки комбинированного рукава от количества в ней слоев ткани и гидростатического давления полимерного состава в ванне
4.3. Результаты исследования тяговых свойств и проходимости комбинированного рукава в трубопроводах различной конфигурации
4.4. Результаты исследования зависимости утечек воздуха через центр тора, отжатия полимерного состава из рукава и его тягового усилия
от давления в торе
4.5. Результаты исследования прочности элементов комбинированного рукава
4.6. Зависимости адгезии покрытия к стенкам трубопровода от технологического давления воздуха
4.7. Оценка адекватности математических моделей
4.8. Оценка экономической эффективности результатов работы
Выводы по главе
Основные выводы и результаты работы
Список использованных источников
Приложение А. Методика проектирования комплексов
оборудования и производства работ для бестраншейного ремонта
трубопроводов способом комбинированного рукава
Приложение Б. Программа для ЭВМ «Расчет оптимальных параметров процесса бестраншейного ремонта трубопроводов
способом пневмовыворота комбинированного рукава»
Приложение В. Акты внедрения результатов исследования
Приложение Г. Санитарно-эпидемиологические заключения на технологические материалы рукавной технологии ремонта трубопроводов

ТЕРМИНЫ, СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
Термины
Комбинированный торообразный рукав (полутор) - а) механизм в виде герметичной гибкой оболочки, способной за счёт выворота (инверсии) давлением жидкости, пара или воздуха с образованием полутора выполнять разнообразные функции в трубопроводах, тоннелях, скважинах и т. п. по перемещению и/или выталкиванию других труб, а также различных жидких или сыпучих агентов; 6) заготовка для образования внутритрубного покрытия, после полимеризации которой образуется композиционный материал. В заготовке тканевая оболочка может быть плакирована термопластичным покрытием либо вставлена в плёночный рукав, который после нанесения покрытия подлежит удалению.
Способ комбинированного рукава — способ восстановления трубопровода с использованием комбинированного торообразного или трубообразного рукава.
Фронт выворота (фронтальная область) рукава - область рукава, где происходит его выворот наизнанку.
Срединная часть рукава (хвостовая часть) - внутренняя (не вывернутая) часть рукава.
Время гелеобразования (застудневания, желатинизации) — время, необходимое для перехода жидкого клея в гель при заданных условиях [27].
Жизнеспособность — интервал времени, по окончании которого клеящая композиция становится неприменимой, вследствие нарастания вязкости или отверждения [27].
Сокращения слов и фраз
БРТ - бестраншейный ремонт трубопроводов.
КР — комбинированный рукав.
КТР - комбинированный торообразный рукав.
ПКП - полимерное композиционное покрытие.
ТТО — система основных факторов «трубопровод—1технология-оборудование»
Условные обозначения
Ас, А„ - коэффициенты удельного гидравлического сопротивления, соответственно для трубы без покрытия (стальной) и с полимерным покрытием.
а — ускорение рукава, м/с2.
ак - поправочный коэффициент, при п > ак = 3,14; при п = 1, ак = 4 (при расчёте ширины плёночного рукава до его сварки значение ак принимается равным тг = 3,14).
Вк 5у.Кр. - ширина воротника и установки для изготовления КР, м;

при прохождении рукава через установки комплекса; количество растворителя для регулирования вязкости полимерного состава и его гидростатическое давление (высота столба); технологическое давление воздуха для прижатия рукава.
Как видно, практически все параметры основного оборудования, а также будущего покрытия в рассматриваемом способе определяются параметрами рукава. Поэтому КР можно выделить в качестве основного элемента как пневмосистемы для нанесения композиционных покрытий, так и самого процесса восстановления трубопровода.
1.3.3. Обоснование выбора технологических материалов для БРТ создаваемыми комплексами оборудования
Вновь создаваемые комплексы оборудования должны быть приспособлены к работе, в первую очередь, с высокоэффективными материалами, освоенными или осваиваемыми промышленностью России. Учитывая данный в § 1.3.2 анализ рукавов и оборудования в качестве наиболее перспективных были выбраны конструкции рукавов, показанные на рис. 1.11, я, б, в. Основными материалами для изготовления подобных рукавов и полимерно-композиционного покрытия (ПКП) на их основе являются: смолы, их отвердители, армирующие покрытие ткани, пленки и растворители (для управления вязкостью полимерных составов). При выборе этих материалов необходимо учитывать предъявляемые к ним технические требования со стороны технологического процесса и качества ремонта трубопроводов. Эти требования сформулированы на основе изучения современного опыта производства ремонтных работ, достижений науки и техники, и приведены ниже по каждому из применяемых материалов.
Выбор смол и их отвердителей. Смолы и их отвердители в составе рукава должны обеспечивать: высокую прочность; адгезию; жизнеспособность; низкую трещиностойкость; отсутствие неприятного запаха; простоту утилизации; длительность хранения; сопоставимые коэффициенты температурного расширения покрытия и материала трубопровода; отсутствие вредного воздействия после отверждения на транспортируемую по восстановленному трубопроводу среду; незначительную вязкость после смешивания с отвердителем перед пропиткой рукава; отсутствие разрушающего воздействия на плёночный рукав и армирующие покрытие ткани; технологичность в применении; возможность отверждения в широком диапазоне температур, под дождём и на влажной поверхности без потери прочности и адгезии ПКП; пожаро- и взрывобезопас-ность; нетоксичность; доступность приобретения; невысокую стоимость; освоенность производства в России. Указанным требованиям полнее всего удовлетворяют эпоксидные и полиэфирные связующие, физико-механические свойства которых приведены в табл. 1.3.
Эпоксидные смолы представляют универсальное семейство смол, применяемых для производства композитных конструкций. Эти смолы в смеси с отвердителем удовлетворяют всем указанным выше требованиям. Покрытия на основе эпоксидных смол обладают малой усадкой, низким водопоглощением и высокой адгезией. В настоящее время разработаны смолы, не содержащие