ПОСОБИЕ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ, МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Министерство топлива и энергетики Российской Федерации

Государственное предприятие Научно-исследовательский и проектный институт угольной промышленности "ЦЕНТРОГИПРОШАХТ"

Научно-производственный центр "СТЫК”

Российской угольной компании "Росуголь"

Акционерное общество по проектированию предприятий угольной промышленности "СПб-ГИ ПРО ШАХТ"

ПОСОБИЕ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ, МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Москва 1994

Зависимость потерь напора h в односегментном колене от скорости течения воды

Зарисимость коэффициента К_

и

от температуры жидкости

Для всех остальных типоразмеров труб указаны расходы яиц-кос ти и скорости ее течения для 28 значений уклонов, данные для одного диаметра труб приведены на двух страницах.

При определении проектного уклона безнапорных коллекторов расчетное значение с следует умножать на коэффициент потерь напора в стыковых соединениях канализанионных труб, принимаемый из табл.2. При транспортировке жидкости с температурой, отличной от ХО°С, данные табл. 2 умножаются на коэффициент .учитывающий вязкость жидкости Кв (рис.З).

Таблица 2

Диаметр полиэтиле-новых труб, мм Тип соединения сварное раструбное 50-63 i.i 1,017 75-90 1,08 1,017 II0-I60 1,07 1,015 225-630 1,06 I.OI

При проектировании самотечных трубопроводов необходимо выполнять требования СНиП 2.04.01-85 в части обеспечения в трубопроводах необходимой величины транспортирующей способности сточной жидкости, а именно:

U\[-£p » 0.5 •

Примеры расчёта самотечного наружного канализационного коллектора и сети внутренней системы канализации приведены в прил.б и 7.

2.4. 1Чдравлический расчёт внутреннего водотока.

Расчётный расход с водосборной площади кровли следует определять на каждую устанавливаемую воронку по формуле:

F * (J, 20 10000

где j₂₀~ секундный расход в литрах с I га, припишется по СКиП 2.04.03-85 или рис.4.

Расчёт сети внутреннего водостока (определение диаметра водосточного стояка) следует вести по таблице, приведенной в прил.З.

Пример расчёта внутреннего водостока приведен в прил.8.

График для определения водосборной площади F в зависимости от типоразмера полиэтиленовых водосточных стояков

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАРУЖНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

3.1. При проектирования сетей водопровода и канализации различного назначения рабочее давление следует принимать в пределах, указанных в табд.З в зависимости от срока службы.

Таблица 3

Срок службы, лет Темпе ратура, °С Рабочее давление, МПа Типы TDV6 Л сл с Т I 2 3 4 5 6 20 0,25 0,4 0,6 1,0 30 0,16 0,25 0,4 0,63 50 40 од 0,16 0,25 0,4 50 - - - _ 60 - - - - 20 0,28 0,45 0,67 1,12 30 0,18 0,3 0,45 0,75 25 40 0,12 0,18 0,28 0,45 50 - - - _ 60 - - - - 20 0,3 0,5 0,75 1,25 30 0,22 0,35 0,53 0,9 10 40 0,14 0,22 0,35 0,6 50 0,08 0,12 0,2 0,32 60 - - - - 20 0,32 0,53 0,8 1,32 30 0,25 0,4 0,6 1,0 5 40 0,16 0,25 0,4 0,67 50 од 0,16 0,25 0,4 60 0,06 од 0,16 0,25

Птзрттол-::отае__т аб д. 3

X 2 3 4 .5 6 20 0,36 0,6 0,85 1,4 30 0,3 0,5 0,7 1.2 I 40 0,24 0,38 0,56 0,95 50 0,16 0,27 0,4 0,65 60 0,1 0,16 0,25 0,4

Примечание: при трансповтировашш веществ с температурой hie» 20ОС рабочее давление следует принимать так же,как при температуре 20^аС.

3.2. Указанное в табл.З рабочее давление при транспортировке адкостей с агрессивными свойствами, к которым материал труб и их соединений химически стоек, принимается с учетом коэффициента условий работы, приведенного в табл.4.

Таблица 4

Транспо ртируе мне двдкости Темпера тура жидкости °С Коэффициент условий работы тип труб Л СЛ С Т Ыдцкости с агрессин- 20 0,4 0,42 0,42 0,6 нами свойствами, к которым материал труб 30 0,2 0,2 0,17 0,25 химически стоек 40 - - 0,5 0,4

3.3. При проектировании трубопроводов проверку их на прочность и устойчивость следует производить в соответствии с требованиями СН 550-82.

3.4.    Способ прокладки трубопроводов из П1Щ, как правило, следует предусматривать подземный.

3.5.    Допускается параллельная прокладка водопровода из 1ЩД без теплоизоляции при совмещенной прокладке с трубопроводами горячего водоснабжения и теплоснабжения, укладываемых

в земле или канале. При этом расстояние ( Z ) между осями полиэтиленового трубопровода и ближайшего теплопровода и мини— мальную глубину заложения водопровода ( h_min) следует принимать по табл.5.

Таблица 5

Наружный диаметр водопровода, мм г. мм h-rnin 9 Ш 75 890 1400 160 970 1550 250 1060 1880 630 1350 2400

3.6.    При укладке теплопроводов в канале расстояние в свету между наружной поверхностью труб водопровода и стенкой канала надлежит принимать 600 мм.

3.7.    При соответствующем теплотехническом расчете допускается совмещенная прокладка в земле или канале по другим проектным вариантам. При этом температура на наружной поверхности полиэтиленового трубопровода в период эксплуатации не должна превышать максимальной температуры транспортируемой жидкости.

3.8.    Для укладываемого в грунт водопровода из ПНД с неразъемными соединениями (на сварке), а така© соединяемых в раструб с уплотнением резиновым кольцом, линейная компенсация, как правило, не предусматривается.

3.9.    Для снижения температурных напряжений в трубопроводе при прокладке в летнее время следует предусматривать его укладку в траншее "змейкой”.

ЗЛО. Для трубопроводов с неразъемными соединениями, прокладываемых в каналах, а также наземно или подземно на опорах, линейная компенсация производится с помощью расстановки креплений и специальных компенсирующих деталей, пре-лусмотренных в разделе 8.

3.II. При необходимости учета температурных компенсаций величина линейного удлинения трубопроводов определяется по формуле:

где:

расширения; принимаемый для

.......    температур    в    период    монтажа

трубопровода и в период его эксплуатации, °С;

С - первоначальная длина трубопровода в момент укладки,м.

При конструировании трубопроводов следует полностью использовать компенсирующую способность его элементов за счет выбора рациональной схемы прокладки и оптимального размещения неподвижных креплений, делящих трубопровод на участки, температурная деформация которых происходит независимо один от другого и воспринимается поворотами трубопровода.

3.12.    Для наружных сетей полиэтиленовых трубопроводов применяются, в основном, трубы внешним диаметром от 63 до ЗХ t) мм.

3.13.    Трубы из ГВД типа Л не рекомендуется применять для напорных трубопроводов при минусовой температуре окружающей среды.

3.14.    При параллельной прокладке участки водопроводных линий из полиэтилена следует проектировать выше канализационных труб. При невозможности обеспечить прокладку выше канализационного трубопровода, транспортирующего агрессивные, токсичные, пахучие жидкости, водопровод следует проектировать

из стальных труб.

3.1Ь. При пересечении с канализацией на расстоянии, меньшем 0,4 м (по вертикали в свету), водопроводы из полиэтилена должны проектироваться в футлярах из стальных труб. Расстояние от обреза футляра до пересекаемого трубопровода должно быть

не менее 5 м в каждую сторону в глинистых грунтах и 10 м в крупнообломочных и песчаных грунтах.

3.16. При пересечении водопроводов с теплопроводами и кабелями полиэтиленовые трубы следует заключать в футляры из асбестоцементных или металлических труб. Расстояние от стенок футляра до кабеля или стенки основания перекрытия канала теплосети должно быть не менее 0,5 м.

3.17.    Водопроводы из полиэтиленовых труб при пересечении с железнодорожными путями и автомобильными дорогами или проездами следует прокладывать в футлярах в соответствии с указаниями С1Ш12.04.02-84.

Длина концов футляра, выступающих за пределы пересекаемого сооружения, должна быть не менее 1,5м. Внутренний диаметр футляра должен быть больше наружного диаглетра трубы на 200 ш.

3.18.    Ширина траншеи по дну при прокладке трубопровода должна приниматься в соответствии с требованиями главы СНиПЗ.05.04-85. При этом необходимо предусматривать уплотнение грунта пазух траншеи.

3.19.    Минимальная глубина заложения сетей водопровода должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникновения в грунт нулевой температуры. Минимальная глубина заложения должна быть не менее 1,0 м до верха трубы, проложенной под поверхностью с интенсивным движением транспорта,и не менее 0,7мм -под поверхностью с незначительным движением транспорта.

При соответствущем обосновании теплотехническими расчетами и расчетами на прочность минимальная глубина заложения может быть уменьшена, но должна быть не менее 0,5 м.

3.20.    Основанием под трубы при укладке в песчаные (гравелистые) грунты с нормативным сопротивлением 0,1 Ша или более является естественны.': грунт ненарушенной структуры.При уклэдке в глинистых грунтах с таким же нормативным сопротивлением необходима подготовка из песчаного грунта толщиной 100 мм.

3.21.    В водонасыценных грунтах со слабой водоотдачей принимается соответствие с гравийно-щебеночной или

бетонной (М 100) подготовкой мощностью 150 мм или подготовкой из песка толщиной 150 мм. В грунтах с возможной неравномерной осадкой (нормативное сопротивление менее 0,1 МПа) устраивается осиовашю из жолсзобетона (М 200) толщиной 150 мм с подсыпкой из песка такой жо толщшш.

3.22.    Максимальная глубина заложония сетей водопровода из труб типа С и Т не должна превышать 3,5 м.

3.23.    При необходимости укладки труб на большую глубину или труб другого типа следует производить их расчет на прочность.

3.24.    На поворотах прокладку полиэтиленовых трубопроводов рекомендуется выполнять с радиусом кривизны порядка 120 Д.

3.25.    При конструировании водопроводов в местах поворотов, ответвлений и тупиковых участков должно предусматриваться устройство упоров.

3.26.    Крепление арматуры к стенкам и диаду колодца, тоннеля или канала следует производить при помощи анкерных болтов и полухомутов или эамоиоличиванием бетоном не подлеющих замене деталей, например, пожарных подставок или металлических трубных вставок, с помощью которых осуществляется присоединенное полиэтиленового трубопровода к задвижкам, вантузам, клапанам и т.д.

3.27.    Соединение полиэтиленовых труб с трубами из других материалов (стальными, чугунными, асбоцементными и т.д.) следует выполнять на фланцах.

3.28.    В качестве уплотняющего материала фланцевых соединений следует применять мягкую эластичную резину толщиной 4-6 мм.

3.29.    Пересечение полиэтиленовым трубопроводом стенок водопроводного колодца или фундамента зданий следует предусмат ривать с помощью стального или пластмассового футляра. Зазор между футляром и трубопроводом заделывается белым канатом, пр питанным раствором низкомолекулярного полиизобутилена в бензин в соотношении 1:1. Этот же тип заделки следует применять и для концов футляров.

Настоящее "Пособие по проектированию, монтажу и эксплуатации полиэтиленовых трубопроводов на предприятиях угольной промышленности" разработано институтом "Центро-гипрошахт". Научно-производственным центром "Стык", АО "СПб-Гипрошахт".

Пособие утверждено Департаментом угольной промышленности Минтопэнерго России (протокол от 03.10.94) и согласовано с государственной угольной компанией "Росуголь" (письмо от 22.07.94 № 8-8-I6/63I).

Пособие предназначено для работников проектных организаций и предприятий угольной промышленности, занимающихся проектированием, монтажем и эксплуатацией сетей водопровода и канализации, изготавливаемых из пластмассовых труб из полиэтилена низкого давления.

3.30.    В случав применения для заделки зазора просмоленного каната пли пряди полиэтиленовую трубу следует обмотать по люслорвиниловой или полиэтиленовой пленкой в 2*5 слоев.

3.31.    Допускается производить задолку асбостовшл материалом (тканью, шнуром) с герметизацией концов футляра гершггом.

3.32.    Полиэтиленовые трубопроводы должны быть защищены от попадания прямых солнечных лучей.

ОБЩЕ ПОЛСШШ

1.    Настоящее "Пособие...” предназначено для использования при проектировании, монтаже и эксплуатации сетей водопровода и канализации, изготовленных из полиэтилена низкого давления (1ТНД) и предназначенных для наружной и внутренней прокладки на предприятиях угольной промышленности.

2.    Настоящее "Пособие..." не распространяется на проектирование:

-    технологических трубопроводов на площадках тсхнологи-чос1Шх комплексов гидрошахт, транспортирующих угольную пуль-

иу;

-    сетей водопровода, прокладываемых в подземных выработках

шахт;

-    сетей внутреннего противопожарного водопровода, прокладываемых в зданиях и сооружениях;

-    внутренних сетей автоматического пожаротушения;

-    напорных сетей, транспортирующих абразивные среды (золу, шлак, шлам, песок);

-    трубопроводов,транспортирующих вещества, к которым ЛБД химически не стоек;

-    трубопроводов, прокладываемых в районах с расчетными температурами наружного воздуха ниже - 40°С;

-    сетей водопровода и канализации из трудногорючих полиэтиленовых труб с электропроводящей внешней поверхностью, изготавливаемых по ТУ 10 РСФСР 13.10-92;

-    трубопроводов, прокладываемых в помещениях с производствами, относящимися по Езрыволояароопасностн к категориям Л.Б.З. транспортируощих вредные вещества 2 класса опасности, ГГ, J3BZ, ГВ и Г2.

3.    Проектирование и монтаж наружных сетей водопровода и канализащш следует вести в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения", СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения",

СНиП 3.05.04-85* "Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации" и "Инструкции по проектированию и монтажу сетей водоснабжения и канализации из пластмассовых труб"

СИ 478-80.

4.    Проектирование и монтаж внутренних сетей водопровода и канализации следует вести в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01-85 "Внутренний водопровод и канализация зданий" и "Инструкции по проектированию и монтажу сетей водоснабжения и канализации из пластмассовых труб" СН 478-80.

5.    Настоящее "Пособие..." является вспомогательным материалом для проектирования, монтажа и эксплуатации трубопроводов из ГВД.

X. СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ

1.1.    Напорные и безнапорные трубы из ИНД обладают следующими преимуществами по сравнению с другими видами труб (стальными, чугунными, керамическими и т.п.):

-    высокой химической стойкостью, позволяющей транспортировать по ним различные реагенты с температурой до 40°.

Перечень реагентов приведен в прил.1;

-    долговечностью эксплуатации. Срок службы установлен, как минимум, 50 лет;

-    малой массой, что определяет экономию энергозатрат и оборудования при транспортировке и монтаже;

-    высокой коррозийной стойкостью; на протяжении всего срока эксплуатации рабочее сечение труб остается неизменным, что обеспечивает стабильную производительность трубопровода и экономное расходование электроэнергии;

-    низкой теплопроводностью, снижающем тепловые потери и уменьшающей образование конденсата на наружной поверхности трубы;

-    небольшой вероятностью разрушения при замерзании жидкости.

При замерзании жидкэоти в трубе она не разрушается, а увеличивается в диаметре. При оттаивании жидкости труба вновь приос>-ретает прежний размер;

-    ограниченной опасностью гидравлических ударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости;

-    возможностью обеспечения надежности соединении в течение всего срока эксплуатации;

-    допускают многократный перемонтаж при минимальных затратах времени, рабочей силы и средств;

-    не разрушаются микроорганизмами;

-    устойчивы к радиоактивным излучениям;

-    диаметром до 160 мм включительно могут изготовляться в бухтах и на катушках. При этом длина намотанных труб в зависимости от типоразмера может достигать 300 м и более.

1.2.    Недостатки труб из ГЩд:

-    снижение прочности под воздействием температур, превышающих нормативное значение;

-    высокий коэффициент линейного расширения;

-    относительно низкая поверхностная твёрдость;

-    ограниченная стойкость к ультрафиолетовому излучению;

-    труби и их фасонные детали нельзя склеивать растворителями.

1.3. Основные физико-механические свойства полиэтиленовых труб при температуре ч20°С приведены в табл.1.

Таблица I

!§«	Показатели	Ьдиняца	Величина
пп		измерения
I	2	3	4
I	Плотность	г/см3	0,94*0,96
2	Начальный модуль упругости	.МПа	, 500*900
		(кгс/см2)	(50009000)
3	Предел текучести при растя-	МПа	20*21
	же нии
		(кгс/см2)	(200J-2I0)
4	Относительное удлинение при разрыве	%	200*350
5	Температура хрупкости	°с	-30
6	Температура плавления	°с	125*135
7	Теплопроводность	Вт/м *°С	0,42
		(ккал/ч* •м-град)	(0,36)
8	Коэффициент линейного расширения	1/°С	0,00022

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАПОРНЫХ И БЕЗНАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

2.1.    Гидравлический расчет сетей водопровода и канализации можно производить по:

-    номограммам, приведенным в "Инструкции по проектированию и монтажу сетей водоснабжения и канализации из пластмассовых труб" СН 478-80;

-    таблицам, приведенным в ирил.2 и 3, разработанным СКТБ "Эноргопромполимср". Таблицы составлены применительно только к трубам из ПНД по ГОСТ 18599-83, температуре воды Ю°С для напорных и 20°С для безнапорных трубопроводов. Расчетный коэф>-фициент эквивалентной равномернозерниотости и шероховатости для труб одного и другого вида принят равным 0,02 мм. Таблицы предназначены для труб типа "СЛ", "С", "Т"

-    "Таблицам для гидравлического расчета канализационных сетей из пластмассовых труб круглого сечения";

-    "Таблицам для гидравлического расчета водопроводных труб".

2.2.    Гидравлический расчет напорных трубопроводов.

Таблица для напорных трубопроводов (прил.2) рассчитана для

средних скоростей течения жидкости, т.е. до 3 м/с. В левых колонках таблицы указаны данные по секундному расходу жидкости в литрах ( <£, л/с). Значения одинаковых расходов повторяются на последующих страницах таблицы, чтобы охватить все расчетные значения диаметров труб, для которых скорость при указанном расходе не превышает 3 м/с.

В первой графя сверху указан тип труб "СЛ", "С", "Т", во второй графе сверху - наружный диаметр труб в мм.

В клетках таблицы указаны в числителе значения скорости (м/с), в знаменателе - потерь напора на трение (мм/м).

Потери напора в прямолинейном трубопроводе с учетом сварных стыковых соединений определяются по формуле:

hn_P = K-i-t ,

где:    К - эмпирический коэффициент, определяемый по графику

(рис. I);

t - потери напора, определяемые по таблицам для гидравлического расчета трубопроводов (прил.2);

С - длина расчетного участка трубопровода, м.

х) Расшифровка обозначений типов труб дана в разделе 5 табл.6

Рис. I

Зависимость коэффициента К от наружного диаметра трубопровода

Для всех остальных типов стыковых соединений эмпирический коэффициент (К) следует принимать равным 1,1.

Потери напора h в односегментном колене, выполненном сваркой встык, необходимо определять в зависимости от скорости течения жидкости до графику (рис.2).

Суммарные потери напора в коленах, установленных на расчётном участке, равны:

h;_n= h-n ,

где:    П - количество колен.

Суммарные потери напора на расчётном участке сети определяются по формуле:

Л с “ hnp~*~ h-zn

Для жидкости, имеющей температуру, отличаю от Ю°С, потери напора, определяемые по таблицам, приведенным в прил.2 и 3, следует умножать на коэффициент, учитывающий вязкость жидкости (Кв). Значения коэффициента Кв следует определять в зависимости от температуры жидкости по графику (рис.З).

Примеры расчёта наружного водовода и сети внутреннего водопровода приведены в прил.4 и 5.

Расчёт наружного напорного канализационного коллектора производится аналогично.

2.3. Гидравлический расчёт безнапорных трубопроводов.

В верхней части каждом таблицы (прил.З) указаны: наружные диаметры труб в мм и типы труб ("СЛ" и "С*').

В левой колонке таблицы приведены значения наполнения трубопровода ('^l/d ) - от 0,3 до 1,0.

Для каждого диаметра трубопровода рассчитаны значения расхода жидкости ( ^ ,л/с) и скорости ее перемещения ( ЗГ,м/с) в зависимости, от наполнения трубопровода и его уклона.

На каждой странице таблицы имеются данные для 14 значений уклона трубопровода. При этом для труб типа "СЛ" диаметрами 63 и 75 мм, типа "С" диаметрами 75 и 90 мм приведены данные для семи значений уклонов, т.е. на одной странице таблицы -данные для двух значений диаметров труб.

Для труб типа "СЛ" диаметром 90 и 1X0 мм, типа "С" диамет ром 90, НО и 125 мм приведены данные для 14 значений уклонов, т.е. на одной странице таблицы - данные для одного диаметра труб.