ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

ВНИИСТ

Москва

Министерство строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ 1Ю СТРОИТЕЛЬСТВУ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ (ВНИИСТ)

УТВЕРЖДАЮ

РЕКОМЕНДАЦИИ во расчету режимов наполнения и необходимой производительности наполнительных агрегатов в зависимости от диаметра и протяженности участка трубопровода о учетом производства работ при отрицательных температурах.

Р

Руководитель теш, заведующий ООИ

йспжлнители: Заведующий ООИ Ст.н.с.

Рцс. 2 Характеристики наполнительнш агрегата#:

/ - одного агрегата

Z ~ параллельно соединенны* £~* огро*атов 3 - последовательно соединенны* 2.-х агремтов д - попарно- песледобамелт соединенных 4 -л агрегатов 5 - параллельно соединенны* 4 -* арестов

40

10*

задаться скоростью перемещения поршня по трубопроводу /расходом воды/ в процессе заполнения полости водой;

найти пересечение прямой, соответствующей заданному расходу воды, о характеристиками насосных станций;

определить развиваемый насосами напор в точках пересечения прямой заданного расхода с характеристиками насосных станций;

путем сравнения потребного и располагаемого напоров выбрать тип н количество наполнительных агрегатов н схему их соединения*

8*5, Пример выбора наполнительных агрегатов для заполнения конкретного трубопровода водой праведен в приложении 4*

3*6* В приложении 5 приведены рекомендуемые наполнительные агрегаты, их количество н схемы соединения для заполнения трубопровода водой в зависимости от перепада высот на участке*

4. ПАРАМЕТРЫ НАПОЛНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА ПРИ ИСПЫТАНИИ ТЕПД)ИЗОЛИРОВАННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПОДОГРЕТОЙ ВОДОЙ

4.1.    для обеспечения испытания водой теплоизолированного надземного трубопровода при отрицательный температурах наружного воздуха необходимо осуществлять предварительный прогрев трубопровода н теплоизоляции подогретой водой.

4.2.    Возможность испытания конкретного трубопровода подогретой водой и теплотехнические параметры испытания определятся расчетом применительно к реальным условиям испытания и срокам производства работ.

4.8. К основным параметрам испытания относятся: начальная температура воды в конце трубопровода; температура воды в начале участка; объем прокачки воды для прогрева участка.

4.4. Начальная температура воды в конце трубопровода опр' -ляется таким образом, чтобы исключить образование наледи в н> в течение всего времени нспыгжия. Искомая температура расе; бывает ся по формуле

tn‘-t*('~exp-f)

где А а 3600 д |"с_туО_г^Д -tj + С_вуЭ, Гд,-

и = 1®.

Л из

/н ” температура воды в трубопроводе в начале испытания,

°С;

- температура воздуха, °С ;

*1 - время испытания, ч.;

12,

Ж - термическое сопротивление, м²^Вт ;

Д - наружный диаметр трубы, м;

С_т - удельная теплоемкость материала труби, Дл/вс«К ; С_в * удельная теплоемкость воды, Дж/кг.К ;

5 - толщина стенки трубы, м ;

fif - плотность материала трубы, кг/м⁸;

- плотность воды, кг/м⁸;

JI _ю - коэффициент теплопроводности теплоизоляции, Вт/м.К.

В таблице I приведены значения коэффициента 1 для трубопроводов диаметром 530 + 1420 мм*

Начальная температура воды в трубопроводе может быть определена по номограмме, приведенной на рис. 3* Порядок пользования номограммой изломе н в приложении 5.

4.5* Параметры наполнения выбираются таким образом, чтобы при заданной суммарной производительности наполнительных агрегатов температура воды, подаваемой в трубопровод, обеспечивала требуемое значение температуры воды в конце участка.

Температура воды, подаваемой в трубопровод, рассчитывается по форцуле

где В = 6* 10'

I/ - длина трубопровода, км;

- расход воды при заполнении, м³/ч.

13,

Таблща I

д	• • •	• • А	В	С
11	м	• •
0,53	0,008	0,00652	1,39	11,4
	0,009	0,00652	Х,38	12,9
0,53	0,013	0,00655	1,36	Х8,4
0,72	0,0084	0,00479	1,90	16,4
	0,009	0,00479	Х,89	17,5
0,82	0,009	0,00420	2,16	20,0
	0,0X2	0,00338	2,68	38,2
1,02	0,017	0,00839	2,65	46,7
	0,0152	0,00288	3,2Х	50,2
1,22	0,016	0,00283	3,20	52,8
	0,0X68	0,00283	8,Х9	55,1
	0,0X57	0,00273	3,74	60,4
1,42	0,0X75	0,00243	3,73	67,3

Рис.З НОРМОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В ТРУБОПРОВОДЕ

В таблице I приведены значения коэффициента В для трубопроводов диаметром 530*1420 мм* Для графичесюго определения температуры воды» подаваемой в трубопровод, можно пользоваться номограммой, приведенной на рис* 3*

Порядок пользования номограммой изложен в приложении 6*

4*6* Объем воды, необходимый для прогрева трубопровода, можно оценить по формуле

В таблица I приведены значения коэффициента С для трубопроводов диаметром 580*1420 мм*

4*7* Пример расчета параметров наполнения надземного теплоизолированного трубопровода приведен в приложении 6*

5. ПАРАМЕТРЫ НАПОЛНЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА БЕЗ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ В УСД)ВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР

5.1.    Для обеспечения испытания водой подгонного трубопровода при отрицательной температуре грунта на уровне аалозенжя трубы необходимо проводить предварительный прогрев магистрали и о кружащего грунта путем прокачки воды.

5.2.    К основным параметрам наполнения подземного трубопровода относятся:

скорость прокачки воды, определяемая выбором суммарной производительности наполнительных агрегатов;

обвей /время/ прокачки воды черев испытываемый участок; температура воды на входе в трубопровод.

5.3.    Прн высокой скорости прокачки тепло воды, не успевая полностью передаваться грунту, будет выноситься на трубопровода.

При малой скорости прокачки прогревается в основном начальный участок и возможно образование наледи в конце трубопровода, юторая

не будет смываться потоком воды. Следовательно, существует оптимальная, определяемая расчетом, скорость прокачки.

5.4.    Определение параметров наполнения трубопровода основано на использовании данных по эталонному трубопроводу, полученных путем численного моделирования на ЗБй процесса теплового взаимодействия трубопровода с грунтом в условиях испытания.

Параметры эталонного трубопровода: протяженность трубопровода // = 4 км; грунт - суглинок водонасыщенный; температура грунта Т_гр = -Х0°С;

температура воды на входе в испытываемый участок = 5°С /или 50°С/;

продолжительность испытания = 40 ч.

На ряс* 4, 5 представлены вавнсшостж времени прокачки для аса лонного трубопровода и функции его диаметра для различных значений суммарной производительности наполнительных агрегатов*

5*5, Зависимости рис* 4 рассчитаны для температуры воды» подаваемой в трубопровод Т* = 5°С, и рекомендуются для определения параметров наполнения протяженных участков трубопроводов больного диаметра*

5*6* Зависимости рис* 5, рассчитанные для Т* = 50°С, рекомендуются в основном для трубопроводов диаметром 200+500 мм и отно-сительво небольшой протяженности /до 10 км/*

5*7* С целью определения параметров наполнения участка трубопровода необходшо:

для данного диаметре трубопровода» исходя на имеющихся ресурсов воды н возможности ее подогрева» по графикам на рис* 4,5 выбрать суммарную производительность наполнительных агрегатов и соот-ветотвующее ей время прокачки Ъ _прэ необходимое для испытания эталонного трубопровода;

уточнить даемя прокачки применительно к конкретным параметрам испытываемого участка по формулам:

яри использовании графических зависимостей, представленных на рис* U %

при использовании зависимостей рис* 5

ТЕЛЕФОНОГРАММА б/Е

Главк подтверждает участке тов. Порошина В.П., Шайморданова Р.Т. в разработке "Рекоьшдаций по расчёту режима наполнения и необходимой производительности наполнительных агрегатов, в зависимости от диаметра и протяжённости участка трубопровода, с учётом производства работ при отрицательных тембературах”.

Зам.начальника Главвостокгрубопроводстроя    А.Г.ШЕБАЕВ

Г.л',

OJJieJiSL-

К. OS. М-,

19.

V*    Qfi    д,м

Рио.5 Зависимость времени прокачки воды с температурой Т_в = 50 С для эталонного трубопровода от его диаметре при суммарной производительности наполнительных агрегатов Q _t м⁵/Ч :

I - Q » 50; 2 - юо; J - гоо; 4 - зоо

Рекомендация предлагают методы расчета производительности м напора наполнительных агрегатов в зависимости от диаметра* протяженности трубопровода н перепада высот по трассе*

Предложены методы расчета параметров наполнения трубопроводов водой при их испытании в условиях отрицательных температур* Рекомендации включают результаты исследований* выполненных во ВНИИСТе* и обобщают опыт работы Главвостоктрубопроводстроя по наполнению трубопроводов с использованием параллельно-последовательных схем соединения наполнительных агрегатов.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников* занятых проектированием н производством работ по очистке полости н испытанию трубопроводов*

Рекомендации разработали В*Г* Селиверстов * В.П* Ханкин

/ВНИИСТ/ м В.П. Пороинн, Р.К.Шаймарданов (Главвостоктрубопровод-сгрой)*

Министерство    ^{1 2}    Рекомендации по расчету режимов    !    _р    ^

строительства    :    наполнения и необходимой про из во-    :

предприятий    :    детальности наполнительных агрега-    :_

нефтяной и    :    тов в зависимости от диаметра и    :

газовой про-    :    протяженности участка трубопровода    :    Впервые

мшшевности    :    с учетом производства работ при    :

: отрицательных температурах    :

I_f ОБЩИВ ПОЛОЖЕНИЯ

1²1² Настоящие Рекомендации разработаны в развитие и дополнение СНнП fi-42-80 "Магистральные трубопроводы² Правила производстве и приемки работ”, "Инструкции по производству очистки полости и испытания строящихся магистральных трубопроводов /ВСЕ 157-83/”, "Инструкции по организации очистки полости, испытания и удаления воду при поточном строительстве магистральных трубопроводов крупными механизированными комплексами /ВСН 2-128-81/” и раздела "Очистка полости и испытание” ВСН "Строительство промысловых трубопроводов”»

1«2» В Рекомендациях изломаны вопросы выбора наполнительного и опрессовочного оборудования для промывки и испытания трубопроводов в зависимости от диаметра и протякеннхти участка, рельефа мест ности, скорости двп чния поршня как при положительной, так и при отрицательной температуре окружающей среды#

1#3» Предлагаемые методы расчета параметров наполнения трубопровода водой рекомендуются для использования при разработке специальных /рабочих/ инструкций применительно к конкретным условиям строительства#

4

2* СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАПОЛНИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ТРУБОПРОВОДА

2.1# Для гидравлического испытания трубопровод заполнял водой* Как пре вило | заполнение осуществляет с пропуском поршня под давлением вода при одновременном удалении из трубопровода воздуха.

2.2* Качественное заполнение трубопровода водой и удаление И8 вето воздуха возможны при строго гада иных скоростях давления поршня. Оптимальные скорости перемещения поршней различной конструкции определяется экспериментально и приводаны в приложении I* 2*8* Скорость перемещения поршня по трубопроводу обеспечивается производительностью наполнительных агрегатов, с помощью которых производится заполнение трубопровода водой.

Манилы* рекомендуемые для наполнения трубопровода водой, указаны в приложении 2*

2.4* Установленные на наполнительных агрегатах насосы имеют определенную характеристику - зависимость между подачей насоса и развиваемым им напором.

2.5. При движении воды по трубопроводу напор насоса расходуется на преодоление сил трения, разности высотных отметок, преодоление местных сопротивлений в трубопроводе, системе обвязки насосных агрегатов и узле их подсоединения к трубопроводу, перемещение поршня и загрязнений по трубопроводу*

2*6* Потери напора на трение, отнесенные к I км трубопровода, определяется по формуле

5,

Д - диаметр трубопровода, м ;

Q - расход воды, м³/с ;

Re - коэффициент Рейнольдса,

Для воды В е « 1,278 • Ю® JL

Д

К₀ - эквивалентная абсолютная нероховатость трубопровода* Для новых чистых труб К_э = 0,1 мм*

В приложении 8 даны потери напора на трение, отнесенные к I км трубопровода, в зависимости от его диаметра и расхода воды*

2*7* Потери напора на перемещение поряня определяются согласно приложению I*

2*8* Потери напора на перемещение загрязнений и преодоление местных сопротивлений в трубопроводе рекомендуется оценивать увеличением коэффициента гидравлического сопротивления по формуле

2*9* Потери напора на преодоление местных сопротивлений в обвязке наполнительных агрегатов и узле их подсоединения к трубопроводу можно оценить с использованием данных приложения 8*

2.10* Зависимость между потерей напора и расходом воды определяет характеристику трубопровода* Пересечение характеристик насоса и трубопровода определяет рабочую точку гидравлической системы насос-трубопровод /рис* I/*

2*11* В процессе заполнения водой характеристика трубопровода изменяется, т*к« изменяется гидравлическое сопротивление заполненного водой участка* При этом рабочая точка перемещается по характеристике насоса*

Совокупность рабочих точек определяет диапазон изменения параметров наполнения трубопровода /кривая АС на рис. 1/«

2.12. Минимальный напор и максимальная производительность насоса имеет место в начале участка заполнения /точка А на рис.1/.

а

Рис. i Собмещетш характеристику насоса и /пруаолробода

/-xapawtefiucmuta, насоса; 2,5 -характеристика участков трубопровода.    -участок

с перепадом выест Д к, у J - участок с a z_xj 4 -ytocacxcAZ-o) А, в, С -рабочие, тос/кц; АС - Эшпазон

иЗАгепе/т /юр^етроб    пения .оррударовдда

Dpi этом напор определяется потеря» в обвязке наполнительных агрегатов, узле подсоединения к трубопроводу, а такие перепадом давления на поршне, необходимым для его дшжения*

2,18* По мере заполнения увеличивается протяженность участка, валитого водой, н, следовательно, возрастают потери на преодоление сил трения воды и загряз»ний. Увеличивается крутизна характеристики трубопровода и рабочая точна перемещается от точки А /рис. I/ вдоль характеристики насоса* Напор насоса возрастает, а производи* техыюсть уменьшается*

2.14* По мере заполнения изменяет оя и перепад высот иеиду концом эалитого водой участка и его началом, что приводит к перемещению характеристики трубопровода вдоль оси ординат н, следовательно, к смещению рабочей точки вдоль характеристики насоса: при увеличен» перепада высот - вверх, а при уменьшен» - вниз»

2*15* Пря одновременном изменении перепада высот н гидравлического сопротивления характеристика трубопровода перемещается вдоль оси ординат и меняет крутизну*

8,

3. РАЦИОНАЛЬНО ВЫБОР НАШШИШЬНаХ АГРЕГАТОВ И СШ ИХ СОЕДИНЕНИЯ

8.1. В процессе наполнения трубопровода водой для гидравлического испытания необходимо обеспечить:

оптимальную скорость потока воды в трубопроводе! определяемую суммарной производительностью наполнительных: агрегатов;

возможность преодоления перепада высот по трассе с учетом сил трения и местных сопротивлений, определяемую развиваемым насосом напором.

8.2* С целью обеспечения оптимальной скорости перемещения порвня /потока воды/ по трубопроводам различного диаметра и протяженности в условиях пересеченной местности целесообразно использовать насосные станции, состояние не нескольких наполнительных агрегатов! соединенных по параллельно-последовательной схеме.

8.8. На рис. 2 представлены характеристики параллельного и последовательного соединения применяемых в отрасли наполнительных агрегатов.

При параллельном соединении двух одинаковых насосов производительность возрастает вдвое при том же развиваемом напоре.

Последовательное соединение двух одинаковых насосов обеспечивает увеличение вдвое развиваемого напора при той же производительности.

3.4. Выбор наполнительных агрегатов реюмендуется осуществлять с использованием характеристик насосов в сведущей последовательности:

построить характеристики насосных станций при различных схемах соединения насосов;

определить максимально возможные потери напора /потребный напор/ на участке трубопровода, подлежащем заполнению водой;

1

Внесены ВНКГЙТок - ;    Утверждены    !    Срок

отделом очистки «Всесоюзным научно-исследователь- «введения в полости и испыта- :скин институтом по‘строительству _;действие ния трубопроводов ;магистральных трубопроводов _;июль 1387 г.

2

   /6 декабря 1886 г.    _;