Расчет и проектирование трубопроводов при реконструкции
Покупка
Новинка
Тематика:
Водоснабжение и канализация
Издательство:
МИСИ-Московский государственный строительный университет
Автор:
Орлов Владимир Александрович
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 88
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7264-1847-6
Артикул: 819525.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Рассмотрены необходимые для глубокого и качественного изучения вопросы, по большей части связанные с реконструкцией сетей и сооружений систем водоснабжения, а также проведения практических работ по реконструкции трубопроводных сетей.
Рассмотрены необходимые для глубокого и качественного изучения вопросы, по большей части связанные с реконструкцией сетей и сооружений систем водоснабжения, а также проведения практических работ по реконструкции трубопроводных сетей.
Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство образования и науки Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ В.А. Орлов РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ Учебно-методическое пособие 2-е издание Москва 2018
УДК 628.1 ББК 38.761 О-66 Рецензенты: доктор технических наук И.И. Павлинова, руководитель технического отдела Ассоциации водоснабжения и водоотведения Московской области; доктор технических наук, профессор Н.А. Залетова, профессор кафедры водоснабжения и водоотведения НИУ МГСУ Орлов, Владимир Александрович. О-66 Расчет и проектирование трубопроводов при реконструкции : учебно-методическое пособие / В.А. Орлов ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. — Москва : Издательство МИСИ–МГСУ, 2018. — 88 с. ISBN 978-5-7264-1847-6 Рассмотрены необходимые для глубокого и качественного изучения вопросы, по большей части связанные с реконструкцией сетей и сооружений систем водоснабжения, а также проведения практических работ по реконструкции трубопроводных сетей. Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство. УДК 628.1 ББК 38.761 ISBN 978-5-7264-1847-6 © Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, 2018
ОГЛАВЛЕНИЕ 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА .............................................................................1.1. Объем и состав курсового проекта .............................................................1.2. Раздел I: Реновация водопроводных напорных сетей .............................. 5 1.3. Раздел II: Реновация водопроводных безнапорных сетей ........................ 6 1.4. Типовой пример представлений исходных данных и порядок выполнения курсового проекта .................................................................. 7 1.5. Типовой пример выполнения курсового проекта ......................................22 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ....................................................................37 2.1. Общие сведения и тематика проведения практических занятий .............37 2.2. Перечень задач, решаемых на практических занятиях, и последовательность их решения ..............................................................38 2.3. Условия типовых задач ................................................................................58 2.4. Решение типовых задач ...............................................................................64 2.5. Вопросы (тесты) по усвоению материала, представленного на практических занятиях ............................................................................74 2.6. Вопросы (тесты) по усвоению материала, изложенного на лекционных занятиях и в период самостоятельной работы ................79 Ответы на вопросы (тесты) по усвоению материала, представленного на практических занятиях ...................................................................................87 Ответы на вопросы (тесты) по усвоению материала, изложенного на лекционных занятиях и в период самостоятельной работы .......................87 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................................88
1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Целью курсового проекта является привитие навыков гидравличе- ского и прочностного расчета напорных и безнапорных водопроводных сетей, подвергнутых реконструкции с помощью бестраншейных технологий и с использованием современных ремонтных материалов защитных покрытий (труб). Конкретной задачей курсового проекта является определение состо- яния подлежащих реновации водопроводных сетей, выполнение графической части и расчетов по принятию соответствующих инженерных решений, в частности: по остаточному ресурсу трубопровода, по применению и определению оптимальных параметров реновации ветхих участков трубопроводной сети различными ремонтными материалами (защитными покрытиями), по проверке восстановленной трубопроводной системы на гидравлическую совместимость ее отдельных участков, восстановленных различными материалами. 1.1. ОБЪЕМ И СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Работа должна содержать пояснительно-расчетную записку и гра- фическую часть. Объем пояснительно-расчетной записки определяется достаточностью проработки проектных решений. Пояснительно-расчетная записка выполняется студентом на бу- маге формата А4 с полями, мм: верхнее — 20, нижнее — 25, левое — 30, правое — 10. Текст и графический материал располагают с одной стороны листа, проставляя сквозную нумерацию страниц. Пояснительно-расчетная записка должна быть сброшюрована в мягкий переплет. Отчет по работе должен сопровождаться электронной копией, представляемой на диске. Содержание пояснительно-расчетной записки излагается в опреде- ленной последовательности: 1. Содержание. 2. Введение. 3. Общая часть. 4. Реконструкция трубопроводных систем водоснабжения. 5. Библиографический список. Чертежи выполняются на 1-2 листах плотной бумаги формата А1 с полями, мм: левое — 20, остальные — по 5. В правом нижнем углу 4
должна быть стандартная основная надпись. Чертежи и надписи на них выполняют тушью, пастой или другими материалами, обеспечивающими четкость изображений, или в режиме машинной графики. Курсовой проект выполняется по индивидуальному заданию, стан- дартный бланк которого содержит всю необходимую информацию об объекте (трубопроводах и ремонтном участке). Курсовая работа состоит из двух частей: 1) реконструкция напорных трубопроводных сетей систем водо- снабжения; 2) реконструкция безнапорных трубопроводных сетей систем водо- снабжения. В каждом разделе в автоматизированном и ручном режимах решается ряд специальных задач, которые позволяют оценить ситуацию на трубопроводной сети, выполняемой из различных материалов (например, сталь, чугун, железобетон, асбестоцемент) и принять решение о целесообразности реновации тем или иным методом и ремонтным материалом (например, нанесением цементно-песчаного покрытия, наложением на внутреннюю поверхность ветхого участка трубопровода полимерного рукава, протягиванием новых полимерных труб внутрь старого трубопровода). В записке приводятся результаты гидравлических расчетов водо- проводных и водоотводящих сетей города, а также прочностных расчетов и рекомендуемых ниже эскизов и текстового материала, поясняющих и обосновывающих принятые технические решения по реновации. Записка должна иметь правильно оформленный титульный лист и содержать список использованной нормативно-технической литературы: 1.2. РАЗДЕЛ I: РЕНОВАЦИЯ ВОДОПРОВОДНЫХ НАПОРНЫХ СЕТЕЙ Раздел включает два подраздела: 1) реновация стальных трубопроводов (А); 2) реновация асбестоцементных, чугунных и железобетонных тру- бопроводов (Б). А. Реновация стальных трубопроводов. В данном подразделе решаются 4 задачи: 1. Расчет остаточного ресурса участка ветхого стального трубопро- вода по толщине стенки и скорости коррозии. 2. Определение толщины внутреннего полимерного рукава по модулю упругости, обеспечивающей несущую способность восстановленного участка новой трубной конструкции «сталь + полимерный рукав (ПР)». 5
3. Определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ). 4. Проведение гидравлического расчета новых трубных конструк- ций «сталь + ПР», «сталь + ЦПП» и «сталь + ПЭ» с построением пьезометрического профиля для оценки гидравлической совместимости нового ( восстановленного) участка с действующим трубопроводом. Б. Реновация асбестоцементных, чугунных и железобетонных трубопроводов. В данном подразделе решаются 3 задачи: 1. Определение толщины и модуля упругости защитного покрытия (внутреннего полимерного рукава), обеспечивающего несущую способность восстановленного участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для двух альтернативных случаев: ненарушения и нарушения несущей способности ветхого трубопровода. 2. Определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ). 3. Проведение гидравлического расчета новых трубных конструк- ций «материал трубопровода + ПР», «материал трубопровода + ЦПП» и «материал трубопровода + ПЭ» с построением пьезометрического профиля для оценки гидравлической совместимости нового (восстановленного) участка с действующим трубопроводом по величинам потерь напора. 1.3. РАЗДЕЛ II: РЕНОВАЦИЯ ВОДОПРОВОДНЫХ БЕЗНАПОРНЫХ СЕТЕЙ В данном разделе объектами реновации являются 5 типов безнапор- ных трубопроводов, а именно: асбестоцементный, железобетонный, чугунный ( при необходимости керамический и кирпичный). В данном разделе решаются 3 задачи: 1. Определение толщины и модуля упругости защитного покрытия (внутреннего полимерного рукава), обеспечивающего несущую способность восстановленного участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для случаев ненарушения и нарушения несущей способности участка трубопровода. 2. Определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ). 6
3. Проведение гидравлического расчета новых трубных конструк- ций «материал трубопровода + ПР», «материал трубопровода + ЦПП» и «материал трубопровода + ПЭ» с оценкой гидравлической совместимости нового (восстановленного) участка с действующим трубопроводом по величинам абсолютных скоростей течения сточной жидкости на отдельных участках. 1.4. ТИПОВОЙ ПРИМЕР ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Общие условия и исходные данные для проектирования по разделу I, подразделу А «Реновация стальных трубопроводов» Задача 1: определение остаточного ресурса стального трубопровода. Требуется определить остаточный ресурс (в годах) ветхого участка стального трубопровода определенной длины по остаточной толщине стенки и по скорости роста отдельного дефекта соответственно для двух случаев: при воздействии общей коррозии и при язвенной (питтинговой) коррозии при следующих исходных данных (табл. 1). Таблица 1 Исходные данные для определения остаточного ресурса трубопровода Внешний диаметр участка трубопровода, м 1,4 Глубина залегания трубопровода (от поверхности земли до лотка), м 6 Высота грунтовых вод над лотком трубы, м 4 Внутреннее давление воды в трубопроводе, м вод. столба или т/м2 60 Проектная (начальная) толщина стенки трубопровода, мм 10 Остаточная толщина стенки трубопровода (по данным диагностики), мм 5 Продолжительность эксплуатации трубопровода до момента диагностирования, т.е. измерения остаточной толщины стенки, год 20 Объемный вес материала трубы, т/м3 7,85 Объемный вес грунта, т/м3 1,7 Объемный вес транспортируемой воды, т/м3 1,0 Глубина дефекта в зоне максимальных повреждений, мм 3,2 Наибольший размер (диаметр) коррозионной язвы по верхней кромке дефекта, мм 5,5 Фактическое время с момента появления дефекта (по данным диагностики), год 1,5 Задача 2: определение толщины и модуля упругости полимерного рукава в трубной конструкции «сталь + полимерный рукав (ПР)». 7
Требуется определить толщину ремонтного покрытия — внутрен- него полимерного рукава, обеспечивающего на ремонтном участке стального трубопровода несущую способность трубной конструкции при заданном модуле упругости ремонтного покрытия и заданной остаточной толщине стенки при следующих параметрах (табл. 2). Таблица 2 Исходные данные для определения толщины и модуля упругости полимерного рукава Внешний диаметр участка трубопровода, м 1,4 Глубина залегания трубопровода (от поверхности земли до лотка), м 6,0 Высота грунтовых вод над лотком трубы, м 4,0 Внутреннее давление воды в трубопроводе, м вод. столба или т/м 2 60 Проектная (начальная) толщина стенки трубопровода, мм 10 Остаточная толщина стенки трубопровода (по данным диагностики), мм 5 Проектная толщина полимерного рукава, мм 12 Объемный вес материала трубы, т/м3 7,85 Объемный вес грунта, т/м3 1,7 Объемный вес транспортируемой воды, т/м3 1,0 Усредненный объемный вес полимерного рукава, т/м3 1,75 Значение модуля упругости полимерного рукава 100 000…500 000 т/м2, а диапазон толщины полимерного рукава 0,001…0,05 м. В рассматриваемом примере модуль упругости принят равным 250 000 т/м2 (остальная справочная информация изменению не подлежит). В каждом конкретном задании величина модуля упругости задается в исходных данных (табл. 3). Таблица 3 Исходные данные по модулю упругости Модуль упругости полимерного рукава, т/м2 250 000 Задача 3: определение параметров санации ветхого участка трубо- провода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ). Требуется в зависимости от исходного диаметра трубопровода и ре- зультатов ранее выполненного прочностного расчета принять решение об альтернативных «полимерному рукаву» методах реновации и потенциальном ремонтном материале, например, подобрав толщину защитного 8
цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и диаметр полиэтиленовой трубы, протаскиваемой внутрь ветхого ремонтного участка трубопровода (по рекомендациям ГОСТ и других нормативно-технических документов). При нулевом ресурсе ремонтного участка трубопровода нанесение слоя ЦПП неприемлемо, так как прочностные параметры трубопровода нарушены. В остальных случаях нанесение ЦПП целесообразно для продления срока службы трубопровода. В этих случаях толщина слоя ЦПП принимается в зависимости от диаметра (табл. 4): Таблица 4 Исходные данные для определения параметров санации трубопровода Диаметр трубопровода, м Толщина слоя ЦПП, м до 0,15 0,004 от 0,15 до 0,3 0,005 от 0,35 до 0,4 0,006 от 0,4 до 0,7 0,007 0,8 0,009 0,9 0,01 1,0 0,011 от 1,2 до 1,4 0,012 1,6 и более 0,014 Стандартные наружные диаметры, толщина стенок и внутренние диаметры полиэтиленовых труб низкого давления ПНД (высокой плотности) представлены ниже (табл. 5). Таблица 5 Исходные и расчетные данные по диаметрам и толщинам стенок трубопровода Наружный диаметр, м Толщина стенки, м Внутренний диаметр, м 0,125 0,0049 0,125 – 0,0049 ×2 = 0,1152 0,14 0,0054 0,14 – 0,0054 × 2 = 0,1292 0,16 0,0062 0,16 – 0,0062 × 2 = 0,1476 0,18 0,007 0,18 – 0,007 × 2 = 0,166 0,2 0,0077 0,2 – 0,0077 × 2 = 0,1846 0,225 0,0087 0,225 – 0,0087 × 2 = 0,2076 0,25 0,0097 0,25 – 0,0097 × 2 = 0,2306 0,28 0,0108 0,28 – 0,0108 × 2 = 0,2584 0,315 0,0122 0,315 – 0,0122 × 2 = 0,2906 0,355 0,0137 0,355 – 0,0137 × 2 = 0,3276 9
Окончание табл. 5 Наружный диаметр, м Толщина стенки, м Внутренний диаметр, м 0,4 0,0154 0,4 – 0,0154 × 2 = 0,37 0,45 0,0174 0,45 – 0,0174 × 2 = 0,4152 0,5 0,0193 0,5 – 0,0193 × 2 = 0,4614 0,56 0,0216 0,56 – 0,0216 × 2 = 0,5168 0,63 0,0243 0,63 – 0,0243 × 2 = 0,5814 0,71 0,0274 0,71 – 0,0274 × 2 = 0,6552 0,8 0,0308 0,8 – 0,0308 × 2 = 0,7384 0,9 0,0347 0,9 – 0,0347 × 2 = 0,8306 1,0 0,0385 1,0 – 0,0385 × 2 = 0,923 1,2 0,0462 1,2 – 0,0462 × 2 = 1,1076 Задача 4: построение пьезометрического профиля трубопровода с восстановленным участком. Требуется построить пьезометрический профиль для трех вариантов реновации ремонтного участка («сталь + ПР», «сталь + ЦПП» и «сталь + ПЭ») и произвести оценку гидравлической совместимости восстановленного участка с ветхим трубопроводом общей протяженностью L (м). Условия задачи предусматривают расположение ремонтного участка в начале трубопровода, а его протяженность принимается в долях от общей протяженности трубопровода, т. е. 0,25L, 0,5L или 0,75L (табл. 6). Таблица 6 Гидравлические и геометрические характеристики объекта восстановления Длина трубопровода L, м 2000 Давление в начале трубопровода, м вод. столба 60 Расход воды q, м3/с 2,8 Протяженность ремонтного участка трубопровода, м 0,25L Для определения потерь напора на участках стального трубопро- вода различного диаметра используются формулы, полученные из Таблиц для гидравлического расчета водопроводных труб Шевелева Ф.А., в частности (1): АСТ = 0,0017d–5,1716. (1) 10
Для ремонтных материалов (труб) используются следующие расчет- ные гидравлические зависимости по определению коэффициента удельного сопротивления А для широкой гаммы внутренних диаметров трубопровода d: АПР = 0,0007d–5,2791; АПЭ = 0,001d–5,316; АЦПП = 0,0009d–5,2279. Для построения пьезометрического профиля потери напора Δh, м, опре- деляются по формуле (2): Δh = АLq2. (2) Общие условия и исходные данные для проектирования по разделу I, подразделу Б «Реновация асбестоцементных, чугунных и железобетонных водопроводных трубопроводов» Задача 1: определение параметров санации полимерным рукавом. Требуется с определить толщину защитного покрытия из полимер- ного рукава по модулю упругости, обеспечивающую несущую способность участка новой трубной конструкции «материал трубопровода + полимерный рукав» для случаев ненарушения и нарушения несущей способности ветхого трубопровода. В качестве исходных материалов трубопроводов рассматриваются: асбестоцемент, железобетон и чугун. Исходная информация представлена в табл. 7-15. Для случая использования асбестоцементного трубопровода (табл. 7): для случая использования трубы (ВТ 6, ВТ 9 или ВТ 12, когда несущая способность не нарушена (табл. 8); для случая использования трубы (ВТ 6, ВТ 9 или ВТ 12), когда несущая способность нарушена (табл. 9). Таблица 7 Асбестоцементный трубопровод Общая протяженность действующего трубопровода L, м 500 Расход воды q, м3/с 0,15 Протяженность ремонтного участка трубопровода, м 0,5L Режимы эксплуатации несущая способность не нарушена; несущая способность нарушена 11
Доступ онлайн
В корзину