Всего на сайте:
148 тыс. 196 статей

Главная | Добыча и разработка природных ресурсов

Курсове проектування, Паливно-енергетичний комплекс  Просмотрен 276

ВСТУП

Паливно-енергетичний комплекс є важливою частиною реального сектора економіки України. Він відіграє ключову роль не тільки в енергозабезпеченні країни, але і в формуванні доходів державного бюджету. Паливно-енергетичний комплекс (ПЕК) забезпечує значну частину всіх доходів консолідованого бюджету і біля 20 % промислового виробництва країни. На його долю приходиться 25 % експортних валютних поступлень. Від того, на скільки успішно функціонує ПЕК країни, у значній мірі залежить економічна, енергетична і національна безпека України.

Велику роль у паливно-енергетичній безпеці країни відіграє трубопровідний транспорт рідких і газоподібних вуглеводнів, без яких неможливе життєзабезпечення населення і нормальне функціонування народногосподарського комплексу.

Трубопровідний транспорт – складна технічна система (СТС) з потужним енергетичним потенціалом. До неї входять установки підготовки газу, нафти до далекого транспортування, промислові, магістральні і розподільчі трубопроводи, компресорні і насосні станції, резервуарні парки, підземні сховища, морські термінали. Загальна протяжність магістральних, промислових і розподільчих трубопроводів складає більше 1 млн. км.

Трубопровідні магістралі за вантажооборотом займає друге місце після залізничних доріг. Велика протяжність магістральних трубопроводів, віддаленість найбільш перспективних районів видобутку нафти і газу тягне за собою великий розхід металу. У зв’язку з цим велике значення набуває економія металу внаслідок зростання діаметра трубопроводів і їх пропускної здатності, зниження товщини стінки, а також за рахунок підвищення міцнісних характеристик металу, що викликає необхідність розроблення принципово нових конструктивних рішень, які забезпечують надійну експлуатацію трубопровідних систем при мінімальних затратах металу.

Збільшення діаметрів трубопроводів викликає якісні зміни параметрів навантаження від температури, тиску і інших факторів. Велика жорсткість труб не дозволяє укладати їх по рельєфу місцевості і різко збільшує об’єми земляних робіт та надземного прокладання трубопроводів. Необхідність надземного прокладання трубопроводів на значні віддалі викликана також складними ґрунтовими умовами північних трас трубопроводів.

Використання нових високоміцних сталей з границею міцності 600-700 МПа дають можливість зменшити розхід металу на 10-15 % і скоротити відповідно капіталовкладення.

В останні роки для спорудження магістральних трубопроводів поряд зі сталевими находять застосування труби з полімерних матеріалів. Особливо перспективними є труби із склопластиків, а для міських трубопровідних сіток – поліетиленові, поліхлорвінілові та інші.

Застосування пластмасових труб призведе до серйозних змін в технології спорудження магістральних трубопроводів. Завдяки меншій вазі пластмасових труб у порівнянні зі сталевими значно полегшаться навантажувально-розвантажувальні, транспортні, монтажно-укладальні і інші операції. Будуть встановлені нові конструкції з’єднання труб в нитку, а також створюватися нові способи і проектуватися нове обладнання для зварювання труб і для монтажно-укладальних робіт.

Висока корозійна стійкість і діелектричні властивості пластмасових труб дозволять відмовитися від нанесення на труби ізоляційного покриття. Непотрібні стануть і електричні методи захисту трубопроводів від блукаючих струмів.

Внаслідок перебудови технології спорудження магістральних трубопроводів скоротять терміни їх спорудження, збільшиться пропускна здатність пластмасових труб завдяки їх високій гладкості стінок і підвищиться експлуатаційна стійкість трубопроводів.


І МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ

1.1 Мета вивчення дисципліни

Про можливість застосування трубопроводів для транспортування різних газоподібних, рідких і твердих матеріалів відомо давно. Проте широке поширення трубопровідний транспорт отримав тільки в середині минулого сторіччя у зв’язку з відкриттям нових родовищ нафти і газу у віддалених районах Сибіру і середньої Азії та необхідністю їх транспортування від місця їх видобування до місця споживання. Зараз важко навіть уявити, яким транспортом, крім трубопровідного, можна було б щорічно перекачувати мільярди кубічних метрів газу зі Східних і Північних районів Сибіру у Центральні і Західні райони бувшого СРСР, а також на експорт у країни Західної Європи. Якщо нафту можна доставляти в цистернах по залізній дорозі, то природний газ так транспортувати не можна. Транспортування нафти і нафтопродуктів по залізній дорозі обходиться дорожче, ніж по трубопроводах. Крім того, перевезення десятків і сотень мільйонів тон нафти по залізній дорозі привила би до суттєвого зменшення пропускної здатності залізних доріг.

При транспортуванні нафти і газу трубопровідним транспортом втрати перекачуваного продукту (у порівнянні з іншими видами транспорту) мінімальні. завдяки високому ступеню герметизації трубопроводів та перекачую чого обладнання.

Неперервність і рівномірність подачі продукту по трубопроводу дозволяє забезпечити ритмічну і чітку роботу виробництв, що отримують паливо (або сировину) по трубопроводах. Важливою перевагою трубопроводів є можливість швидкого їх спорудження великої протяжності у самих складних умовах. Всі автомобільні дороги, а тим більше залізниці неможливо (при однакових затратах) побудувати у такі стислі терміни, як трубопроводи. Тому і освоєння газових і нафтових родовищ починається значно швидше, ніж це було б при інших видах транспорту.

При цьому необхідно мати на увазі, що спорудження одної дороги мало; потрібен парк цистерн, резервуарів, локомотивів тощо, створення якого теж вимагає часу.

Спорудження будь-якої дороги вимагає великих площ землі, часто родючої. Методи спорудження трубопроводів, що застосовуються на даний момент, дозволить практично повністю використовувати землю вздовж трубопровідних трас. Тим самим зменшується вивід земель із сільськогосподарського користування.

Таким чином, значення трубопровідного транспорту невпинно зростає, забезпечуючи транспортними перевезеннями нові сфери.

Технологія спорудження трубопроводів – базова дисципліна з підготовки фахівців за спеціальності «Технологія та устаткування зварювання».

Метою вивчення курсу «Технологія спорудження трубопроводів» є:

– ознайомлення з основними технологіями та організацією спорудження магістральних трубопроводів, сучасними тенденціями у розвитку трубопровідного будівництва, схемами та методами виконання окремих видів робіт в різних природно-кліматичних умовах;

– набуття навиків з самостійного розрахунку трубопроводів на міцність і деформативність, поздовжну стійкість, визначення об’ємів при виконанні окремих видів робіт, кількості машин і механізмів, напружено-деформованого стану трубопроводу при спорудженні за різними конструктивними схемами;

– оволодіння самостійним проектуванням трубопроводів за основними конструктивними схемами їх спорудження, технологією виконання окремих видів робіт, обґрунтуванням і вибором машин і механізмів для спорудження трубопроводів.

Базовими навчальними дисциплінами при вивченні «Технологія спорудження трубопроводів» є: « Вища математика», «Інформатика», «Теоретична механіка», «Опір матеріалів», «Зварювання плавленням», «Зварювання тиском», «Теорія зварювальних процесів», «Зварювання трубопроводів», «Основи проектування та спорудження трубопроводів».

1.2 Задачі вивчення дисципліни

Вивчення курсу «Технологія спорудження трубопроводів» дозволяє розглянути основні наукові та методичні підходи до вирішення основних задач:

– обґрунтування, на основі самостійного виконання технологічних розрахунків трубопроводів, конструктивних схем спорудження в залежності від призначення трубопроводу, характеристик природно-кліматичних та інженерно-геологічних умов районів будівництва;

– розроблення математичних моделей з розрахунку напружено-деформованого стану трубопроводу при його укладанні у проектне положення, вибір оптимальних схем виконання технологічних операцій;

– розроблення технологічного процесу спорудження трубопроводів за заданими конструктивними схемами, оформлення графічного матеріалу, заходів з техніки безпеки та охорони дозвілля.

1.3 Рекомендації до вивчення дисципліни

Курс дисципліни «Технологія спорудження трубопроводів» основний на принципах будівельної механіки, теорії міцності, механіки ґрунтів та механіки матеріалів. Тому дана дисципліна вивчається у тісному зв’язку з іншими дисциплінами: теоретична механіка, механіка ґрунтів, матеріалознавство, опір матеріалів, фізика, хімія, основи проектування та спорудження трубопроводів.

Студенти повинні освоїти методи розрахунку навантажень та впливів, що діють на трубопровід в залежності від конструктивної схеми спорудження та інженерно-геологічних та погодно-кліматичних умов будівництва, самостійно аналізувати та вибирати конструктивну схему спорудження трубопроводу, розробляти технологічний процес виконання будівельно-монтажних робіт, забезпечивши будівництво необхідною технікою та матеріалами, знати новітні технології в галузі трубопровідного будівництва, вміти їх використати стосовно конкретних умов спорудження трубопроводів, враховуючи вимоги техніки безпеки та охорони довкілля. Оволодіти вимогами нормативних документів та стандартів на проектування, виконання окремих видів робіт, організацію спорудження трубопроводів, а також основами комп’ютерного моделювання та інженерної графіки.

 

 

2 ВИТЯГ З РОБОЧОЇ ПРОГРАМИ

2.1 Зміст лекційного курсу

Теми і зміст лекційних занять наведені в табл. 2.1

 

Таблиця 2.1 − Теми і зміст лекцій

Тиж-день № теми Тема лекції, її зміст Обсяг годин Літе-рату-ра  
ДФН ЗФН     
Вступ. Технологія спорудження трубопроводів у нормальних умовах. Зміст, мета і задачі вивчення дисципліни, рекомендована навчальна і довідкова література. Значення дисципліни у підготовці спеціалістів за фахом «Технологія та устаткування зварювання». 0,5 1, 5, 9
2, 3 Інженерна підготовка траси. Розроблення і закріплення траси. Розроблення будівельної смуги. Планування будівельної смуги. Спорудження вздовж трасових та тимчасових доріг. 0,5 1, 5, 9,10
4, 5, 6 Транспортні роботи при спорудженні магістральних трубопроводів. Транспортна схема, транспортний процес і його основні елементи. Визначення необхідної кількості транспортних засобів. Транспортування труб, секцій, будівельних матеріалів. 0,5 1, 4, 5

 

Продовження таблиці 2.1

Тиж-день № теми Тема лекції, її зміст Обсяг годин Літе-рату-ра  
ДФН ЗФН     
7, 8 Земляні роботи при спорудженні магістральних трубопроводів. Характеристика земляних робіт. Характеристика ґрунтів. Способи розроблення траншей. Буро-вибухові роботи. Розрахунок об’єму земляних робіт. 0,5 1, 4, 5, 9
10, 11, 12 Ізоляційно-укладальні роботи. Способи очищення поверхні труб. Захисні покриття і вимоги до них. Конструкція ізоляційних покриттів. Способи виконання ізоляційно-укладальних робіт 1, 4, 5, 10
12, 13, 14, 15 Розрахунок ізоляційно-укладальної колони на навантаження у вертикальній та горизонтальній площинах. Підбір трубоукладачів. Роздільний спосіб виконання ізоляційно-укладальних робіт. Контроль якості виконання ізоляційно-укладальних робіт. 1,0 4, 5
Криволінійні ділянки трубопроводів. Повороти трубопроводів у вертикальній і горизонтальній площинах. Вимушений згин труб. Круто загнуті підводи. Монтаж трубопроводів на поворотах у вертикальній і горизонтальній площині. Монтаж криволінійних ділянок з гнутих вставок. 1,0 1, 5
Всього у VII     
1, 2, 3 Спорудження підводних переходів. Класифікація підводних переходів. Підготовчі роботи. Методи розроблення підводних і берегових траншей. Технологія укладання підводних переходів 1,0 1, 3, 5

 

 

Закінчення таблиці 2.1

Тиж-день № теми Тема лекції, її зміст Обсяг годин Літе-рату-ра  
ДФН ЗФН     
4, 5, 6 Укладання підводних трубопроводів вільним зануренням з поверхні води. Особливості спорудження трубопроводів у зимовий період і при великих швидкостях течії. Засипання підводних трубопроводів. Технологічні розрахунки підводних трубопроводів. 1,0 1, 3, 5
7, 8, 9 Надземна прокладка трубопроводів. Системи, що застосовуються для прокладання надземних трубопроводів. Надземні трубопроводи з компенсаторами. Розрахункові положення. 1,0 2, 3
9, 10   Консольні системи переходів з компенсаторами, багато прогінні системи. Прямолінійна прокладка без компенсаторів. Підсилення балкових переходів. 1,0 2, 8
10, 11   Надземна прокладка по самокомпенсуючих контурах. Висячі системи переходів. Деталі конструкцій висячих переходів. 0,5 2, 8
  Аркові переходи. Розрахунок арок. Опора для надземного прокладання трубопроводів 0,5 1, 2
  Переходи через залізні та автомобільні дороги. Відкритий та без траншейний способи прокладання. Конструкція і деталі переходів. Технологія виконання робіт при без траншейному прокладанні трубопроводів. Розрахункові положення трубопроводів під залізними та автомобільними дорогами. 1,0 1, 3, 4
Всього:     

2.2 Зміст лабораторних занять

Зміст лабораторних занять наведено в таблиці 2.2

Таблиця 2.2 – Зміст лабораторних занять

Тиж-день № теми Тема занять Обсяг годин Літе-ратура  
ДФН ЗФН     
Визначення планового та висотного положення трубопроводу при проведенні ремонтних робіт 2, 4, 6
3, 5 Визначення взаємодії трубопроводу з ґрунтом при поздовжніх переміщеннях 1, 2, 6
7, 9   Дослідження напружено-деформованого стану трубопроводу за допомогою установки ИНИ – 1  
  Дослідження напружено-деформованого стану трубопроводу при ізоляційно-укладальних роботах  
  Вивчення принципу та будови станції катодного захисту трубопроводів від корозії 1, 4
  Визначення якості очищення поверхні трубопроводу при виконанні ізоляційних робіт 1, 4
Всього:    

 


2.3 Зміст практичних занять

Зміст практичних занять наведено в таблиці 2.3

Таблиця 2.3 – Зміст практичних занять

Тиж-день № теми Тема занять Обсяг годин Літе-ратура
Визначення об’єму земляних робіт при інженерній підготовці будівельної смуги   
Визначення раціональних границь транспортного обслуговування будівництва трубопроводів аналітичним та графічним способами   4, 5
Визначення необхідної кількості транспортних засобів та вибір марки машин для перевезення труб і матеріалів   
Розрахунок об’єму земляних робіт при розробці траншей та зворотній засипці трубопроводу 1, 5
Розрахунок ізоляційно-укладальної колони на навантаження у вертикальній площині 1, 5
Розрахунок ізоляційно-укладальної колони на навантаження у горизонтальній площині. Побудова епюри згинальних моментів. 1, 5

Закінчення таблиці 2.3

Тиж-день № теми Тема занять Обсяг годин Літе-ратура  
Побудова сучасної епюри згинальних моментів, що діють на трубопровід при виконанні ізоляційно-укладальних робіт. Перевірка міцності трубопроводу. Підбір марки кранів-трубоукладачів 1, 5  
Розрахунок радіусів пружного згину трубопроводу на поворотах у вертикальній і горизонтальній площинах. Визначення сумарних напружень у трубопроводі на криволінійних ділянках траси    
Всього у VII семестрі     
Розрахунок тягового зусилля при спорудженні підводних трубопроводів методом протягування 3, 5  
Перевірка стійкості підводних трубопроводів    
Розрахунок напруженого стану підводного трубопроводу при укладанні з поверхні води    
Розрахунок безкомпенсаторного переходу    
Розрахунок багатопрогінних балкових переходів    
Розрахунок компенсуючої здатності Г-, П- і Z- подібних компенсаторів    
Розрахунок висячого переходу    
Розрахунок захисного кожуха при спорудженні переходів через автомобільні і залізні дороги    
Всього у VIIІ семестрі      
           

2.4 Зміст самостійної роботи

Перелік матеріалу, який студент зобов’язаний вивчити самостійно, наведений у таблиці 2.4.

Матеріал і практичні навички, які формуються у студента при курсовому проектуванні, характеризує таблиця 2.5.

2.4.1 Матеріал для самостійного вивчення

Матеріал, що виноситься на самостійне вивчення, наведений у таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 – Матеріали для самостійного вивчення

Тиж-день № теми Тема та зміст матеріалів для самостійного вивчення Обсяг годин Літе-ратура
Призначення та склад споруд трубопроводів. Основні відомості про трубопроводи. Характеристика газотранспортної системи України. Класифікація магістральних трубопроводів. 1, 4
2, 3 Технологічні розрахунки трубопроводів. Розрахунок товщини стінки трубопроводу. Напруження у трубопроводі від зовнішніх навантажень. Оцінювання ймовірності руйнування трубопроводів.   1, 5
4, 5, 6 Розрахункові схеми і моделі механічного деформування трубопроводів. Критерій лінійної і нелінійної механіки руйнування. 1, 3
7, Розрахунок стійкості і переміщень підземних трубопроводів. Врахування фізико-механічних властивостей матеріалу труб. Співставлення вимог до міцності трубопроводів у нормативних документах Росії, США, Європейських країн. 1, 11
Інженерна підготовка. Розчищення траси у гірських умовах. Спорудження переїздів через гірські річки 1, 4

 

Закінчення таблиці 2.4

Тиж-день № теми Тема та зміст матеріалів для самостійного вивчення Обсяг годин Літе-ратура
9, 10 Транспорті і земляні роботи при спорудженні трубопроводів. Схеми руху транспортних засобів на трубозварювальних базах (ТЗБ). Перевезення труб і секцій труб на складних ділянках траси. Вплив рельєфу міцності і властивостей ґрунту на механізацію земляних робіт. 1, 4, 5, 6, 7
11, 12, 14 Ізоляційно-укладальні роботи. технологічний процес очищення труб у трасових умовах і на базах. Двокомпонентні ізоляційні покриття. Ізоляційні матеріали на основі композитів. 1, 4
15, 16 Криволінійні ділянки трубопроводів. розбивання криволінійних ділянок трубопроводів на трасі. Технологія виготовлення зварних колін із сегментів. Виготовлення круто загнутих відводів. 1, 5
1, 2, 3, 4, 5,6 Спорудження підводних переходів. Конструкція спускових доріжок. Стійкість дна і берегів рік. Технологія укладання трубопроводів, що споруджуються за схемою «Труба в трубі» 1, 5
7, 8, 9, 10, 11, 12 Надземна прокладка магістральних трубопроводів. Багатопрогінні балкові системи з компенсаторами. Деталі конструкцій висячих переходів. Вантові конструкції надземних переходів. 1, 2, 5
Переходи через залізні та автомобільні дороги. Використання направленого буріння для спорудження переходів під дорогами. Віброударне буріння. 1, 5
    Всього:  

 

Курсове проектування

З дисципліни «Технологія спорудження трубопроводів» робочою програмою з напряму підготовки «Зварювання» передбачено виконання курсового проекту.

Мета курсового проектування –навчити студентів самостійного і творчого вирішувати науково-практичні питання, що відносяться до конструктивних рішень, техніки, технології та організації спорудження лінійної частини магістральних трубопроводів.

Курсовий проект має за мету розвинути навики самостійної творчої роботи студента, дозволяючи шляхом розв’язання конкретних виробничих завдань долучати студентів до практики спорудження лінійної частини магістральних трубопроводів, виховувати відповідальне ставлення до виконання інженерно-технічних задач, прививати їм навики наукового пошуку і роботи з проектною та нормативною документацією та літературними джерелами, застосовувати теоретичні положення до розв’язку практичних задач.

З поставленої мети курсового проектування студенту ставляться наступні задачі:

- знати призначення та склад споруд трубопроводів;

- вміти розраховувати товщину стінки трубопроводу та перевіряти його на міцність та деформативність;

- вміти підібрати механізми і машини при організації виконання земляних, транспортних і зварювально-монтажних робіт;

- розробити технологію виконання ізоляційно-укладальних робіт;

- вміти вибрати конструктивну схему переходу і розробити технологію спорудження;

- виконати технологічні розрахунки основних параметрів спорудження трубопроводу за вибраною конструктивною схемою;

- знати і вміти здійснювати не тільки технологічний процес спорудження трубопроводу на рівні досягнення техніки, технології та управління, але і з інженерних позицій сприяти їх подальшому прогресу.

2.4.2.1 Організація курсового проектування

Курсовий проект виконується студентами на 4-тому курсі у VIII семестрі. Вихідні дані і питання, які необхідно розробити, видаються студенту на початку семестру у завданні на проектування.

У завданні вказується термін видачі проекту і термін здачі закінченого проекту, а також календарний план виконання.

У календарному плані відображаються наступні питання: робота над літературними джерелами; виконання технологічних розрахунків; розроблення питань технології спорудження; написання пояснювальної записки; робота над графічними матеріалами; підготовка даних для розрахунку на ЕОМ; кінцеве оформлення проекту і його захист.

Студент працює над проектом на протязі семестру, дотримуючись розробленого під керівництвом викладача календарного плану.

Консультації по проекту обов’язкові і проводяться згідно графіку.

По закінченню роботи над проектом студент здає на перевірку керівнику розрахункову та графічну частини.

Для захисту проекту розпорядженням завідувача кафедри створюється комісія. Захист проекту відбувається за затвердженим графіком.

Курсові проекти виконані на високому рівні, що мають теоретичне і практичне значення, мають бути подані на конкурс.

Предыдущая статья:Часть 2. Глава 7)Овладение регулярными выражениями Следующая статья:Завдання на курсове проектування
page speed (0.0139 sec, direct)