Wstęp

Rurociąg odwadniający kopalnie nie pracuje pod stałym ciśnieniem.

Ciśnienie wewnątrz rury wydobywczej HDPE może zmieniać się za każdym razem, gdy pompa odwadniająca uruchamia się, zatrzymuje lub zmienia warunki pracy. Działanie zaworu może spowodować kolejną szybką zmianę ciśnienia. W długiej podziemnej lub powierzchniowej linii drenażowej zdarzenia te mogą generować fale ciśnienia przemieszczające się przez rurę.

Zjawisko to jest powszechnie znane jako uderzenie wodne lub wzrost ciśnienia.

W przypadku systemu odwadniania kopalni ważnym pytaniem nie jest po prostu to, czy rura górnicza HDPE wytrzyma normalne ciśnienie robocze. Rura musi również tolerować warunki ciśnieniowe występujące podczas pracy pompy i zaworu.

Jest to szczególnie ważne w przypadku-odwadniania kopalń na duże odległości, gdzie zaburzenie ciśnienia generowane na jednym końcu rurociągu może przedostać się przez dużą część systemu.

Wytyczne PE100 rozpoznają wzrost jako-krótkoterminowy wzrost ciśnienia powyżej normalnego maksymalnego ciśnienia roboczego, spowodowany szybkimi zmianami prędkości płynu. Powtarzające się operacje pomp i zaworów mogą również powodować cykliczne obciążenie ciśnieniem przez cały okres użytkowania rurociągu.

W przypadku rur górniczych HDPE sam materiał odgrywa ważną rolę, ponieważ polietylen jest znacznie bardziej elastyczny niż sztywna rura metalowa. Ta elastyczność zmienia sposób, w jaki rura reaguje na przejściowe ciśnienie.

Co dzieje się wewnątrz rury wydobywczej HDPE podczas wyłączania pompy?

Rozważmy typowy rurociąg odwadniający kopalnię.

Pompa tłoczy wodę długą rurą HDPE z podziemnego punktu zbiorczego do powierzchniowego punktu zrzutu. Podczas pracy pompy woda ma określoną prędkość. Ścianka rury poddawana jest działaniu ciśnienia wewnętrznego związanego z systemem pompującym.

Gdy pompa nagle się zatrzyma, woda nie przestaje się natychmiast poruszać.

Woda ma bezwładność. Poruszająca się woda płynie dalej, podczas gdy pompa nie zapewnia już tej samej siły napędowej. Powoduje to szybką zmianę prędkości, a zmiana ta wytwarza falę ciśnienia.

Fala przemieszcza się wzdłuż rurociągu.

Jeżeli rurociąg odwadniający ma kilkaset metrów lub kilka kilometrów długości, zaburzenie ciśnienia może przedostać się przez znaczną długość rury wydobywczej HDPE, zanim system powróci do normalnego stanu pracy.

Z tego powodu ciśnienie pokazywane na manometrze pompy podczas normalnej pracy niekoniecznie jest najwyższym ciśnieniem doświadczanym przez rurę.

Rura musi wytrzymać zarówno normalne ciśnienie robocze, jak i ciśnienie przejściowe.

Dlaczego rura wydobywcza HDPE różnie reaguje na skoki ciśnienia

Ściana rury kopalnianej HDPE nie jest sztywna w taki sam sposób jak rura stalowa.

PE100 ma długoterminowy moduł sprężystości-około 200 MPa, współczynnik Poissona około 0,45 i wydłużenie przy zerwaniu większe niż 600%, zgodnie z danymi referencyjnymi PE100+.

Właściwości te są istotne w przypadku skoków ciśnienia, ponieważ ścianka rury może się nieznacznie odkształcić w wyniku zmian ciśnienia wewnętrznego.

Wraz ze wzrostem ciśnienia średnica rury może nieznacznie wzrosnąć, a na ścianie pojawią się dodatkowe naprężenia obwodowe. Odkształcenie to pochłania część reakcji przejściowej, zamiast wymuszać całą zmianę ciśnienia w wyjątkowo sztywnej ściance rury.

Nie oznacza to, że rura wydobywcza HDPE może po prostu zignorować uderzenie wodne.

Oznacza to, że przy ocenie historii ciśnienia w systemie drenażowym należy wziąć pod uwagę reakcję materiałową.

Dlatego rurociąg, w którym pompy są często uruchamiane i zatrzymywane, należy oceniać na podstawie jego rzeczywistego cyklu operacyjnego, a nie tylko ciśnienia statycznego.

Wartość ciśnienia to nie to samo, co ciśnienie udarowe

To rozróżnienie jest ważne w przypadku zamówień na odwadnianie kopalń.

Załóżmy, że rura wydobywcza HDPE jest przeznaczona dla określonej klasy ciśnienia PN. To ciśnienie znamionowe opisuje dopuszczalne ciśnienie robocze rury w określonych warunkach projektowych.

Wyłączenie pompy może spowodować tymczasowy wzrost ciśnienia powyżej normalnego ciśnienia roboczego.

Dlatego pytanie inżynieryjne brzmi:

Jakie jest maksymalne ciśnienie wewnątrz rury wydobywczej HDPE podczas pełnego cyklu eksploatacyjnego?

Odpowiedź zależy od pompy, prędkości przepływu, długości rurociągu, działania zaworu, profilu wysokości i czasu wyłączenia.

Wytyczne PE100 szczególnie zalecają analizę przepięć dla rurociągów narażonych na obciążenia udarowe i zmęczeniowe.

W przypadku systemów odwadniania kopalń jest to szczególnie istotne, gdy rurociąg ma długi odcinek wznoszący od podziemnej przepompowni na powierzchnię.

Długie rury wydobywcze HDPE wymagają większej uwagi na stany nieustalone ciśnienia

Długość rurociągu zmienia znaczenie skoku ciśnienia.

Krótkie przyłącze drenażowe w pobliżu pompy może spowodować zaburzenie ciśnienia, które ustępuje stosunkowo szybko.

Długi rurociąg odwadniający kopalnie zachowuje się inaczej.

Fala ciśnienia może przemieszczać się wzdłuż rurociągu, odbijać się na zmianach geometrii rury, zaworów, zbiorników, zakrętów lub końców rurociągu i oddziaływać z innymi falami ciśnienia.

Rezultatem może być historia ciśnienia, która jest znacznie bardziej skomplikowana niż zwykłe „normalne ciśnienie plus jeden wzrost”.

Dlatego też długich systemów rur górniczych HDPE nie należy wybierać wyłącznie na podstawie wartości ciśnienia statycznego.

Średnica rury ma znaczenie, ponieważ prędkość przepływu zmienia się wraz ze średnicą. Przy tym samym natężeniu przepływu mniejsza średnica wewnętrzna powoduje większą prędkość wody. Gwałtowna zmiana tej prędkości może spowodować bardziej znaczące przejściowe zdarzenie związane z ciśnieniem.

Grubość ścianki i SDR również mają znaczenie, ponieważ geometria rury wydobywczej HDPE wpływa na jej reakcję na ciśnienie.

Uruchomienie pompy-Może również spowodować zmiany ciśnienia

Uderzenie wodne nie ogranicza się do wyłączeń awaryjnych.

Pompa uruchamiana przy pełnym rurociągu może również powodować stany przejściowe ciśnienia.

Staje się to istotne w kopalniach, w których pompy odwadniające działają automatycznie w zależności od poziomu wody.

Pompa może uruchomić się, gdy miska osiągnie określony poziom, pracować przez pewien czas, a następnie zatrzymać się. W normalnym dniu rura wydobywcza HDPE może podlegać wielu takim cyklom ciśnieniowym.

Poszczególne zmiany ciśnienia mogą nie być na tyle duże, aby spowodować natychmiastową awarię.

Ważniejszą kwestią jest powtarzalność.

Powtarzające się zmiany ciśnienia są obciążeniem zmęczeniowym. Wytyczne PE100 odróżniają to cykliczne obciążenie od pojedynczego udaru i zauważają, że częstotliwość i amplituda cykli ciśnienia są ważnymi czynnikami.

Dlatego sposób pracy kopalni ma takie samo znaczenie, jak nominalne ciśnienie pompy.

Parametry rur górniczych HDPE istotne dla udaru

Powyższe wartości PE100 stanowią wartości odniesienia dla materiałów, a nie zastępują certyfikowane dane producenta dotyczące produktu.

W przypadku rzeczywistego projektu górniczego wybrana klasa PN i grubość ścianki muszą odpowiadać maksymalnemu ciśnieniu roboczemu, temperaturze, ciśnieniu przejściowemu i warunkom instalacji.

Gdzie rura wydobywcza HDPE jest najbardziej narażona?

Skok ciśnienia nie musi powodować takich samych warunków mechanicznych w całym rurociągu.

W sekcji tłocznej pompy mogą wystąpić szybkie zmiany ciśnienia. Lokalizacje zaworów mogą generować lokalne warunki przejściowe. Zmiany wysokości mogą wpływać na ciśnienie statyczne. Długie odcinki pionowe mogą również wytwarzać znaczne ciśnienie hydrauliczne z powodu różnic wzniesień.

Na szczególną uwagę zasługują połączenia.

Połączenie kołnierza, zaworu lub pompy powoduje lokalną zmianę sztywności i geometrii. Prosta rura górnicza HDPE może odkształcać się inaczej niż zespół łączący.

Dlatego analizę skoków ciśnienia należy rozważyć łącznie z projektem połączenia, a nie traktować rurę jako izolowany element.

Jak kupujący powinni oceniać rury wydobywcze HDPE pod kątem drenażu?

Specyfikacja zamówienia oparta wyłącznie na „rurach HDPE, PN10” może nie opisywać pełnych warunków eksploatacyjnych.

W przypadku rurociągu do odwadniania kopalń dostawca powinien znać wymaganą średnicę średnicową, normalne ciśnienie robocze, ciśnienie maksymalne, natężenie przepływu pompy, częstotliwość włączania/wyłączania pompy, długość rurociągu i profil wysokości.

Szczególnie ważna jest różnica pomiędzy normalnym ciśnieniem roboczym a maksymalnym ciśnieniem przejściowym.

Na przykład pompa może normalnie pracować przy ciśnieniu znacznie niższym od klasy ciśnienia nominalnego, ale szybkie wyłączenie może tymczasowo zwiększyć ciśnienie. Dlatego przy wyborze rury należy uwzględnić całą kopertę ciśnieniową.

Wytyczne projektowe PE100+ wiążą maksymalne ciśnienie robocze z wytrzymałością materiału, SDR i odpowiednim współczynnikiem użytkowym, pokazując, dlaczego geometrii rury i warunków pracy nie można oddzielić od ciśnienia znamionowego.

Wniosek

Uderzenie wodne nie jest abstrakcyjnym problemem hydraulicznym w przypadku rury wydobywczej HDPE.

Jest to rzeczywisty stan pracy, jaki tworzą pompy i zawory sterujące odwadnianiem kopalni.

Kiedy pompa się zatrzyma, zawór się zamknie lub prędkość wody gwałtownie się zmieni, ciśnienie wewnątrz rurociągu może chwilowo wzrosnąć powyżej normalnego ciśnienia roboczego. W długim rurociągu odwadniającym kopalni powstająca fala ciśnienia może przemieszczać się przez dużą część rury HDPE.

Elastyczność PE100 zmienia sposób, w jaki rura reaguje na przejściowe obciążenie, podczas gdy średnica rury, grubość ścianki, SDR i klasa ciśnienia określają jej wytrzymałość konstrukcyjną.

Z tego względu dobór rur górniczych HDPE do odwadniania kopalń powinien opierać się nie tylko na ciśnieniu statycznym. Należy również wziąć pod uwagę rzeczywisty cykl pompowania i warunki ciśnienia przejściowego, szczególnie w przypadku-odległych systemów odwadniających z częstym działaniem pomp.

Dla nabywców z branży górniczej kluczową specyfikacją nie jest po prostu ciśnienie wydrukowane na rurze. Chodzi o to, czy kompletny system rur górniczych HDPE wytrzyma ciśnienie powstałe w wyniku rzeczywistej operacji odwadniania kopalni.

Poproś o wycenę rur HDPE

W przypadku rur górniczych HDPE wyślij nam:

DN + PN/SDR + Medium + Temperatura robocza + Metoda instalacji + Długość rurociągu + Ilość

W przypadku zastosowań związanych z odwadnianiem i odwadnianiem kopalń należy również podać:

Zastosowanie + ciśnienie robocze + środowisko instalacji

W przypadku wody mineralnej-zawierającej wodę kopalnianą, jeśli jest dostępna:

Chemia wody / pH + temperatura + zawiesiny stałe

Luoyang Zhengju New Materials Technology Co., Ltd.

WhatsApp: +86 19937270645
E-mail:baibaili456@gmail.com
WeChat: +86 19937270645

Uzyskaj najlepszą cenę za rurę wydobywczą HDPE.