Реконструкция инженерных систем и сооружений

АЖБ = 0,0017d-5,1901 = 0,0017х1,4-5,1901 = 0,0002965034;  

АПР = 0,0007d-5,2791 = 0,0007х1,388-5,2791 = 0,000123966 (при ненарушении несущей способности);

АПР = 0,0007d-5,2791 = 0,0007х1,346 -5,2791 = 0,000145833 (при нарушении несущей способности);

Δ h = АЖБLq2 = 0,0002965034х2050х2,552 = 3,95 м (т.е. давление в конце трубопровода снизится до 37,1 – 3,95 = 33,15 м);

Расчету подлежат также потери напора на ремонтном участке до проведения санации

Δ hжб = АЖБ0,65Lq2 = 0,0,0002965034х1332,5х2,552 = 2,569 м

и после проведения санации полимерным рукавом

Δ hпр = АПР0,5Lq2 = 0,0001239966х1332,5х2,552 = 2,569м (при ненарушении несущей способности);

Δ hпр = АПР0,5Lq2 = 0,0001239966х1332,5х2,552 = 1,074 м (при нарушении несущей способности);

Таким образом, разница в потерях напора составит:

Δ hжб - Δ hпр = 2,569 – 1,074  = 1,495 м (при ненарушении несущей способности);

Δ hжб - Δ hпр = 2,569 – 1,263  = 1,306 м (при нарушении несущей способности);

Вывод:

-при ненарушении несущей способности  гидравлический дисбаланс положительный (практически не существует); давление  в конечной точке трубопровода  после ремонта начального участка полимерным рукавом возрастает на 1,495 м вод. ст. и станет равным 33,15 + 1,495 = 34,645 м.

-при нарушении несущей способности  гидравлический дисбаланс также  положительный  (практически незначительный); давление в конечной точке трубопровода после ремонта начального участка полимерным рукавом возрастем лишь на 1,306 м вод. ст. и станет равным 33,15 + 1,306 = 34,456 м.

-учитывая незначительные расхождения  в полученных результатах принимается  решение проводить санацию полимерным  рукавом для наиболее сложного режима работы, т.е. при нарушении несущей способности трубопровода: толщина слоя полимерного рукава 27 мм (0,027 м), а модуль упругости – 500000 т/м2.

Конструкция «железобетон + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются коэффициент удельного сопротивления железобетонного трубопровода АЖБ, коэффициент удельного сопротивления полиэтиленового трубопровода АПЭ, потери напора Δ h на всем железобетонном трубопроводе диаметром 1,4 м, длиной L = 600 м, начальном давлении 37,1 м,  при расходе q = 2,55 м3/с  и на  ремонтном участке соответствующей длины 0,65L = 1332,5 м: 

АЖБ = 0,0017d-5,1901 = 0,0017х1,4-5,1901 = 0,0002965034;  

АПЭ = 0,001.d-5,316 = 0,001х1,1076 -5,316 = 0,00058084499;

Δ h = АЖБLq2 = 0,0002965034х2050х2,552 = 3,952 м (т.е. давление в конце трубопровода снизится до 37,1 – 3,952 = 33,148 м);

Расчету подлежат также потери напора на ремонтном участке до проведения санации

Δ hжб = АЖБ0,65Lq2 = 0,0002965034х1332,5х2,552 = 2,569 м

и после проведения санации полиэтиленовой трубой

Δ hпэ = АПЭ0,65Lq2 = 0,00058084499х1332,5х2,552 = 5,032 м;

Таким образом, разница в потерях напора составит:

Δ hжб - Δ hпэ = 2,569 – 5,032 = -2,463  м;

Вывод: гидравлический дисбаланс отрицательный, т.е. давление в конечной точке трубопровода после ремонта начального участка полиэтиленовой трубой снизится на 2,463 м вод. ст. и станет равным  33,148 – 2,463  = 30,685 м.

Процент снижения давления от расчетного до ремонта составит (33,148 – 30,658).100 / 33,148 = 7,5 %.

в). чугунный трубопровод;

Конструкция «чугун + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются коэффициент удельного сопротивления чугунного трубопровода АЧ, коэффициент удельного сопротивления полимерного рукава АПР, потери напора Δ h на всем чугунном трубопроводе диаметром 0,2 м, длиной L = 450 м, начальном давлении 102 м, при расходе q = 0,0298 м3/с  и на  ремонтном участке соответствующей длины 0,75L = 337,5 м: 

АЧ = 0,0017d-5,2558 = 0,0017х0,2-5,2558 = 8,018543142;  

АПР = 0,0007d-5,2791 = 0,0007х0,13-5,2791 = 33,31805869  (при нарушении несущей способности);

Δ h = АЧLq2 = 8,018543142х450х0,02982 = 3,204 м (т.е. давление в конце трубопровода снизится до 102– 3,204 = 98,796 м);

Расчету подлежат также потери напора на ремонтном участке до проведения санации

Δ hч = АЧ0,75Lq2 = 8,018543142х337,5х0,02982 = 2,403 м

и после проведения санации полимерным рукавом

Δ hпр = АПР0,5Lq2 = 33,31805869х337,5х0,02982 = 9,986 м (при нарушении несущей способности);

Таким образом, разница в потерях напора составит:

Δ hч - Δ hпр = 2,403 – 9,986 = -7,583 м (при ненарушении несущей способности);

 

 

 

Вывод:

-при нарушении несущей способности  гидравлический дисбаланс; давление  в конечной точке трубопровода  после ремонта начального участка  полимерным рукавом уменьшится на 7,583 м вод. ст. и станет равным 98,796 - 7,583 = 91,213 м.

- результатах принимается решение  проводить санацию полимерным  рукавом при нарушении несущей  способности трубопровода: толщина слоя полимерного рукава 35 мм (0,035 м), а модуль упругости – 100000 т/м2.

Конструкция «чугун + ПЭ»

Используя исходные данные, рассчитываются коэффициент удельного сопротивления чугунного трубопровода АЧ, коэффициент удельного сопротивления полиэтиленового трубопровода АПЭ, потери напора Δ h на всем чугунном трубопроводе диаметром 0,2 м, длиной L = 450 м, начальном давлении 102 м,  при расходе q = 0,0298 м3/с  и на  ремонтном участке соответствующей длины 0,75L = 337,5 м: 

АЧ = 0,0017d-5,2558 = 0,0017х0,2-5,2558 = 8,018543142;  

АПЭ = 0,001.d-5,316 = 0,001х0,166-5,316 = 13,99282504;

Δ h = АЧLq2 = 8,01853142х450х0,02982 = 3,204 м (т.е. давление в конце трубопровода снизится до 102 – 3,204 = 98,796 м);

Расчету подлежат также потери напора на ремонтном участке до проведения санации

Δ hч = АЧ0,65Lq2 = 8,018543142х337,5х0,02982 = 2,403 м

и после проведения санации полиэтиленовой трубой

Δ hпэ = АПЭ0,65Lq2 = 13,99282504х337,5х0,02982 = 4,194 м;

Таким образом, разница в потерях напора составит:

Δ hч - Δ hпэ = 2,403 – 4,194 = -1,791 м;

Вывод: гидравлический дисбаланс отрицательный, т.е. давление в конечной точке трубопровода после ремонта начального участка полиэтиленовой трубой снизится на 1,791 м вод. ст. и станет равным  98,796 – 1,791 = 97,005 м.

Процент снижения давления от расчетного до ремонта составит (98,796 – 91,213).100 / 98,796 = 7,67 %.

Конструкция «чугун + ЦПП»

Используя исходные данные, рассчитываются коэффициент удельного сопротивления чугунного трубопровода АЧ, коэффициент удельного сопротивления после нанесения ЦЦЦ АЦПП, потери напора Δ h на всем чугунном трубопроводе диаметром 0,2 м, длиной L = 450 м, начальном давлении 102 м,  при расходе q = 0,0298 м3/с  и на  ремонтном участке соответствующей длины 0,65L = 337,5 м: 

АЧ = 0,0017d-5,2558 = 0,0017х0,2-5,2558 = 7,6664488225;  

АЦПП = 0,0009.d-5,2279 = 0,0009.0,166-5,2279 = 10,75076666;

Δ h = АЧLq2 = 7,666448х450х0,02982 = 3,064 м (т.е. давление в конце трубопровода снизится до 102 – 3,064 = 98,936м);

Расчету подлежат также потери напора на ремонтном участке до проведения санации

Δ hч = АЧ0,65Lq2 = 7,6664488225х337,5х0,02982 = 2,298 м

и после проведения санации ЦПП

Δ hцпп = АЦПП0,65Lq2 = 10,75076666х337,5х0,02982 = 3,224 м;

Таким образом, разница в потерях напора составит:

Δ hч - Δ hцпп =  2,298 – 3,224 = -0,926 м;

Вывод: гидравлический дисбаланс отрицательный, т.е. давление в конечной точке трубопровода после ремонта начального участка полиэтиленовой трубой уменьшится на 0,926 м вод. ст. и станет равным   98,936 + 0,926 = 98,01 м.

Общие выводы по санации  трубопроводов из различных материалов

Сравнению подлежат варианты с отрицательным гидравлическим дисбалансом:

-для стального трубопровода  наихудшим вариантом санации  является протаскивание внутрь ремонтного участка полиэтиленовой трубы – максимальный отрицательный дисбаланс 6,987 %;

-для асбестоцементного трубопровода  наихудшим вариантом санации  является нанесение на ремонтный  участок полимерного рукава –  максимальный отрицательный дисбаланс 1,22 %;

-для железобетонного трубопровода  наихудшим вариантом санации  является протаскивание внутрь  ремонтного участка полиэтиленовой  трубы – максимальный отрицательный дисбаланс 7,5 %;

-для чугунного трубопровода  наихудшим вариантом санации является протаскивание внутрь ремонтного участка полиэтиленовой трубы – максимальный отрицательный дисбаланс 7,61 %.

 

Раздел  II: Реновация водоотводящих безнапорных сетей

Результаты решения 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; в качестве материалов действующего трубопровода последовательно рассматриваются: асбестоцемент, железобетон, чугун, керамика и кирпич.

а). асбестоцементный трубопровод;

Результаты счета (распечатки) по результатам работы автоматизированной программы показывают, что для случая ненарушения несущей способности асбестоцементного трубопровода толщина слоя полимерного рукава составляет 6,1 мм (0,0061 м) при модуле упругости 100000 т/м2, а при нарушении 75,54 мм (0,07554 м) и модуле упругости 300000  т/м2.

Таким образом, внутренний диаметр ремонтного участка асбестоцементного трубопровода при ненарушении его несущей способности после нанесения ПР составит 0,4 – 0,0061х2 = 0,3878 м, а при нарушении – 0,4 – 0,07554х2 = 0,24892 м.

б). железобетонный трубопровод;

Результаты счета (распечатки) по результатам работы автоматизированной программы показывают, что для случая ненарушения несущей способности железобетонного трубопровода толщина слоя полимерного рукава составляет 14,99 мм (0,01499 м) при модуле упругости 100000 т/м2, а при нарушении 41,79 мм (0,04179 м) и модуле упругости 500000 т/м2.

Таким образом, внутренний диаметр ремонтного участка железобетонного трубопровода при ненарушении его несущей способности после нанесения ПР составит 1,2 – 0,01499х2 = 1,17002 м, а при нарушении – 1,2 – 0,04179х2 = 1,11642 м.

в). чугунный трубопровод;

Результаты счета (распечатки) по результатам работы автоматизированной программы показывают, что  для случая ненарушения несущей способности чугунного трубопровода толщина слоя полимерного рукава составляет  1,92 мм (0,00192 м) при модуле упругости  100000 т/м2, а при нарушении 28,51 мм (0,02851 м) при том же модуле упругости.

Таким образом, внутренний диаметр ремонтного участка чугунного трубопровода при ненарушении его несущей способности после нанесения ПР составит  0,15 – 0,0192х2 = 0,116 м, а при нарушении –    0,15 – 0,02851х2 = 0,09298 м.

г). керамический трубопровод;

Результаты счета (распечатки) по результатам работы автоматизированной программы «Санация» показывают, что  для случая нарушения несущей способности керамического трубопровода толщина слоя полимерного рукава составляет 29,69 мм (0,02969 м) при минимальном модуле упругости 200000 т/м2.

Таким образом, внутренний диаметр ремонтного участка керамического трубопровода после нанесения ПР составит  0,6 – 0,02969х2 = 0,54062 м.

д). кирпичный трубопровод;

Результаты счета (распечатки) по результатам работы автоматизированной программы показывают, что для случая нарушения несущей способности кирпичного трубопровода толщина слоя полимерного рукава составляет 45,99 мм (0,04599 м) при модуле упругости 100000 т/м2.

Таким образом, внутренний диаметр ремонтного участка кирпичного трубопровода после нанесения ПР составит  1,6 – 0,04599х2 = 1,50802 м.

Результаты решения задачи 2: определение параметров санации ветхого участка трубопровода путем нанесения цементно-песчаного покрытия (ЦПП) и протаскивания полиэтиленовой трубы (ПЭ).

а). Нанесение ЦПП может производиться лишь на чугунный трубопровод в случае ненарушения несущей способности ремонтного участка. Для диаметра трубопровода 0,15 м толщина слоя ЦПП должна составить 0,005 м.

Таким образом, внутренний диаметр ремонтного участка чугунного трубопровода при ненарушении несущей способности чугунного трубопровода после нанесения ЦПП составит  0,15 – 0,005х2 = 0,14 м.

б). Протаскивание полиэтиленовой трубы на ремонтном участке всех типов трубопроводов приведет к следующим изменениям внутреннего диаметра:

-для асбестоцементного трубопровода диаметром 0,4 м при использовании полиэтиленовой трубы диаметром 0,355 м:  0,355 – 0,0137х2 = 0,3276 м;

-для железобетонного трубопровода диаметром 1,2 м при использовании полиэтиленовой трубы диаметром 1,0 м:  1,0 – 0,0385х2 = 0,923 м;

-для чугунного трубопровода  диаметром 0,15 м при использовании  полиэтиленовой трубы диаметром 0,125 м:  0, – 0,0049х2 = 0,1152 м;

-для керамического трубопровода диаметром 0,6 м при использовании полиэтиленовой трубы диаметром 0,5 м:  0,5 – 0,0193х2 = 0,4614 м;

-для кирпичного трубопровода диаметром 1,6 м при использовании полиэтиленовой трубы диаметром 1,2 м: 1,2 – 0,0462х2 = 1,1076 м.

Результаты решения задачи 3: проведение гидравлического расчета новых трубных конструкций «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.

а). асбестоцементный трубопровод;

Конструкция «асбестоцемент + ПР»

Используя исходные данные, рассчитываются:

-наполнение на ремонтном участке (h/d)пр ;

-гидравлические радиусы на действующем  асбестоцементном трубопроводе Rац и ремонтном участке  Rпр;

-коэффициенты Шези асбестоцементного трубопровода Сац  и ремонтного участка из полимерного рукава Спр;

-значения скорости на асбестоцементном  трубопроводе Vац и предварительных скоростей на ремонтном участке из полимерного рукава Vпр  для соответствующих  диаметров;