CC BY
16
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
УДК 621.879
М.С. Тапин, M.S. Tapin, e-mail: [email protected]
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
Omsk State Technical University, Omsk, Russia
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА ПОД НЕФТЕПРОВОДОМ
DEVELOPMENT OF STRUCTURES FOR THE EXCAVATION UNDER OIL-PIPELINE
В статье рассмотрено техническое решение универсального сменного оборудования на базе одноковшового экскаватора, предназначенного для подкапывания нефтепроводов.
The article considers offer technical solution design, to create a universal interchangeable equipment based on shovel equipment for undermining pipeline
Ключевые слова: транспорт, нефтегазовое дело, промышленность
Keywords: transportation, oil and gas business and industry
Одной из важнейших проблем развития нефтегазовой промышленности является повышение уровня эксплуатационной надежности магистральных нефтегазопроводов, с целью поставки запланированных объемов газа и нефти отечественным и зарубежным потребителям. Главная задача в транспорте газа и нефти - обеспечение надежного и безопасного функционирования системы магистральных нефтегазопроводов за счет комплекса плановых мероприятий, в том числе и капитального ремонта.
Для обеспечения современных темпов проведения ремонтных работ, их безопасности и качества ремонта, требуется эффективное технологическое оборудование.
В настоящее время вскрытие магистральных трубопроводов при капитальном ремонте осуществляется в два этапа. Вначале, для исключения повреждения нефтепровода, производится предварительное вскрытие с оставлением слоя грунта, находящегося в непосредственной близости. Затем осуществляется окончательное удаление грунта, как правило, по всему периметру трубы. Сложность выполнения данной технологической операции обусловлена ограниченным доступом к разрабатываемому грунту, а также возможностью повреждения трубопровода [1, 2].
Наиболее распространенным оборудованием, выполняющим окончательное удаление грунта, являются роторные подкапывающие машины, передвигающиеся по нефтепроводу с помощью отталкивания от него. Однако данное техническое решение имеет ряд существенных недостатков. В процессе работы на нефтепровод оказывается силовое воздействие, поэтому во избежание повреждения трубопровода сила тяги машины ограничивается, что не позволяет значительно повысить производительность.
Машина имеет ограничения по использованию на участках, имеющих изгиб трубопровода, элементы запорной арматуры и в местах ответвлений. Рабочее место оператора имеет низкие эргономические показатели, так как управление осуществляется с помощью ручного пульта в различных климатических условиях.
Низкая производительность подкапывающих машин является сдерживающим фактором для движения ремонтно-строительной колонны. Потребность машины во внешнем источнике энергии и привлечении дополнительных средств механизации затрудняет перебазировку на места локальных повреждений. Поэтому актуальной является задача разработки но-
156
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
вой конструкции оборудования, которая позволит повысить эффективность производства земляных работ при капитальном ремонте магистральных нефтепроводов.
Одним из направлений совершенствования конструкции является создание универсального сменного оборудования на базе одноковшового экскаватора. При этом для эффек-
тивной работы требуется создание оборудования непрерывного действия.
Фрезерный рабочий орган представляет собой стальной толстостенный цилиндр спирального вида с резцами на боковой поверхности (рис. 1).
После заглубления рабочего органа подача осуществляется движением базовой машины, при этом перемещений стрелы экскаватора не требуется.
Предложено техническое решение конструкции оборудования для подкапывания нефтепроводов. Разработку грунта предлагается производить фрезерным рабочим органом, установленным на базе одноковшового экскаватора (рис. 2). Данная конструктивная схема обладает достаточной подвижностью для установки рабочего органа в необходимое положение, обеспечивает непрерывность процесса копания, а также позволяет осуществлять подкапывание без силового воздействия на трубопровод.
Также проанализирована математическая модель динамики грунта при взаимодействии с фрезерным рабочим органом [3,4]. Найдены квадратурные решения, интерпретирующие движение грунта при различных режимах копания [5]. Анализ полученных решений позволяет установить рациональные режимы функционирования заглубленного рабочего органа при разработке грунта для обеспечения проектного темпа работ при ремонте трубопровода.
\ 1 /
/ \ \
*
/ / / / \ \ \ \
\ \ /
/ / / *
\ / \ \
/ / / \ \
\ N \ \ <- / N /
N 1
\
\
> / /
1 X Л
Рис. 1. Фрезерный рабочий орган
Рис. 2. Подкапывание трубопровода 157
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014 Библиографический список
1. Гумерев А.Г., Зубаиров А.Г. Капитальный ремонт подземных нефтепроводов. - М.: Недра-Бизнеспентр, 1999. - 525 с.
2. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др. Дорожные машины. Машины для земляных работ. - М.: Машиностроение, 1972. - 504 с.
3. Завьялов М. А. Термодинамическая теория жизненного цикла дорожного асфальтобетонного покрытия. - Омск: СибАДИ, 2007. - 283 с.
4. Завьялов А. М., Громов В. А. Об отыскании решений при одномерном движении
грунта // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1991. - № 9. - С. 106-108.
5. Тапин М. С. Анализ математической модели динамики грунта при уплотнении рабочими органами строительных машин // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность. - 2013. - № 1. - С. 136-139.
