Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Тюменский индустриальный университет»

«Сургутский институт нефти и газа (филиал)»

Кафедра: Нефтегазовое дело

Курсовой проект

Обоснование технологии и технических средств при строительстве магистрального трубопровода диаметром 530 мм методом микротоннелирования

по дисциплине: Машины и оборудование для сооружения газонефтепроводов

Научный руководитель

К.т.н. Татлыев Р.Д.

Студент

гр. СРТбзу-14 Пестов И.А.

Сургут 2017

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет» «Сургутский институт нефти и газа (филиал)»

Задание на курсовой проект

По дисциплине: Машины и оборудование для сооружения газонефтепроводов

Тема работы утверждена приказом по институту: №03-3130-04-05/10 от «06» февраля 2017 г.

Фамилия, имя, отчество Пестов Илья Андреевич

Группа: СРТбзу-14

Тема: Обоснование технологии и технических средств при строительстве магистрального трубопровода диаметром 530 мм методом микротоннелирования

Исходные данные:

1. Диаметр трубопровода d_тр=530 мм.

2. Глубина заглубления трубопровода H=0,8 м.

3. Наличие растительности ДА.

4. Длина участка траншеи - 10 км.

5. Скорость строительства(ремонта) трубопровода - 1000 км/год.

6. . Категория грунта 1, вид грунта песок, суспесь, мягкий суглинок, средней крепости влажный и разрыхленный без включений. Плотность грунта ??=1200-1500 кг/м³, число ударов плотномера ДорНИИ 1-4, коэффициент разрыхления К_р=1,08-1,17.

Графическая часть:

1. Технология укладки и наращивания труб

2. Конструкция щитовой машины

И.О. Заведующего кафедрой «Нефтегазовое дело» Муравьёв К.А.

Руководитель: доцент кафедры «Нефтегазовое дело» Татлыев Р.Д.

Задание получил(а) Пестов И.А.

Содержание

• Введение

1. Общая часть

1.1 Строительство магистрального трубопровода

1.2 Анализ существующих методов строительства магистральных трубопроводов

1.2.1Траншейный метод

1.2.2 Наклонно направленное бурение

1.2.3 Микротоннелирование

1.3 Корчеватель

1.4 Бульдозер

1.5 Экскаватор

1.6 Технология микротоннелирования

2. Расчетная часть

2.1 Расчет производительности одноковшовых экскаваторов

2.2 Расчет производительности бульдозера

3. Транспортные машины

Заключение

Список литературы

Введение

Крайне необходима надежная и безопасная работа всех объектов и сооружений магистрального нефтепровода для того, чтобы обеспечить стабильное функционирование трубопроводной системы и выполнить задачи по надежному снабжению нефтью потребителей. Переходы МН через естественные и искусственные преграды можно отнести к участкам с повышенным риском эксплуатации с точки зрения эксплуатационной надежности. Отказы и аварии на подводных переходах могут привести к чрезвычайным последствиям, а их устранение потребует больших затрат ресурсов и времени.

Существует множество методов прокладки трубопроводов через естественные и искусственные препятствия и конструкций таких переходов. Выбор конкретного метода (или конструкции) в каждом конкретном случае должен основываться на рассмотрении совокупности условий прохождения и требований к переходу - технических, экономических, экологических и др.

В результате работы были проанализированы и рассмотрены основные методы сооружения трубопроводов, области и технические ограничения на их применение.

Приведены обоснования технологии и технических средств методом микротоннелирования при строительстве магистрального трубопровода с заданными параметрами.

1. Общая часть

1.1 Строительство магистрального трубопровода

Магистральные трубопроводы - это трубопроводы, а также различные отводы от основной трубы, диаметр которых может быть различным (максимально до 1420 миллиметров), в зависимости от того, что они будут транспортировать. И конечно трубы должны выдерживать давление, под которым будет транспортироваться вещество, оно может быть от 1,2 МПа и до 10 МПа.

Данная система может быть использована для различной продукции, например: чистая нефть или ее продукты обработки, электроэнергию, воду для отопительных систем и водоснабжений, газ и прочее.

Подборка труб осуществляется только, после полного исследования необходимых нюансов: интенсивность движения транспортных средств, минимальный и максимальный их вес, состава земельного грунта, климатических условий, естественных препятствий (надземные и подземные воды, неровности в земной поверхности и многое другое).

Согласно общей классификации магистральные трубопроводы могут быть подземными, надземными, подводными. Надземный трубопровод строится в специальных возведенных конструкциях, которые будут защищены от внешних факторов и повреждений. И при этом никаких неудобств, для проходящего по магистрали транспорта. Для подземных трубопроводов сооружаются специальные траншеи, в которые закапывают трубы. Но необходимо учитывать многие факторы - состав земельного грунта, глубину самой траншеи или канавы, диаметр труб.

На низ канавы должен быть засыпан песок или же другой материал. Засыпают трубы несколькими шарами укладки. Но прежде чем подземный трубопровод будет засыпан его обязательно, проверяют на наличие трещин или других различных повреждений, что конечно, обеспечит его безопасность и длительность в использовании.

1.2 Анализ существующих методов строительства магистральных трубопроводов

Существуют следующие основные методы строительства магистральных трубопроводов:

- траншейный метод;

- наклонно направленное бурение;

- микротоннелирование.

Из указанных методов выбор предпочтительного основывается на рассмотрении совокупности условий прохождения трассы нефтепровода и требований к переходу - инженерно-геологические условия трассы перехода; стоимость работ; ширина водной преграды.

1.2.1Траншейный метод

Наиболее распространенный траншейный метод сооружения подводных переходов трубопроводов наряду с достоинствами имеет ряд недостатков и в полной мере не отвечает современным требованиям, предъявляемым к надежности этих переходов.

Основным недостатком траншейного метода является большой объем подводно-технических и земляных работ, связанных с разработкой траншеи, которая, к тому же, нарушает целостность водоема или ландшафта, что приводит к значительному экологическому ущербу и требует огромных финансовых владений на проведение работ.

Магистральный трубопровод на пересечении с водной преградой прокладывают с заглублением в дно водоема. Земляные работы под водой выполняются с помощью специальной землеройной техники (земснарядов, грунтососов, гидромониторов, скреперов и т.д.). На мелких водоемах, глубина которых не превышает 2-3 м, разработку подводных траншей осуществляют с помощью экскаватора, устанавливаемого на понтоне. Применяются три метода укладки трубопровода в подводные траншеи: протягивание по дну; погружение с поверхности воды трубопровода полной длины; укладка с плавучих средств и опор.

Перед укладкой в траншею трубы сваривают, изолируют поперечные стыки, футеруют матами из деревянных реек, балластируют.

Футерование трубопровода используют в целях предохранения изоляционных покрытий при транспортировке, монтаже в секции и укладке его в траншею.

1.2.2 Наклонно направленное бурение

Бестраншейные методы. В настоящее время при строительстве трубопроводов все чаще при переходе через водные преграды применяется бестраншейная прокладка труб. При использовании бестраншейных технологий строительства, таких как наклонно направленное бурение и микротоннелирование, отсутствуют недостатки традиционных методов, уменьшается неблагоприятное воздействие на окружающую среду, повышается надежность трубопровода.

Метод наклонно направленного бурения для преодоления водных преград при прокладке трубопроводов в мировой практике начали применять в 1970-х годах; сейчас метод наклонно направленное бурение является одним из наиболее прогрессивных в строительстве подводных переходов. Диаметр трубопроводов, уложенных этим методом, увеличился до 1400 мм, а максимальная протяженность выполненного перехода достигла 1800 м.

Строительство подводных переходов нефтепроводов методом наклонно направленное бурение в зависимости от характеристики водных преград, технических характеристик используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров протаскиваемого трубопровода (длины криволинейного участка, диаметра и др.) осуществляется по различным технологическим схемам, имеющим определенные отличия.

Общим для всех технологических схем строительства методом наклонно направленное бурение являются следующие основные этапы:

- бурение пилотной скважины;

- расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях;

- протягивание трубопровода в разработанную скважину.

Преимущества метода наклонно направленное бурение:

- большая надежность построенного объекта;

-сокращение эксплуатационных затрат;

-сокращение сроков строительства за счет использования высокотехнологичных буровых комплексов с большой скоростью проходки;

- возможность строительства в любое время года;

- сохранение природного ландшафта и экологического баланса в месте проведения работ, исключение техногенного воздействия на флору и фауну, размыва берегов и донных отложений водоемов;

Технические ограничения при использовании метода наклонно направленное бурение:

- По геологическим условиям. Предпочтительными для применения метода наклонно направленное бурение являются связные однородные грунты - суглинки, супеси, алевриты. Несколько сложнее выполнять бурение в плотных глинах, водонасыщенных песках, однородных скальных породах. Наибольшую сложность представляют грунты с большим содержанием гравия (более 30 %), илистые и карстовые грунты, а также грунты, содержащие галечник, булыжники и валуны. Рискованными для бурения являются водоносные пласты, оползни.

- По максимальной длине и диаметру перехода. Это ограничение связано в первую очередь с тяговыми возможностями буровых установок. С увеличением длины и диаметра скважины повышается риск обвала скважины в процессе расширения.

1.2.3 Микротоннелирование

Метод микротоннелирования основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционного управляемого проходческого щита. Микротоннельный щит работает из заранее подготовленной стартовой шахты в заданном прямолинейном или криволинейном направлении. Выемка щита производится из приемной шахты.

Технологический комплекс выполняемых операций по укладке трубопровода методом микротоннелирования сводится к выполнению следующих основных видов работ:

- устройство стартовой шахты;

- устройство приемной шахты;

- монтаж технологического оборудования;

- щитовая проходка с обустройством тоннеля железобетонными трубами;

- сварка и предварительное гидравлическое испытание рабочего трубопровода на площадке;

- устройство опор для укладки рабочего трубопровода;

- протягивание трубопровода в тоннель;

- гидравлическое испытание трубопровода (II этап);

- контроль сплошности изоляционного покрытия;

- забутовка межтрубного пространства (если необходимо).

Преимущества микротоннелирования. По сравнению с обычным траншейным способом метод микротоннелирования имеет следующие преимущества:

- полностью отсутствующее отрицательное воздействие на русловые процессы пересекаемой водной преграды или любые другие естественные и искусственные препятствия;

- надежная защита руслового участка подводного перехода от размыва и высокая степень защиты трубопровода от механических повреждений, обеспечиваемая прокладкой трубопровода на глубине не менее 7 м от дна и значительно ниже линии предельного размыва русла реки;

- отсутствие ущерба биоценозу в районе строительства;

- безопасность работ - нахождение персонала в тоннеле и в щите не предусмотрено;

- высокая скорость строительства, особенно в необводненных грунтах, где строительство котлованов для монтажа и выдачи щита ведется без замораживания;

- высокая точность строительства - 2 см на 1 км тоннеля в плане и профиле;

- отсутствие оседаний поверхности, что позволяет строить тоннели под любыми коммуникациями;

- возможность проходки на глубинах до 30 м;

- возможность проходки в любых грунтах.

Данная бестраншейная технология помогает решить ряд важных задач:

- Строительство подземных инженерных коммуникаций в различных населенных пунктах: города, поселки и промышленные зоны;

- Прокладка коммуникаций всех видов: водопровод, канализация, теплоснабжение и прочие;

- Строительство кабельных коллекторов;

- Прокладка труб под автодорогами, железными дорогами, взлётными полосами аэродромов и других встречающимися препятствиями;

1 Машины для подготовительных работ

Работы по строительству магистрального трубопровода включают:

- доставку ремонтных средств и персонала к месту работ;

- подготовку площадки и размещение технических средств в районе проведения работ;

- обеспечение безопасности соседних коммуникаций и хозяйственных объектов;

Доставка ремонтных средств и персонала в район перехода осуществляется в основном наземным транспортом. В зависимости от конкретных условий могут быть использованы воздушный и железнодорожный транспорт, а на судоходных реках -- плавсредства.

Подготовка площадки для размещения технических средств и жилого городка в зоне проводимых работ выполняется в соответствии с требованиями нормативных документов.

Проект производства работ является основным документом по организации и проведению строительства магистрального трубопровода. Специальные разделы ППР могут быть разработаны субподрядными организациями.

Исходными данными для разработки ППР являются сводная смета, ПОС, рабочие чертежи, данные о сроках поставки труб, сварочных, изоляционных и других материалов, оборудования, а также о наличии материально-технических ресурсов.

Размещение технических средств для обеспечения строительно-монтажных работ проводится согласно утвержденной схеме размещения строительного оборудования, техники, материалов и инструментов.

Строительство магистрального трубопровода осуществляться комплексной бригадой подрядчика. Она будет выполнять весь цикл работ - от подготовительных работ до испытания участка построенного нефтепровода. Демонтаж существующего участка нефтепровода будет осуществляться также комплексной бригадой подрядчика. от места производства работ, проектом предусмотрена ежедневная доставка рабочих к месту работ вахтовым автомобилем.

Бригада должна быть оснащена необходимым количеством строительной техники, оборудования и подчинена единому руководству заказчика.

Для подготовительных работ строительства магистральных трубопроводов методом микротоннелирования необходима строительная и специальная техника которая позволит выполнить все виды работ для того чтобы строительство трубопровода выполнялось в соответствии с нормативными документами и нормами безопасности. Из исходных данных о наличии растительности и категории грунта мы можем составить перечень необходимой техники для производства работ, а именно:

- корчеватель;

- бульдозер;

- экскаватор.

1.3 Корчеватель

Корчеватели предназначены для очистки участков, отведенных под земляные работы, от оставшихся после кусторезов корней и пней, а также для извлечения из грунта крупных камней. Они подразделяются на корчеватели и корчеватели-собиратели, различающиеся рабочим оборудованием и технологией работы. В обоих случаях в качестве базовой машины используется промышленный гусеничный трактор. Рабочее оборудование корчевателя представляет собой шарнирно-рычажную систему, установленную в задней части тягача.

Рабочие рычаги оканчиваются зубьями, заводимыми под корчуемый объект и извлекающими его на поверхность при повороте рычагов. Во время корчевания рама прижимается к земле, ее клыки погружаются в грунт вместе с зубьями рабочих рычагов и усилия корчевания не передаются на конструкцию базовой машины.

Корчеватели-собиратели оснащаются рабочим оборудованием отвального типа, установленным перед тягачом и использующим его тягу. Оборудование состоит из сменных корчующих зубьев, закрепленных на рабочей балке, отвальной поверхности, боковых косынок, защитной решетки и толкающей рамы. Зубья извлекают на поверхность пни, корни и камни, отражающий щит или защитная решетка предотвращают переваливание собранного материала через верх рабочего органа, а боковые косынки рамы - его уход в стороны. Рабочая балка связана с тягачом универсальной толкающей рамой, системой подкосов с гидроцилиндрами.

При очистке участка корни, пни и камни извлекаются заглубленными в грунт зубьями, а затем вместе со срезанной растительностью перемещаются отвалом за границы участка. При корчевке пней и камней машина подходит к намеченному объекту с заглубленными зубьями, а за 0,5…0,7 м до него начинает плавно выглублять отвал, продолжая движение вперед.

Рисунок 2.1 - Корчеватель-собиратель.

В нашем случае корчеватель необходим для выкорчевывания и собирания корней кустарников и пней, имеющихся на строительных площадках где обустроены стартовые и приемные шахты

1.4 Бульдозер

Бульдозер - основная машина для подготовительных работ. Он применяется для планировки местности, срезки бугров, засыпки ям и траншей, перемещения грунта на небольшие расстояния (до 100 м) и т.д. В зимнее время его применяют для расчистки дорог и площадок от снега.

Бульдозер состоит из базовой машины (трактора) и специального навесного рабочего оборудования (отвала с рамой или толкающими балками).

По способу установки отвала относительно оси трактора различают бульдозеры неповоротные и универсальные (поворотные).

Неповоротными называются бульдозеры, у которых отвал располагается только перпендикулярно оси трактора, универсальными - когда отвал может быть установлен как перпендикулярно оси трактора, так и под другим углом к ней, а также повернут в вертикальной плоскости под углом 5 - 6° (изменение угла резания).

Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операций копания, срезания стружки, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта. Срезанный грунт, поднимаясь вверх по отвалу, накапливается перед ним, образуя валик, близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающей к отвалу, может достигнуть его высоты. После этого отвал приподнимают, прекращая тем самым процесс резания, транспортируют срезанный ранее грунт до места разгрузки.

При разработке грунта бульдозером универсального типа срезаемый грунт будет перемещаться по ширине отвала, и отводиться в боковом, к направлению движения машины, направлении. Наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси, близким к 450. Таким методом могут вестись работы при засыпке траншей, разработке выемок на косогорах, разравнивании валиков грунта и т.п.



Рисунок 2.2 Бульдозер.

В нашем случае бульдозер понадобится для планирования местности (среза и перемещения грунтов), а также для засыпки шахт после проведения работ.

1.5 Экскаватор

Для разработки траншей в процессе строительства магистральных нефтепроводов применяют экскаваторы циклического и непрерывного действия.

Одноковшовые экскаваторы представляют собой машины, предназначенные для разработки траншей и котлованов.

Одноковшовые экскаваторы являются машинами общестроительного назначения. Они широко применяются при строительстве магистральных трубопроводов.

Рабочий процесс экскаватора состоит из следующих операций:

· рабочего хода (копания) ковша;

· поворота стрелы и выгрузки ковша;

· холостого (обратного) хода ковша и перемещения самого экскаватора по мере разработки траншеи.

Рабочее, силовое и вспомогательное оборудование, основная часть трансмиссии, механизмы управления, а также кузов экскаватора расположены на платформе. Она опирается на ходовую часть экскаватора при помощи опорно-поворотного устройства и может поворачиваться в горизонтальной плоскости.

По конструкции ходового оборудования экскаваторы, применяемые для строительства магистральных трубопроводов, разделяются на гусеничные, на специальном шасси, на базе трактора или автомобиля, пневмоколесные, по силовому оборудованию - на дизельные и комбинированные: дизель-электрические и дизель-гидравлические.

Главным параметром экскаватора принят объем его ковша. На строительстве трубопроводов в основном получили распространение экскаваторы с емкостью ковша от 0,1 до 0,65 м3.

Одноковшовые экскаваторы общестроительного назначения получили название универсальных потому, что кроме рытья траншей и котлованов ими при соответствующем переоборудовании производят погрузочно-разгрузочные и монтажные работы, забивку свай, корчевку леса, рыхление мерзлоты, трамбовку, планировку и многие другие работы. Для этого одноковшовые строительные экскаваторы снабжаются сменным рабочим оборудованием. Под сменным рабочим оборудованием подразумеваются те части экскаватора, посредством которых производятся копание и рыхление грунта, подъем грузов, зачерпывание и перегрузка сыпучих материалов и т.д.

Одноковшовый экскаватор, являясь по существу универсальной землеройной машиной, малопроизводителен при разработке многокилометровых траншей, служащих для укладки магистральных трубопроводов. Для этой цели необходимы специализированные машины непрерывного действия. К таким машинам относятся цепные и роторные траншейные экскаваторы, составляющие класс многоковшовых экскаваторов.

Цепной траншейный экскаватор - самоходная землеройная машина непрерывного действия, снабженная рабочим органом в виде бесконечной цепи с навешенными на нее на определенном расстоянии друг от друга ковшами.

Ковшовая цепь монтируется на специальной наклонной или вертикальной подъемной раме, расположенной в задней части тягача.

Вследствие большого количества шарнирных соединений цепной рабочий орган обладает сравнительно меньшей жесткостью, более подвержен износу и способен работать на меньших скоростях, чем роторный.

В связи с тем, что цепные экскаваторы имеют меньшую производительность и надежность, а также менее маневренны в рабочем положении по сравнению с роторными траншейными экскаваторами, они не нашли применения при строительстве магистральных трубопроводов.

Роторным траншейным экскаватором называется самоходная землеройная машина, оснащенная рабочим органом в виде жесткого колеса (ротора) с расположенными по его периметру ковшами и предназначенная для рытья траншей определенного профиля.

В данной работе одноковшовый экскаватор необходим для открытия шахт , установки там оборудования и спуска отдельных частей труб.

1.6 Технология микротоннелирования

На подготовительном периоде разрабатываются два котлована (стартовый и приемный). Расстояние между стартовой и приемной шахтами составляет от 50 до 500 м. Домкратная станция устанавливается в стартовом котловане на глубине, необходимой для осуществления прокладки трубопровода. При длине проходки свыше 200 метров используется промежуточная домкратная станция. В плане шахты могут быть круглыми или квадратными. Размеры их сторон до 6 м в зависимости от типа микрощита.



Рисунок 2.3- Технологическая схема микротоннелирования: 1-щитовая микромашина; 2- лазерная мишень; 3-трансопртный трубопровод; 4-стратовое уплатнение;5- домкратная станция; 6- лазерная установка; 7- грязевой насос; 8- гибкий соединительный трубопровод; 9-водяной насос; 10- контейнер для приема пульпы; 11-Контенер управления МТПК; 12- крановое оборудование; 13- секции труб; 14- приемный котлован.

Осуществляется прокладка с помощью двух котлованов: стартового и приёмного, глубина которых соответствует глубине прокладки. В стартовом котловане устанавливается мощная домкратная станция, на которую помещается специальный тоннелепроходческий щит. С помощью домкратов осуществляется проходка щита в грунте на его длину, после чего на домкратную станцию помещается отрезок трубы продавливания той же длины, и процесс повторяется. Данную операцию можно увидеть на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Технология укладки и наращивания труб.

После наращивания труб отдельными отрезками производится дальнейшая проходка до выхода щита в приёмный котлован. После этого щит демонтируется, а трубы остаются в земле в качестве трубопровода.

Разработка грунта ведётся режущим колесом. Из отстойника, расположенного на поверхности, вода по соединительным линиям подаётся питающим насосом в призабойную зону, где она смешивается с разработанным грунтом и подаётся транспортным насосом в отстойник по соединительным линиям. В отстойнике происходит осадка грунта, после чего вода снова используется в технологическом процессе, а осаждённый грунт вывозится.

Проходческий щит, также называемый -- бур (бурошнековое бурение), при работе смешивает породу с водой и она транспортируется системой очистки на поверхность, где сепарируется. Поступательное движение передаётся проходческому щиту от рамы продавливания через став труб. Проходческий щит имеет управляемую головку, что позволяет изменять направление движения щита и прокладывать трубопровод по прямолинейной и криволинейной в профиле и плане трассе.

Изменяя типоразмер проходческого щита, можно осуществить прокладку подземных микротоннелей различного внутреннего диаметра -- от 250 мм до 3600 мм с глубиной залегания до 30 м. Минимальная глубина залегания верха трубопровода относительно поверхности грунта должна быть не менее 1,5-2 диаметров трубы. Расстояние между прокладываемым трубопроводом и уже расположенными коммуникациями и сооружениями должно быть не менее 1 м. Щитовая проходка применяется в полускальных и скальных грунтах, где невозможно применить другие способы, при этом используют бетонные или железобетонные трубы.

Первая часть бурового снаряда может отклоняться на несколько градусов по вертикали и горизонтали (до 13 мм на 200 м), что требует постоянной корректировки направления бурения. Точность проходки достигается компьютерным комплексом управления с применением системы лазерного ведения щита. Процесс бурения контролируется с поверхности оператором при помощи навигационного комплекса.

Технология микротоннелирования позволяет прокладывать коммуникации и трубопроводы с помощью коллекторов небольших диаметров в грунте любой сложности -- от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород в том числе при смешанном забое, в крупнообломочных грунтах с включением гравия, гальки, щебня в виде прослоя и валунов. В зависимости от класса грунтов подбирается соответствующий режущий орган, что позволяет добиться оптимальных скоростей и параметров проходки.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет производительности одноковшовых экскаваторов

Рисунок 3.1 - Экскаватор гусеничный гидравлический ЭО-6122 А.

Таблица 3.1 - Техническая характеристика одноковшовых экскаваторов

Показатели	Э-5015А	ЭО- 4121	ЭО-6122 А
1	2	3	4
Вместимость ковша, м3	0,5	0,65 - 1	0,65
Габаритные размеры (без рабочего оборудования) м: длина ширина высота	5,7 2,77 6,1	6,8 3 3	5,2 2,95 3,1
Тип ходового устройства	Гусеничный
Скорость передвижения, км/ч	2	2,8	2,1
Длина ходовой части, м	3,7	3,42	3,4
Ширина ходовой части, м	2,77	2,93	2,9
Ширина гусеничной ленты, м	0,61	0,58	0,6
Преодолеваемый уклон, градусы	22	22	22
Двигатель	СДМ-14	АМ-01	СДМ-14
Мощность двигателя, л.с.	75	110	75
Управление механизмами	Гидравлическое
Наибольшая глубина копания: -траншеи	4,5	5,8	6,7
-котлована	2,5	4	4
-наибольший радиус копания	7	9,2	10
-начальный радиус выгрузки	-	-	-
-начальная высота выгрузки	-	-	-
Масса экскаватора, т	11,25	20,9	18,57
Давление на грунт, кгс/см2	0,35	0,62- 0,65	0,62-0,65
Продолжительность цикла,с	15	20	16

Таблица 3.2 - Максимальные значения Кн

Наименование грунтов	Коэффициент наполнения Кн для одноковшовых экскаваторов
	прямая и обратная лопата	драглайн
Песок и гравий сухие, щебень взорванная скала	0,95...1,02	0,80...0,90
Песок и гравий влажные	1,15...1,23	1,10...1,20
Суглинок сухой	1,05...1,12	0,80...1,00
Суглинок влажный	1,20...1,32	1,15...1,25
Глина средняя	1,08...1,18	0,98...1,06
Глина влажная	1,30...1,50	1,18...1,28
Глина тяжелая	1,00...1,10	0,95...1,00
Плохо взорванная скала	0,75...0,90	0,55...0,80

1. Техническая производительность одноковшовых экскаваторов определяется по формуле:

, (3.1)

где q - вместимость ковша, (табл. 3.1);

Кр - коэффициент разрыхления породы, (табл. 3.2);

Кн - коэффициент наполнения ковша для влажного суглинка по табл. 3.2 принимаем равным 1,32 (обратная лопата);

tц - продолжительность цикла, (табл. 3.1);.

м3/ч.

2. Эксплуатационная производительность определяется по формуле:

Пэ=ПТХ· КУ· Кв, (3.2)

где КУ - коэффициент, зависящий от уровня квалификации машиниста экскаватора (в нашем случае - низкая), принимаем КУ =0,89;

КВ - коэффициент использования экскаватора в смену, КВ=0,75 - при

отсыпке в отвал, КВ=0,64 - при погрузке в транспортные средства.

При отсыпке в отвал:

Пэ.отв=165· 0,89· 0,75=110,13 м3/ч

При погрузке в транспортные средства:

Пэ.ТС=165· 0,89· 0,64=93,98 м3/ч

3. Теоретическая производительность одноковшового экскаватора применяется только как часовая и определяется по формуле:

(3.3)

м3/ч.

4. Мощность необходимая при наиболее энергоемкой операции копания грунта определяется по формуле:

(3.4)

где А - удельная энергоемкость копания, равная работе, затрачиваемой на разработку 1 м3 грунта, А=80 кПа, так как грунт I категории (табл. 3.2);

tk=0,3·tц, (3.5)

tk - продолжительность копания;

tц - продолжительность рабочего цикла, с (табл. 3.1);

kм - коэффициент использования двигателя при копании с учетом привода вспомогательных устройств, принимаем 0,72;

з - коэффициент полезного действия привода и рабочего оборудования, принимаемый для экскаваторов с гидравлическим приводом (0,52 - 0,64).

Таблица 3.3 - Значения удельных сопротивлений грунта резанию и копанию

Категория грунта	Вид грунта	Удельное сопротивление, кПа
		Одноковшовыми экскаваторами
		прямыми и обратными лопатами
1	2	3
I	Песок, супесь, мягкий суглинок, средней крепости влажный и разрыхленный без включений	18 - 80
II	Суглинок без включений, мелкий и средний гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина	70 - 180

Вт= 23,51 кВт = 31,96 л.с.

(1 л.с. =735,5 Вт)

Полученная мощность не превышает мощность выбранного экскаватора ЭО-6122А, которая составляет 70 л.с. (табл. 3.3), поэтому данный тип экскаватора подходит для выполнения данной работы.

Поскольку разрабатываемый грунт влажный и рыхлый, то расчет допустимых размеров куска нет смысла производить, поскольку он будет соответствовать объему выемки ковша за один рабочий цикл.

Таблица 3.4- Сводная таблица вычисленных параметров одноковшовых экскаваторов

Параметры	ЭО-5015А	ЭО-6122А	ЭО-4121
1	2	3	4
Техническая производительность, м3/ч	135,4	165,0	132,0
Эксплуатационная производительность: - в отвал, м3/ч - в транспортные средства, м3/ч	90,4 77,11	110,13 93,98	88,11 75,18
Продолжительность копания, с	4,5	4,8	6
Мощность двигателя экскаватора, кВт	75	75	110
Мощность экскаватора необходимая при наиболее энергоемкой операции, кВт	19,29	23,51	18,81
Количество смен	150	123	154
Количество экскаваторов, шт.	14	11	14

По результатам расчетов, представленным в сводной таблице, для разработки траншеи принимаем одноковшовый экскаватор ЭО-6122А, так как его использование наиболее целесообразно и экономически эффективно.

2.2 Расчет производительности бульдозера

Рисунок 3.2 - Бульдозер Т-500

Таблица 3.5 - Техническая характеристика бульдозера

Мощность, л.с. (кВт)	410 (306 кВт)
Эксплуатационная масса, т	40,8
Масса бульдозерного оборудования, т	5
Тип отвала	полусферический с регулируемым углом перекоса
Объем отвала, м3	13,7
Ширина отвала, мм	4300
Высота отвала, мм	1960
Угол резания, град	55,6
Тип кабины	ROPS
Рыхлитель	поворотный однозубый
Транспортная длина, мм	9290
Габаритная высота, мм	3985
Габаритная ширина (без отвала), мм	2870
Давление на грунт, кг/см3	1,2
Опорная длина гусеницы, мм	3480
Ширина гусеницы, мм	610

Максимальное сопротивление перемещению бульдозера в момент окончания набора грунта отвалом:

(3.6)

Где Р_Р - сопротивление грунта резанию;

Р_пр - сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом;

Р_1с - сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу;

Р_н - сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту;

Р_m -сопротивление перемещению тягача.

Сопротивление грунта резанию:

(3.7)

Где К_рез - удельное сопротивление грунта резанию, кПа, принимаем К_рез=1000 КПа;

В=4,3 м - ширина отвала, м;

ц=63? - угол поворота отвала в плане, град;

h=0,1H=0,196 м - средняя толщина стружки;

Н - высота отвала.

Сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом:

(2(3.8)

Где с - плотность грунта (табл. 3.5);

µ₁ - коэффициент трения грунта о грунт, принимаем µ₁=0,75;

i - уклон местности, i=tg в, где в=8? (табл. 3.5).

Объем призмы волочения:

(3.9)

Где ц₀ - угол естественного откоса грунта, ц₀=30?;

К_р - коэффициент разрыхления грунта (табл..3.5).

Сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу:

(3.10)

((3.11)

Где б - угол резания, град, б=55,6? (табл. 3.5);

µ₂ - коэффициент трения грунта о сталь, принимаем µ₂=1.

Сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту:

(3.12)

(3.13)

К₁- коэффициент несущей способности грунта, К₁=50кН/м²;

х - ширина нижней площадки ножа, трущейся о грунт, х=0,01 м;

µ₂ - коэффициент трения грунта о металл, µ₂=1;

m₀ - масса отвала и толкающих брусьев, т (табл. 2.3.1)

Сопротивление перемещению тягача:

(2(3.14)

Где М - масса бульдозера (табл. 3.5), т;

f=0,01 - коэффициент удельного сопротивления перемещению бульдозера.

Расходуемая двигателем мощность:

((3.15)

где V_р - скорость резания, 2 км/ч;

з=0,75 - КПД.

Полученная необходимая мощность не превышает мощности выбранного бульдозера, то есть бульдозер с данными техническими характеристиками целесообразно использовать для разработки заданной категории грунта.

Найдем объем призмы волочения по формуле:

((3.16)

Где К_пот - определяется по формуле К_пот=1-0,005L_n;

L_п = 24 м - расстояние, на которое перемещается грунтовая призма;

Найдем длину пути резания грунта:

(2. ((3.17)

Продолжительность работы машины t за один цикл слагается из следующих отрезков времени:

(3.18)

Где t_nn - время переключения передач (6 с);

t₀ - время опускания отвала (2 с);

t_пов - время поворота бульдозера (15 с);

(3.19)

где: V_р= 26 км/ч - скорость движения при резании бульдозера, принимаем 2 км/ч;

V_п= 48 км/ч - скорость движения при перемещении бульдозера, принимаем 4 км/ч;

V_о.x. = 510 км/ч - скорость движения при обратном ходе бульдозера, принимаем 5 км/ч.

принимаем 90 с.

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта:

(3.20)

где К_и - коэффициент использования бульдозера по времени, К_и=0,9;

K_y - коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера, K_y=1,33.

Производительность бульдозера при планировочных работах (разравнивании грунта):

 (3.21)

Где L - длина планируемого участка (50 км);

b₁ - величина перекрытия прохода (0,5 м);

n - число проходов по одному месту (1);

V_р - рабочая скорость движения бульдозера (0,556 м/с);

t_пов - время поворота бульдозера (15 с).

В ходе строительства магистрального трубопровода методом микротоннелирования достаточно будет одного бульдозера марки Т-500 для проведения подготовительных и заключительных работах т.к. при данном методе строительства необходимо подготовить грунт только в местах пусковой и приемной шахтах.

3. Транспортные машины

По назначению автомобили разделяются на бортовые, автосамосвалы, тягачи и специализированные (автоцистерны, битумовозы, автоцементовозы и т. д.).

Выбор транспортного средства для доставки грузов на строительную площадку, перевозки их в пределах этой площадки или по трассе трубопровода обусловливается характером и количеством перемещаемых грузов, временем, отведенным на их доставку, состоянием дорог и другими обстоятельствами.

Современные грузовые автомобили обладают хорошей маневренностью, сравнительно большой скоростью передвижения, достаточно проходимы, пригодны для работы с прицепами и полуприцепами, могут быть оснащены специальными кузовами для перевозки различных грузов, в том числе контейнеров, и дополнительными механизмами, облегчающими их погрузку и разгрузку. В современных автомобилях применяются карбюраторные, газовые, дизельные и газотурбинные двигатели.

Существует большое разнообразие типов грузовых автомобилей. К грузовым автомобилям средней грузоподъемности относятся обычные бортовые грузовики и специализированные грузовые автомобили. Они имеют грузоподъемность до 8 т. Кабина водителя всегда отделена от грузового отделения (как правило, закрытого). У этих автомобилей двухосный задний мост, а на обеих осях с каждой стороны по два колеса. Бортовые грузовики перевозят грузы или используются на специальных работах. К специализированным грузовым автомобилям относятся рефрижераторы, мусоросборщики, бетоновозы и т.п.

Нефтяные и другие жидкие продукты перевозят в автоцистернах. Для перевозки сыпучих материалов (песка, гравия, щебенки) обычно используются самосвалы, которые имеют открытый сверху ковш, разгружаемый опрокидыванием. К специализированным автомобилям относятся и грузовые платформы для перевозки крупных механизмов, рулонов бумаги или стального профиля.

Тяжелые грузовые автомобили - это автомобильные поезда, состоящие из тягача и прицепа (полуприцепа) с пятью осями и 18 колесами. На тягаче расположены двигатель и кабина водителя. Тягач имеет три оси: одну - впереди и две со сдвоенными колесами с каждой стороны - сзади. Грузовое отделение представляет собой, по существу, просто кузов, который за несколько минут можно присоединить к тягачу или отсоединить от него. У полуприцепа две оси со сдвоенными колесами сзади. Для поддержки отсоединенного от тягача полуприцепа у него впереди имеются две специальные опоры. Тягач с прицепом обычно имеет длину до 17 м и может везти до 20 т. Он может доставить прицеп на грузовую станцию, оставить его там для разгрузки и погрузки и вернуться за ним в нужное время, привезя новый прицеп. В результате эффективнее используется труд водителя и меньше простаивает тягач. Прицеп может быть сделан в виде рефрижератора, цистерны или грузовой платформы. Тягач с двумя прицепами может достигать длины 20 м и перевозить до 30 т груза. Для таких автомобильных поездов приходится выбирать специальные маршруты, на которых мосты и дорожное покрытие способны выдержать повышенную нагрузку.

Заключение

В данной курсовой работе на тему: «Обоснование технологии и технических средств при строительстве магистрального трубопровода диаметром 530 мм методом микротоннелирования» показаны производственно-организационные вопросы по строительству данного трубопровода.

В результате проведенного мной исследования были выполнены поставленные задачи:

Изучил основные нормативные требования к проектированию, строительству магистральных трубопроводов методом микротоннелирования.

Провел анализ технологии организации строительства методом микротоннелирования, указал технологическую схему укладки и наращивания труб.

Было проведен анализ возможных методов строительства магистральных трубопроводов, а также приведено обоснование выбранной технологии и технических средств. Принятый комплекс технических мероприятий позволяет обеспечить экологическую и промышленную безопасность эксплуатации нефтепровода согласно требованиям законодательства РФ.

Рассчитал количество необходимой специальной техники для которая позволит выполнить все виды работ для того чтобы строительство трубопровода выполнялось в соответствии с нормативными документами и нормами безопасности.

магистральный трубопровод экскаватор бульдозер

Таблица 5.1-Требуемые машины для выполнения работ при строительстве методом микротоннелирования.

№ п./п.	Наименование оборудования	Марка	Вид работ	Количество единиц, шт.
1	Корчеватель	КТ-1	Корчевание пней и камней	1
2	Бульдозер	Т-500	Планирование	1
3	Экскаватор	ЭО-6122А	Разработка шахт	1
4	Самосвал	КАМАЗ 45141	Вывоз грунта	1
5	Трейлер (полуприцеп)	93231 QSN2	Доставка гусеничной техники	1
6	Тягач	КАМАЗ 65221	Доставка гусеничной техники	1
7	Топливозаправщик	АТЗ-6,5-4320	Доставка ГСМ, заправка гусеничной и другой техники на трассе	1
8	Автоцистерна	Г6-ОПА-8,1	Доставка воды	1
9	Автобус	Урал 3255-41	Доставка рабочего персонала	1
10	Передвижная авторемонтная мастерская	ПАРМ 4895-0А	Ремонт и обслуживание техники на трассе	1

Список литературы

1. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. Госстрой России. - М.: НИИСФ РААСН, 2000. - 64 с

2. ОТТ-08.00-60.30.00-КТН-013-1-04. Общие технические требования на нефтепроводные трубы большого диаметра. - М.: ОАО АК Транснефть, 2004.

3. ОТТ-04.00-27.22.00-КТН-005-1-03. Технические требования на заводское полиэтиленовое покрытие труб. - М.: ОАО АК Транснефть, 2003.

4. ВСН 31-81. Инструкция по производству строительных работ в охранных зонах магистральных трубопроводов министерства нефтяной промышленности - М.: ВНИИСПТнефть, 1981. - 6с.

5. СН452-73 Нормы отвода земель для магистральных трубопроводов.

6. ВСН 014-89 Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Охрана окружающей среды. - М.: Миннефтегазстрой, 1989.- 83 с.

7. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения. Основания и фундаменты. М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1998. - 128 с.

8. ПБ-10-382-00 Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (с изм., внесенными РД 24.090.102-01). - М.: Госгортехнадзор России, 2000. - 127 с.

9. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы / Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2001.-60 с.

10. РД 153-006-02 Инструкция по технологии сварки при строительстве и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. - М.: АО ВНИИСТ, 2002 - 45 с.

11. СНиП 3.01.04-87 Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения. - М.: ГУП ЦПП 1987.

12. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов: учебник для вузов.- М., Недра, 1987.-471 с.

13. Интернет-сайт: http://techstory.ru/, сайт о механических экскаваторах, старой строительной, авто- и железнодорожной технике.

14. С.А. Корнев, Н.Р. Гадаев, Г.Н. Плужник. Сборник вспомогательных материалов для разработки пособия по рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки карьеров и строительства автомобильных дорог. - М.: Союздорпроект, 2000.

15. Интернет-сайт: http://cheltraktor.ru/, ООО «Производственно-техническое предприятие «УРАЛ»».

19. ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. «Средства защиты работающих. Общие требования и классификация».

20. СНиП 2.04.08-87* строительные нормы и правила. Газоснабжение.

21. Строительство нефтегазопромысловых объектов. Учебное пособие. В.Д. Гребнев, Д.А. Мартюшев Г.П. Хижняк,: Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. Пермь, 2012. - 115 с.

22. ВСН 008-88 «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция».

23. РД 03-613-03 «Порядок применения сварочных материалов при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных производственных объектов».

Размещено на Allbest.ru