Въведение

Тръбопроводът за дренаж на мина не работи под постоянно налягане.

Налягането вътре в минна тръба от HDPE може да се промени всеки път, когато дренажната помпа стартира, спре или промени работното си състояние. Работата на вентила може да създаде друга бърза промяна на налягането. В дълъг подземен или повърхностен дренажен тръбопровод тези събития могат да генерират вълни на налягане, които преминават през тръбата.

Това явление е известно като воден удар или скок на налягането.

За минна дренажна система, важният въпрос не е просто дали HDPE минна тръба може да издържи нормалното си работно налягане. Тръбата също така трябва да понася условия на налягане, възникващи по време на работа на помпата и клапана.

Това е особено важно за отводняването на мините на дълги{0}}разстояния, където смущението в налягането, генерирано в единия край на тръбопровода, може да премине през голяма част от системата.

Ръководството за PE100 разпознава удара като краткосрочно-повишаване на налягането над нормалното максимално работно налягане, причинено от бързи промени в скоростта на течността. Повтарящите се операции на помпата и клапана могат също да създадат циклично натоварване на налягането през целия експлоатационен живот на тръбопровода.

За минните тръби от HDPE самият материал играе важна роля, тъй като полиетиленът е значително по-гъвкав от твърдите метални тръби. Тази гъвкавост променя начина, по който тръбата реагира на преходно налягане.

Какво се случва вътре в минна тръба от HDPE по време на спиране на помпата?

Помислете за типичен тръбопровод за дренаж на мина.

Помпа изтласква вода през дълга HDPE тръба от подземна събирателна точка към повърхностна точка на изтичане. Докато помпата работи, водата има определена скорост. Стената на тръбата е подложена на вътрешното налягане, свързано с помпената система.

Когато помпата внезапно спре, водата не спира веднага да се движи.

Водата има инерция. Движещата се вода продължава напред, докато помпата вече не осигурява същата движеща сила. Това създава бърза промяна в скоростта и тази промяна създава вълна на налягане.

Вълната се движи по тръбопровода.

Ако дренажният тръбопровод е дълъг няколкостотин метра или няколко километра, смущението на налягането може да се премести през значителна дължина на минна тръба от HDPE, преди системата да се установи обратно към нормалното си работно състояние.

Ето защо налягането, показано на манометъра на помпата по време на нормална работа, не е непременно най-високото налягане, изпитвано от тръбата.

Тръбата трябва да се справя както с нормалното работно налягане, така и с преходното налягане.

info-400-300

Защо минните тръби от HDPE реагират различно на скока на налягането

Стената на HDPE минна тръба не е твърда по същия начин като стоманена тръба.

PE100 има дългосрочен-модул на еластичност от приблизително 200 MPa, коефициент на Поасон от около 0,45 и удължение при скъсване над 600% според референтните данни за PE100+.

Тези свойства са от значение за скока на налягането, тъй като стената на тръбата може леко да се деформира при промени във вътрешното налягане.

Когато налягането се повиши, диаметърът на тръбата може леко да се увеличи и стената развива допълнително напрежение по периферията. Тази деформация абсорбира част от преходния отговор, вместо да принуди цялата промяна на налягането в изключително твърда стена на тръбата.

Това не означава, че минните тръби от HDPE могат просто да игнорират водния чук.

Това означава, че неговият материален отговор трябва да се вземе предвид, когато се оценява историята на налягането на дренажната система.

Ето защо тръбопровод с често стартиране и спиране на помпата трябва да се оценява според действителния му работен цикъл, а не само според статичното му налягане.

Номиналното налягане не е същото като ударното налягане

Това разграничение е важно за снабдяването с дренаж в мините.

Да предположим, че минна тръба от HDPE е определена за определен клас на налягане PN. Това ниво на налягане описва допустимото работно налягане на тръбата при определени проектни условия.

Спирането на помпата може да доведе до временно повишаване на налягането над нормалното работно налягане.

Следователно инженерният въпрос става:

Какво е максималното налягане вътре в минната тръба от HDPE по време на пълния работен цикъл?

Отговорът зависи от помпата, скоростта на потока, дължината на тръбопровода, работата на клапана, профила на надморска височина и времето за изключване.

Ръководството PE100 специално препоръчва анализ на пренапрежение за тръбопроводи, изложени на натоварване от пренапрежение и умора.

За дренажните системи на мините това е особено важно, когато тръбопроводът има дълъг издигащ се участък от подземна помпена станция до повърхността.

Дългите HDPE минни тръби се нуждаят от повече внимание на преходните процеси на налягането

Дължината на тръбопровода променя значението на скока на налягането.

Къса дренажна връзка в близост до помпа може да претърпи смущение в налягането, което се установява относително бързо.

Дългият тръбопровод за дренаж на мина се държи по различен начин.

Вълната на налягането може да се движи по тръбопровода, да се отразява при промени в геометрията на тръбата, клапаните, резервоарите, завоите или краищата на тръбопровода и да взаимодейства с други вълни на налягане.

Резултатът може да бъде история на налягането, която е значително по-сложна от просто „нормално налягане плюс един скок“.

Ето защо дългите HDPE минни тръбни системи не трябва да се избират само от стойност на статично налягане.

Диаметърът на тръбата има значение, тъй като скоростта на потока се променя с диаметъра. При същия дебит по-малък вътрешен диаметър води до по-висока скорост на водата. Бърза промяна в тази скорост може да генерира по-значително преходно събитие на налягане.

Дебелината на стената и SDR също имат значение, тъй като геометрията на минната тръба от HDPE влияе върху нейната реакция на налягане.

Стартирането-на помпата също може да доведе до промени в налягането

Хидроударът не се ограничава до аварийни изключения.

Помпа, стартираща срещу пълен тръбопровод, също може да създаде преходно налягане.

Това става важно в мини, където дренажните помпи работят автоматично според нивото на водата.

Помпата може да стартира, когато резервоарът достигне определено ниво, да работи известно време и след това да спре. През един нормален ден минната тръба от HDPE може да претърпи много такива цикли на налягане.

Отделните промени в налягането може да не са достатъчно големи, за да причинят незабавна повреда.

По-важният въпрос е повторението.

Повтарящата се промяна на налягането е натоварване от умора. Ръководството на PE100 разграничава това циклично натоварване от единичен удар и отбелязва, че честотата и амплитудата на циклите на налягане са важни фактори.

Следователно режимът на работа на мината има също толкова значение, колкото номиналното налягане на помпата.

Параметри на минна тръба от HDPE, свързани с пренапрежение

Параметър	Типична гама / справка за минни тръби от HDPE
Номинален диаметър	DN50–DN1200
Клас на налягане	PN1.0–PN10
Стандартна дължина	9 m / 12 m
PE100 MRS	10 MPa
PE100 якост на опън при провлачване	Приблизително . 23 MPa
PE100 удължение при скъсване	>600%
PE100 дългосрочен-модул на еластичност	Приблизително . 200 MPa
Коефициент на Поасон	Приблизително. 0.45
Коефициент на Хейзън-Уилямс	Приблизително. 150–155
Colebrook-Бяла грапавост	Приблизително . 0.00152 mm

Стойностите на PE100 по-горе са референтни стойности на материала, а не заместител на сертифицираните от производителя данни за продукта.

За действителен минен проект избраният клас PN и дебелина на стената трябва да съответстват на максималното работно налягане, температура, преходно налягане и условията на монтаж.

info-400-300

Къде е най-изложена минната тръба от HDPE?

Ударът на налягането не създава непременно едно и също механично състояние навсякъде в тръбопровода.

Нагнетателната секция на помпата може да претърпи бързи промени в налягането. Местоположението на вентилите може да генерира локализирани преходни условия. Промените в надморската височина могат да повлияят на статичното налягане. Дългите вертикални участъци също могат да произведат значително хидравлично налягане поради разлики в надморската височина.

Връзките заслужават специално внимание.

Връзка с фланец, клапан или помпа въвежда локална промяна в твърдостта и геометрията. Правата минна тръба от HDPE може да се деформира различно от свързващия възел.

Следователно анализът на удара на налягането трябва да се разглежда заедно с проекта на връзката, вместо да се третира тръбата като изолиран компонент.

Как купувачите трябва да оценят HDPE минни тръби за дренаж?

Спецификация за поръчка, базирана само на "HDPE тръба, PN10", може да не описва пълното работно състояние.

За минен дренажен тръбопровод доставчикът трябва да разбере необходимия DN, нормално работно налягане, максимално налягане, дебит на помпата, честота на пускане/спиране на помпата, дължина на тръбопровода и профил на надморска височина.

Разликата между нормалното работно налягане и максималното преходно налягане е особено важна.

Например една помпа може нормално да работи при налягане доста под класа на номиналното налягане, но бързото изключване може временно да повиши налягането. Следователно изборът на тръба трябва да вземе предвид пълната обвивка на налягането.

Ръководството за проектиране на PE100+ свързва максималното работно налягане с якостта на материала, SDR и приложимия експлоатационен коефициент, демонстрирайки защо геометрията на тръбата и работните условия не могат да бъдат отделени от номиналното налягане.

Заключение

Водният чук не е абстрактен хидравличен проблем за HDPE минна тръба.

Това е реално работно състояние, създадено от помпите и клапаните, които контролират отводняването на мината.

Когато помпата спре, клапанът се затвори или скоростта на водата се промени бързо, налягането вътре в тръбопровода може временно да се повиши над нормалното работно налягане. В дълъг минен дренажен тръбопровод получената вълна на налягане може да премине през голям участък от HDPE тръбата.

Гъвкавостта на PE100 променя начина, по който тръбата реагира на това преходно натоварване, докато DN на тръбата, дебелината на стената, SDR и класът на налягане определят нейния структурен капацитет.

Поради тази причина изборът на минна тръба от HDPE за дренаж на мина трябва да се основава не само на статичното налягане. Действителният цикъл на изпомпване и условията на преходно налягане също трябва да се вземат предвид, особено за дренажни системи на дълги-разстояния с честа работа на помпата.

За купувачите на копаене ключовата спецификация не е просто налягането, отпечатано върху тръбата. Въпросът е дали пълната минна тръбна система от HDPE може да се справи с историята на налягането, създадено от действителната дренажна операция на мината.

Поискайте оферта за HDPE тръби

стъпка	Процес	Подробности
1	Изпращане на изисквания	DN, налягане, среда, работна температура и приложение
2	Потвърждение на спецификацията	Тип тръба, клас на материала, номинално налягане, дебелина на стената/SDR и връзка
3	Цитат	Цена, време за доставка, условия за опаковане и доставка
4	Поръчка и производство	Договор, плащане и изработка
5	Проверка и доставка	Проверка на качеството и доставка