Дифференциальный подбор полиэтиленовых труб на объектах водоканализационного хозяйства — путь сокращения строительных и эксплуатационных расходов
Сообщение, сделанное 2 февраля 2006 г. заместителем генерального директора СП «Киранна» по науке и разработкам Михаилом Лавровым на семинаре «Современные эффективные технологии, материалы, изделия и инженерное оборудование, применяемые при ремонте, реконструкции и тепловой модернизации жилищного фонда», состоявшемся в рамках 12-й специализированной строительной выставки «Стройинвест».
Продукция Кохановского трубного завода «Киранна», напомнил г-н Лавров, — это трубы для водоснабжения, газоснабжения и канализации. Спектр диаметров труб простирается от 16 до 630 мм. Полиэтилен одновременно прочен и эластичен. Кроме того, поскольку полиэтиленовые трубопроводы монтируются путем контактной сварки, есть возможность устройства любых узлов трубопроводов, рассчитанных на работу в любых условиях. Сегодня строители и эксплуатационники, следуя определенной инерции, продолжают предпочитать стальную трубу также именно потому, что и в данном случае налицо стереометрическая свобода монтажа. Но полиэтиленовая труба гораздо долговечнее стальной. В соответствии с ГОСТ 19588-2001 нормативный срок службы полиэтиленовой трубы составляет 50 лет при температуре транспортируемой среды 20°С. Немаловажно и то, что гладкость внутренней поверхности полиэтиленовой трубы обеспечивает гидравлический показатель, на порядок превосходящий данный параметр стальной и чугунной трубы.
Наконец, внутренность полиэтиленовой трубы совершенно не подлежит налипанию взвешенных частиц — полиэтилен и в гигиеническом отношении превосходит другие материалы. Требование сокращения как капвложений при строительстве, так и эксплуатационных расходов было актуальным всегда и с каждым годом становится все актуальнее. Как известно, до 50% расходов по эксплуатации объектов водоснабжения и водоотведения составляют электроэнергетические расходы — насосы работают круглосуточно. Спектр полиэтиленовых труб как продуктов экструзии по воспринимаемому давлению чрезвычайно широк, что позволяет при проектировании варьировать характеристики труб за счет толщин их стенок. Какая проблема сопутствует проектированию таких объектов, как водоводы, соединяющие насосные станции первого подъема (артскважины) с сооружениями второго подъема (запасно- регулирующие резервуары, станции обезжелезивания), а также водоводы, коими ГКНС связываются с очистными сооружениями? Это именно правильное принятие толщины стенки. Толщина полиэтиленовой стенки легко варьируется. Что же касается стальной, то 80% ее толщины — это запас на коррозию. Традиционно прочность всей трубы от начала до конца рассчитывалась по максимальному рабочему давлению. Фактически же давление во всех этих водоводах неуклонно снижается по мере приближения к конечной точке, так как в рассматриваемых вариантах они работают на излив.
При проектировании водоводов из полиэтиленовых труб, имеющих широкий диапазон типов по давлению, появляется возможность дифференцированного подбора труб для каждого участка водовода. Рабочее давление в каждой точке водовода определяется как сумма геометрического подъема воды, потерь напора по длине и местных потерь. Потери напора по длине Ндл = i*l (м), где i — удельные гидравлические потери на единицу длины (l). Дифференцированный расчет водовода заключается в разбивке трассы на участки с давлением, определенным по пьезометрической линии, построенной для пропуска расчетного расхода воды Qр.При этом наружный диаметр трубы остается постоянным, а внутренний увеличивается по мере уменьшения давления и толщины стенки. Такой водовод напоминает телескоп с увеличивающимся внутренним диаметром. Например, протяженность трассы составляет 9 км. Построив пьезометрическую линию, можно видеть, что вся трасса может быть разбита как минимум на три участка. На первых 2 км полный напор снижается с 70 до 50 м. На следующих 2,5 км — до 34 м. На последних 4,5 км — до 25 м (только геометрический перепад плюс минимальный напор, требуемый для излива, 1,0-1,5 м). После разбиения трассы на участки осуществляется подбор труб по давлениям, и в данном случае 0,8, 0,6 и 0,4 МПа — это предписанные ГОСТ рабочие давления.
Итак, на протяжении 9 км труба приобретает следующий вид. Наружный диаметр остается постоянным и равным 280 мм. А внутренний по мере приближения к конечной точке увеличивается. SDR — это стандартное размерное отношение — отношение наружного диаметра к толщине стенки. Стоимость погонного метра трубы SDR17,6 составляет Br80 тыс., далее идет SDR21 (Br57). Стоимость последнего участка (SDR26) составляет Br50 тыс. за погонный метр. Специалистами СП «Киранна» был сооружен опытный участок именно таких геометрических параметров. Это две нитки (прямая и обратная) общей протяженностью 18 км. Через каждую из ниток данного трубопровода была пропущена вода расчетным расходом 50 л/сек., итого — 100 л/сек. Расчеты показали (см. соответствующую секторную диаграмму), что при описанном подходе строительные расходы составили Br870 млн вместо составивших бы при традиционном подходе Br1155 млн, что свидетельствует о 20-процентной экономии. Эксплуатационные же расходы, как было сказано, — это в основном расход электроэнергии. В силу увеличения диаметра снижаются потери напора по длине, поскольку расход остается постоянным на всем протяжении участка. Если бы весь диаметр от начала до конца участка был принят по максимальному рабочему давлению, полный напор составил бы 70 м. С учетом же увеличения внутреннего диаметра полный напор составил только 67,7 м. В пересчете на работу насосов в течение года это дает 3-процентную экономию в киловатт-часах. Данный подход уже внедрен в ходе сотрудничества с проектным институтом «Белкоммунпроект» при сооружении напорной канализации в Мяделе. На протяженности 11 км трассы на 2 нитках диаметром по 280 мм удалось достичь экономию Br432 млн при изначальной стоимости трубопровода Br1 млрд 450 млн.
Приведенные расчеты выполнены для труб из полиэтилена ПЭ80. В настоящее время освоено производство труб из более плотного полиэтилена ПЭ100, тем более, что этого требует и принятое в 2003 г. постановление Совмина Беларуси №806/60, которое ориентирует отечественного производителя на выпуск именно такого полиэтилена. Поскольку он прочнее, можно в еще большей степени уменьшить толщину стенки трубы. С проектными институтами и их партнерами (как заказчиками, так и подрядчиками) СП «Киранна» сотрудничает и в ходе предпроектной подготовки, и в проектной стадии, и при выполнении подрядных работ. Если у заказчика, у подрядчика возникают проблемы, связанные со сварочными работами, с компоновкой узла необходимыми фасонными частями, СП «Киранна» оказывает всю необходимую техническую помощь.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Продукция Кохановского трубного завода «Киранна», напомнил г-н Лавров, — это трубы для водоснабжения, газоснабжения и канализации. Спектр диаметров труб простирается от 16 до 630 мм. Полиэтилен одновременно прочен и эластичен. Кроме того, поскольку полиэтиленовые трубопроводы монтируются путем контактной сварки, есть возможность устройства любых узлов трубопроводов, рассчитанных на работу в любых условиях. Сегодня строители и эксплуатационники, следуя определенной инерции, продолжают предпочитать стальную трубу также именно потому, что и в данном случае налицо стереометрическая свобода монтажа. Но полиэтиленовая труба гораздо долговечнее стальной. В соответствии с ГОСТ 19588-2001 нормативный срок службы полиэтиленовой трубы составляет 50 лет при температуре транспортируемой среды 20°С. Немаловажно и то, что гладкость внутренней поверхности полиэтиленовой трубы обеспечивает гидравлический показатель, на порядок превосходящий данный параметр стальной и чугунной трубы.
Наконец, внутренность полиэтиленовой трубы совершенно не подлежит налипанию взвешенных частиц — полиэтилен и в гигиеническом отношении превосходит другие материалы. Требование сокращения как капвложений при строительстве, так и эксплуатационных расходов было актуальным всегда и с каждым годом становится все актуальнее. Как известно, до 50% расходов по эксплуатации объектов водоснабжения и водоотведения составляют электроэнергетические расходы — насосы работают круглосуточно. Спектр полиэтиленовых труб как продуктов экструзии по воспринимаемому давлению чрезвычайно широк, что позволяет при проектировании варьировать характеристики труб за счет толщин их стенок. Какая проблема сопутствует проектированию таких объектов, как водоводы, соединяющие насосные станции первого подъема (артскважины) с сооружениями второго подъема (запасно- регулирующие резервуары, станции обезжелезивания), а также водоводы, коими ГКНС связываются с очистными сооружениями? Это именно правильное принятие толщины стенки. Толщина полиэтиленовой стенки легко варьируется. Что же касается стальной, то 80% ее толщины — это запас на коррозию. Традиционно прочность всей трубы от начала до конца рассчитывалась по максимальному рабочему давлению. Фактически же давление во всех этих водоводах неуклонно снижается по мере приближения к конечной точке, так как в рассматриваемых вариантах они работают на излив.
Приведенные расчеты выполнены для труб из полиэтилена ПЭ80. В настоящее время освоено производство труб из более плотного полиэтилена ПЭ100, тем более, что этого требует и принятое в 2003 г. постановление Совмина Беларуси №806/60, которое ориентирует отечественного производителя на выпуск именно такого полиэтилена. Поскольку он прочнее, можно в еще большей степени уменьшить толщину стенки трубы. С проектными институтами и их партнерами (как заказчиками, так и подрядчиками) СП «Киранна» сотрудничает и в ходе предпроектной подготовки, и в проектной стадии, и при выполнении подрядных работ. Если у заказчика, у подрядчика возникают проблемы, связанные со сварочными работами, с компоновкой узла необходимыми фасонными частями, СП «Киранна» оказывает всю необходимую техническую помощь.
Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 10 за 2006 год в рубрике инженерное оборудование
