Расчет протекторной защиты.
Технические параметры, используемые в качестве исходных данных при проектировании электрохимической защиты, представлены в таблице 3. Таблица 3Основныетехническиепараметры.
ПараметрОписание.
Единицы измерения.
ЗначениеПотенциал протектора по замкнутому контуруEa[В]-1,05Плотность токаicm[A/м2]0,02Плотность материала протектораρp[кг/м3]7140.
Коэффициент использования протектораu-0,8Длина трубыLpipe[м]12Средний коэффициент деструкции (разрушения) заводского наружного антикоррозионного покрытия fcm-0,0249.
Коэффициент деструкции заводского наружного антикоррозионного покрытия в конце срока службы fcf-0,0348.
Электрохимическая эффективностьε[А· ч/кг]780Срок службыподводного переходаtf[год]33Удельное сопротивление грунтаρ[Ом· м]0,7Данные по толщине бетона приняты согласно результатам расчета устойчивости подводного трубопровода. Расчет общей массы протектора:
Ас=2 345 266,00м2Iст_tot=1167,94АM=541 071,81 кг.
Расчет числа и предварительной геометрии протекторов: N=2917,00штMnai=185,49кгVi=0,0260м3La=0,157 м, taf=0,031мследовательноVf =0,0172м3Расчет требуемой силы тока в конце срока службы: Icf_tot=1632,31АРасчет расходуемой силы тока: Acf=0,54м2Raf=0,30ОмIaf=0,84АNf=1953,00шт.
Расчет выполнен верно так как Nf<N.Расчет тягового усилия протаскивания трубопровода на берег.
Длина протаскиваемого трубопровода Lс, [м]1370.
Шаг расстановки понтонов step, [м] 26Таблица 4Общее данные для выполнения расчета.
ПараметрОписание.
Единицы измерения.
ЗначениеДлина одной трубыLтр[м]12Толщина антикоррозионного покрытияtcoating[м]0,0004.
Толщина материаладля заполнителя стыковtfill[м]0,08Плотность стали трубыρme[кг/м3]7850.
Плотность водыρwater[кг/м3]1025.
Плотность антикоррозионного покрытияρcoating[кг/м3]890Плотность материаладля заполнения стыковρfill[кг/м3]900Грузоподъемность понтонаVFp[тс]20Коэффициент безопасности грунта по углу внутреннего тренияks-1,1Коэффициент условий работы тяговых средствmw-1,1Расстояние от сварного шва до бетонаI[м]0,4Угол внутреннего трения грунтаψ[градус]35Коэффициент сцепления грунтаcsПа10 001.
Расчет массы одной трубы с бетоном на воздухеMpipe=34 444,07кг2. Объем одной трубы с бетоном Vpipe=13,05м33. Вес одной трубы с бетоном в воздухе Ppipe_air=337 896,31Н4. Количество труб в зоне протаскивания Npipe=115,00шт5. Масса всех труб на воздухе Mtot=3 961 067,82кг6.
Объем всех труб с бетономVtot=1500,73м37. Сила Архимеда, действующая на одну трубу Af_pipe=131 085,23Н8. Сила Архимеда, действующая на весь протаскиваемый трубопроводAf_tot=15 074 801,77Н9. Вес одной трубы в водеPpipe_wat=206 811,07Н10. Вес всех труб в воде Ptot_wat=23 783 273,52Н11.
Количество понтонов Np=53,00шт12. Усилие лебедки во время равномерного движения Twinch=8 569 415,51Н=873,5т13. Усилие лебедки в момент троганияTwinch_stsrt=9 142 438,26Н=931,95тМетодика оценки зацепления трубопровода тралом.
Тянущая сила P, [кН]800Плотность перекачиваемого флюида ρfld, [кг /м3]901.Определение распределенной нагрузки трубопровода: q=18 959,71Н/м2.Определение тянущей силы: L=28,13 м³. Определение изгибающего момента: M=-3 750 643,16НмMp=8 536 205,50Нм4. Определение продольной силы: S=N — pi Ai + peAeнаружное давлениеpe =3 016 575,00Паплощадь внутреннего поперечного сеченияAi=0,82м2полная площадь поперечного сеченияAe=0,92м2S=-13 707 543,11Нfy=371 520 000,00Паfu=462 384 000,00ПаSp=25 624 938,12Нм5. Проверка предельного состояния для внешнего давления: Верно6. Проверка предельного состояния для внутреннего давления: Верно.
На основании результатов пункта 5 и 6 делаем вывод, что зацепление тралом данного морского трубопровода является не опасным. Расчет потребности судов для обеспечения трубами ТУССкорость укладки, [км/сут] 2,5Дальность возки труб, [км]330Исходные данные для расчета количества судов-PHVПараметр
ОписаниеЕдиницы измерения.
ЗначениеГрузовместимость судна[т]3000.
Транзитная скорость [узел]14Время загрузки судна в порту[сут]1,5Время перегрузки труб на палубу ТУС[сут]1,5Коэффициент непогоды-1,4Определение суточной потребности:
где — скорость укладки трубопровода;
1 км трубопровода.
Р=7 175 847,49кг7175,847 495тСуточная потребность в судах-PHV:Nсут=2,39шт.
Время транзита судна от порта до ТУС:, где L — транспортное плечо и 1 узел = 1,852 км/час;Ттранзит=0,53сут.
Время полного цикла:
Т=5,68сут.
Общее количество судов-PHV:Nphv=7,00шт.
Расчет напряженно-деформированного состояния трубопровода при S-методе укладке.
Угол поворота сечения трубопровода.
Определение распределенной нагрузки от собственного веса: q=7352,02Н/мОпределение момента инерции поперечного сечения оболочки трубопровода: I=0,040м4где — внешний диаметр стальной трубы;
диаметр стальной трубы. Определение момента сопротивления поперечного сечения оболочки трубопровода: W=0,07м3Определение параметра к: k (ф)=0,72Определение параметра α:a (ф)=1,40рад.
Определение полного эллиптического интеграла первого рода: f (k) =1,789Определение эллиптического интеграла первого рода: f (k, a) =0,79Определение длинны консольной балки l: l (ф)=151,11мгде — модуль упругости стали;
Определение полного эллиптического интеграла второго рода: u (k)=1,004Определение эллиптического интеграла второго рода: u (k, a)=0,71Определение горизонтального перемещения балки:
бг (ф)=113,37мОпределение вертикального перемещения балки:
бв (ф)=135,39Определение напряжений:σ(ф)=13 825 591,61Па =13,8МПаРасчет напряженно-деформированного состояния трубопровода при J-методе укладке.
Исходные данные: Н=1300 м, ρ=7850 кг/м3, l=125 м, δ= 21 мм, D=1067 мм, Определение наибольшего вертикального перемещения.
Н — глубина укладки трубопровода. Для вариантов где значение данного параметра менее 300 метров, необходимо прибавить дополнительно 1000 м для проведения расчета глубоководного трубопровода.
бв=0,31мОпределение максимальной вертикальной растягивающей силы:
Р (Н)=6 897 944,76НОпределение растягивающего напряжения:σ =100 111 050,00ПаОпределение распределяющей нагрузки q=7352,02Определение площади и момента сопротивления поперечного сечения трубопровод: F=0,035м2Определение суммарного усилия: N=459 501,356НT=7 357 446,12НОпределение напряжения в опасном сечении изогнутого участка трубопровода:σmax = 224 444 987,39 Па = 224,44 Мпа.
Список использованной литературы и источников.
Беспалов А. П. Методические расчеты морских трубопроводов / уч. пособие. — М.: Российский Государственный Университет нефти и газа имени И. М. Губкина. — 2007.
Научно-технический сборник № 2 «Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт», Москва 2005 г — 111 с. Бородавкин.
П.П. Морские нефтегазовые сооружения: Учебник для вызов. Часть 2. Технология строительства. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. — 408 с.Горяинов.
Ю.А. и др. Управление проектами строительства морских трубопроводов. — М.: ЗАО «Формула энергии».
2004. — 272 с.Горяинов.
Ю.А. Морские трубопроводы. М.: Недра, 2001.-131с.СтандартDNV-OS-F101 Submarine Pipeline Systems. Г. В. Грудницкий, К. В. Мурадов, Е. Ф. Уланов. Заглубление морских подводных трубопроводов — М.; ОАО «Лукойл», 2000.
Сальников, А. В. Методы строительства подводных переходов газонефтепроводов на реках Печорского бассейна уч. пособие Ухта 2008.
