Введение к работе
Актуальность проблемы. В Российской Федерации находится в сплуатации большое число систем водоснабжения сельскохозяй-венного назначения, причём -значительную долю составляют іупповьіе водопроводы, уложенные из стальных труб. В процессе сплуатации выявилась их высокая повреждаемость, вызванная >ррозией внутренней поверхности труб и отложениями юрганических веществ. Последние сильно снижают пропускную юсобность трубопроводов.
Применяемые очистные гидромеханические и гидродинами-ские устройства в силу различного характера коррозионных ложений не во всех случаях обеспечивают возможность их (аления. Кроме того, по существующей технологии очистки труб ільшое количество шлама с водой через водогрязевыпуски расывается на прилегающую территорию, нанося экологический церб окружающей среде.
Актуальность темы исследований заключается в решении задач, язанных с повышением уровня надёжности водообеспечения и іижением, тем самым, ущербов от недоподачи воды потребителям.
Цель работы — усовершенствование методов восстановления юпускной способности тру бопро водоводов с утилизацией іррозионного шлама на принципе гидроциклонирования двух-ізной жидкости, а также разработка научно-обоснованных рекомен-іций по повышению уровня их эксплуатационной надёжности.
Для этого решались следующие задачи:
определение нормы аварийного запаса стальных труб на основе количественной оценки параметра отказов линейной части трубопроводов;
усовершенствование конструкции пневмоударного очистного устройства;
разработка устройства для определения местонахождения дефекта покрытия внутренней поверхности трубопровода;
вывод расчётных зависимостей для определения напряжений в стенках трубопроводов после их очистки;
изучение закономерностей изменения концентрации шлама и давления (вакуума) в гидроциклонном аппарате;
обоснование конструктивных решений и параметров элементов гидроциклонного аппарата.
Методы исследований:
применение теории вероятности и надёжности для количественной оценки эксплуатационных показателей (параметр потока отказов);
экспериментальные исследования работы гидроциклона на стенде с целью изучения закономерностей изменения концентрации шлама и вакуума;
использование теории «размерности для вывода формул производительности гидроциклона;
аналитический метод решения дифференциальных уравнени для вывода расчётных зависимостей по определению нормальных напряжений в стенках трубопроводов.
Научная новизна работы. В результате проведённых иселедові ний усовершенствована конструкция пневмоударного очистног снаряда, дана оценка повреждаемости линейной части групповы водопроводов, и на этой основе выполнен расчёт аварийного запас стальных труб; разработано устройство для определения местопс ложения дефекта покрытия внутренней поверхности трубопроводов.
Впервые получены расчётные зависимости по определенш нормальных напряжений в стенках разветвлённых напорны водоводов после их очистки с учётом влияния краевых эффектов. Эт] зависимости служат для оценки прочностной надёжности напорны водоводов при импульсных нагрузках. Исследованы закономерності изменения давления (вакуума) и концентрации пульпы гидроциклонной камере, обоснованы конструктивные параметрі элементов гидроциклонного аппарата. Практически и теоретическі обоснована возможность применения принципа гидроциклонировани: двухфазной жидкости для очистки и утилизации трубно коррозионного шлама.
Предметом защиты являются следующие основные положения:
усовершенствованная конструкция пневмоударного очистного устройства;
результаты статистической обработки повреждаемости линейной части групповых водопроводов и нормы аварийной запаса труб;
устройство для определения местоположения дефекта покрытия внутренней поверхности трубопровода;
аналитические зависимости для гидравлических и прочностных расчётов напорных водоводов после их очистки;
- результаты исследований закономерностей изменения концентрации шлама и вакуума к гидроциклонном аппарате; . - гндроциклонный способ улавливания и последующей утилизации шлама в отвал.
Практическая ценность. Результаты исследований позволяют елать очистку трубопроводов законченным технологическим юцессом, который исключает загрязнение окружающей среды, а оме того экономит значительное количество промывной воды, зимененис пневмоударного метода очистки трубопроводов позволяет юизводить удаление отложений практически любой твёрдости. На зе гидравлических и прочностных исследований появляется зможность оценить степень прочностной надёжности напорных стем при гидроударных нагрузках. Разработанное устройство для іределения местоположения дефекта покрытия внутренней верхности позволяет быстро и своевременно устранять повреждения і сети и предупреждать, тем самым, возможный ущерб от :доподачи воды.
Таким образом, рекомендуемая технология ремонтно-сстановительных работ на водопроводах упорядочивает расход ггериалов, исключает сброс промывных вод, что является важным эиродоохранным мероприятием и повышает уровень эксплуатацион->й надёжности систем сельскохозяйственного водоснабжения.
Реализация работы. Результаты проведённых опытно-конструк-ірскнх и научно-исследовательских работ нашли применение при ізработке нормативного документа «Нормы аварийного запаса ітериалов для групповых во допро подов», переданного в ССО Гельхозводоснабжение» а также ведомственных «Рекомендаций по ятенсификации водоотбора и регенерации водозаборных скважин». :хнология гидроциклонного способа очистки и утилизации )ррозионного шлама передана тресту «Южводопровод». От іедрення результатов исследований ожидаемый экономический рфект только на Ики-Бурульском групповом водопроводе за счёт :ономии промывных вод составляет около 140 млн. руб, а также эстигается существенный природоохранный эффект вследствие :ключения сброса шлама (около 350 т продуктов коррозии) на рилегающую к водопроводу местность.
Апробация работы. По теме диссертации опубликована 1 моно-эафия, 3 статьи, получены 2 авторских свидетельства. Основные оложения диссертации докладывались на научно-техничес;сом совете СО «Кубаньводстрой» (1992 г.), на научно-технических конференци-
ях ГПИ «Кубаньгипроводхоз» (1992 г.), инженерного центра по сел скохозяйственному водоснабжению и трубопроводам (1993 г.), і расширенном заседании кафедр гидравлики, теоретической механик сопротивления материалов, сельскохозяйственного водоснабжсні НИМИ (г. Новочеркасск, 1993 г.) и на объединённом заседании кафе; сельскохозяйственных мелиорации, гидравлики, сельскохозяйственн го водоснабжения, стороительства и эксплуатации водохозяйственні объектов КГАУ (г. Краснодар, 1994 г.)
Объём работы. Диссертация состоит из введения, шести гла выводов и приложений. Объём работы 146 страниц, в том числе : рисунков, 15 таблиц, 14 приложений. Библиография включает : наименования.
