Structural and technological solutions of the laying main pipelines in the perpetually frozen soils

Jazyk: ruština
Rok vydání: 2022
Předmět:
DOI: 10.18720/spbpu/3/2022/vr/vr22-658
Popis: Тема выпускной квалификационной работы: «Конструктивно-Ñ‚ÐµÑ Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ðµ решения устройства Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð² в Ð²ÐµÑ‡Ð½Ð¾Ð¼Ñ‘Ñ€Ð·Ð»Ñ‹Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð°Ñ Â».Данная дипломная работа посвящена исследованию температурного взаимодействия Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð² подземного, наземного и надземного метода установки с вечномёрзлыми грунтами основания при помощи моделирования в ПК PLAXIS 2D.Цель исследования: оптимизация Ñ‚ÐµÑ Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ð¸ устройства трубопроводов в Ð¼Ñ‘Ñ€Ð·Ð»Ñ‹Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð°Ñ .Основные задачи, поставленные в процессе исследования:1. Получить данные о ÑÐ²Ð¾Ð¹ÑÑ‚Ð²Ð°Ñ Ð¼Ñ‘Ñ€Ð·Ð»Ñ‹Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð¾Ð² и ÐºÐ¾Ð½ÑÑ‚Ñ€ÑƒÐºÑ†Ð¸ÑÑ Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð².2. Определить оптимальный способ прокладки трубопроводов с точки зрения Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð·Ð°Ð¸Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ¹ÑÑ‚Ð²Ð¸Ð¹ с грунтами основания путём моделирования в ПК PLAXIS.3. Разработать алгоритм определения Ð¾Ð¿Ñ‚Ð¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ð³ÐµÐ¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ñ Ð¿Ð°Ñ€Ð°Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¾Ð² теплоизолирующего слоя с точки зрения Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð·Ð°Ð¸Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ¹ÑÑ‚Ð²Ð¸Ð¹ с грунтами основания и экономии материала теплоизоляции для оптимального способа прокладки.4. При помощи алгоритма и Ð»Ð¾ÐºÐ°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ ÑÐ¼ÐµÑ‚Ð½Ñ‹Ñ Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð¾Ð² определить оптимальные геометрические параметры комбинированной теплоизоляции (круговой и подстилающий слой) с точки зрения Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð·Ð°Ð¸Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ¹ÑÑ‚Ð²Ð¸Ð¹ с грунтами основания и экономии Ð´ÐµÐ½ÐµÐ¶Ð½Ñ‹Ñ Ð·Ð°Ñ‚Ñ€Ð°Ñ‚.5. Предоставить конструктивные и Ñ‚ÐµÑ Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ðµ рекомендации по устройству Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð² в Ð¼Ñ‘Ñ€Ð·Ð»Ñ‹Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð°Ñ .На основании Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ Ð¾ Ð¼Ñ‘Ñ€Ð·Ð»Ñ‹Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð°Ñ Ð¸ ÐºÐ¾Ð½ÑÑ‚Ñ€ÑƒÐºÑ†Ð¸ÑÑ Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð² путём моделирования было установлено, что наземный метод устройства является оптимальным с точки зрения Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð·Ð°Ð¸Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ¹ÑÑ‚Ð²Ð¸Ð¹ с грунтами основания. При данном способе прокладки глубина оттаивания под нефтепроводами через год эксплуатации трубопроводов меньше, чем у Ð´Ñ€ÑƒÐ³Ð¸Ñ Ð¼ÐµÑ‚Ð¾Ð´Ð¾Ð² устройства минимум в 1,88 раз, под газопроводами – минимум в 2,39 раз.В результате исследования был разработан алгоритм для Ð½Ð°Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð², позволяющий определить оптимальные геометрические параметры подстилающего слоя утеплителя с точки зрения Ñ‚ÐµÐ¼Ð¿ÐµÑ€Ð°Ñ‚ÑƒÑ€Ð½Ñ‹Ñ Ð²Ð·Ð°Ð¸Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ¹ÑÑ‚Ð²Ð¸Ð¹ с мёрзлыми грунтами основания и сокращения Ñ€Ð°ÑÑ Ð¾Ð´Ð¾Ð² теплоизоляции.С помощью анализа ÑÐ¼ÐµÑ‚Ð½Ñ‹Ñ ÑÑ‚Ð¾Ð¸Ð¼Ð¾ÑÑ‚ÐµÐ¹ устройства одного километра трассы Ð½Ð°Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð², Ð¿Ð¾Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ñ Ð¿ÑƒÑ‚Ñ‘Ð¼ исследований, было определено, что при подборе Ð¾Ð¿Ñ‚Ð¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ð³ÐµÐ¾Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ñ Ð¿Ð°Ñ€Ð°Ð¼ÐµÑ‚Ñ€Ð¾Ð² комбинированной теплоизоляции не следует ориентироваться только на минимизацию объёмов материала утеплителя. В результате Ð´Ð¾Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð¾Ð² сметная стоимость устройства одного километра трассы нефтепровода была сокращена минимум на 5,39 %, газопровода – минимум на 0,46 %.На основе Ð¿Ñ€Ð¾Ð¸Ð·Ð²ÐµÐ´Ñ‘Ð½Ð½Ñ‹Ñ Ñ€Ð°ÑÑ‡Ñ‘Ñ‚Ð½Ñ‹Ñ Ð¸ÑÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ð¹ были сформулированы конструктивно-Ñ‚ÐµÑ Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ‡ÐµÑÐºÐ¸Ðµ рекомендации и решения устройства Ð¼Ð°Ð³Ð¸ÑÑ‚Ñ€Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ Ñ‚Ñ€ÑƒÐ±Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð´Ð¾Ð² в ÑƒÑÐ»Ð¾Ð²Ð¸ÑÑ Ð¼Ñ‘Ñ€Ð·Ð»Ñ‹Ñ Ð³Ñ€ÑƒÐ½Ñ‚Ð¾Ð².
The topic of the graduate qualification work is «Structural and technological solutions of the laying main pipelines in the perpetually frozen soils».This work is dedicated to research temperature interaction the main pipelines of the underground, surface and above-ground pipelining ways and perpetually frozen soils. PLAXIS 2D software is used for modelling.The main tasks for research:1. To obtain data of the frozen soils properties and main pipelines structures.2. To determine the optimal way of pipelining method depending on the temperature interactions with soils (using the modelling with PLAXIS 2D software).3. To develop the algorithm for determination the optimal geometric parameters of the heat-insulating layer in terms of temperature interactions with the based soils and saving the heat-insulating material for the optimal laying method.4. To determine the optimal geometric parameters of the combined thermal insulation (circular and underlying layer) in terms of temperature interactions with the based soils and saving money using the received algorithm and local estimates.5. To formulate constructive and technological recommendations of the installation main pipelines into the frozen soils.The author found that the surface method of installation is optimal method in terms of temperature interactions with the soils. This conclusion was obtained using the analysis of frozen soils data and the modeling way of the research object. The thaw penetration under the oil pipelines is less than 1.88 times compared to the other methods (after one year of pipelines operation). And in case with gas pipelines is less than 2.39 times.As a result of the research, an algorithm was developed by author for surface main pipelines. This algorithm allows to determine the optimal geometric parameters of the underlying layer of insulation in terms of temperature interactions with the frozen soils. The obtained parameters significantly reduce the cost of thermal insulation.As a result of additional calculations the author determined that the estimated cost of one kilometer construction of the oil location line was reduced at least by 5,39%. About the gas location line - at least by 0,46%.At the end of this graduate qualification work structural and technological recommendations were formulated for the installation of main pipelines in frozen soil conditions.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: