Время наполнения трубопровода

Для определения времени наполнения трубопроводов водой или воздухом следует использовать номограмму. Номограмма состоит из двух частей (рис.1 прил.1). В правой части по оси абсцисс отложена протяженность участков трубопровода от 1 до 100 км. Наклонные линии этой части номограммы обозначают условные диаметры трубопроводов от 100 до 1400 мм.

По оси абсцисс в левой части номограммы отложена продолжительность наполнения трубопровода от 0,1 до 1000 ч. Наклонные линии этой части номограммы обозначают производительность (в м /ч) компрессорных станций и наполнительных агрегатов.

По оси ординат отложена емкость трубопровода (в м ). Для сокращения размеров и удобства использования номограмма построена по логарифмической сетке с соответствующими делениями осей абсцисс и ординат.

Она предназначена для определения времени заполнения трубопроводов воздухом до создания в нем избыточного давления 0,1 МПа (1 кгс/см ) или до полного наполнения водой.

Для определения по номограмме времени заполнения трубопровода длиной и диаметром с помощью компрессорной станции или наполнительного агрегата производительностью необходимо выполнить действия в соответствии с ключом номограммы, нанесенным пунктирной линией со стрелками.

Рис.1. Номограмма для расчета времени наполнения трубопровода водой или воздухом

Пример 1. Определить время наполнения трубопровода диаметром = 500 мм протяженностью 10 км одним наполнительным агрегатом производительностью 300 м /ч.

На оси абсцисс правой части номограммы находим точку, соответствующую = 10 км, и от нее проводим вертикальную линию до пересечения с наклонной линией = 500 мм.

Из точки пересечения этих линий проводим горизонталь в левую часть номограммы до пересечения с наклонной линией = 300 м /ч.

Из полученной точки опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим, что время наполнения равно 6,5 ч.

Для определения времени заполнения трубопровода воздухом до создания давления Р (МПа) необходимо найденное время умножить на коэффициент К, равный создаваемому давлению Р, т.е.

= 10 · К · .

Выбор типа и количества наполнительных агрегатов

В процессе наполнения трубопровода водой необходимо обеспечить:

оптимальную скорость потока воды в трубопроводе, определяемую суммарной производительностью наполнительных агрегатов;

возможность преодоления перепада высот по трассе с учетом сил трения и местных сопротивлений, определяемую развиваемым насосом напором.

Выбор наполнительных агрегатов следует осуществлять с использованием характеристик насосов в следующей последовательности:

определить максимально возможные потери напора (потребляемый напор) на участке трубопровода, подлежащем заполнению водой;

задаться скоростью перемещения поршня по трубопроводу (расходом воды) в процессе заполнения полости водой;

найти пересечение прямой, соответствующей заданному расходу воды, с характеристикой насоса;

определить развиваемый насосом напор в точке пересечения прямой заданного расхода с характеристикой насоса;

путем сравнения потребного и располагаемого напоров выбрать тип и количество наполнительных агрегатов.

Потери напора на трение, отнесенные к 1 км трубопровода, в зависимости от его диаметра и расхода воды приведены в табл. прил.1.

Характеристики наполнительных агрегатов приведены на рис.2 прил.1.

Диаметр трубопровода, мм	Потери напора (м) при расходе воды (м /ч), равном:
	0,00029	0,0020	0,0050	0,0178	0,0616
	0,00051	0,0036	0,0091	0,0320	0,1110
	0,00148	0,0103	0,0255	0,0892	0,3315
	0,00613	0,0580	0,1516	0,5308	1,9718
	0,02240	0,3118	0,7648	2,8556	11,423
	0,3926	4,0100	10,491	39,347	157,39

Рис.2. Характеристики наполнительных агрегатов:

1 - одного агрегата; 2 - параллельно соединенных двух агрегатов; 3 - последовательно соединенных двух агрегатов; 4 - попарно-последовательно соединенных четырех агрегатов; 5 - параллельно соединенных четырех агрегатов

Пример 2. Выбрать тип и количество наполнительных агрегатов при заполнении водой трубопровода диметром 1020 мм протяженностью 25 км с пропуском поршня-разделителя типа ПР. Максимальный перепад высот по трассе составляет 140 м. Насосная станция установлена в 120 м от испытываемого трубопровода и соединяется с ним трубопроводом диаметром 325 мм.

1. Для заданного технологического процесса оптимальная скорость заполнения составляет 1 км/ч. Такая скорость обеспечивается при расходе воды в час, равном объему 1 км трубопровода, т.е. 785 м /ч.

2. Оценим возможные максимальные потери давления при заполнении участка трубопровода:

на преодоление максимального перепада высот по трассе - 140 м;

на перемещение поршня (табл.8 ) - 5 м;

на преодоление местных сопротивлений в обвязке насосной станции и подсоединительном трубопроводе (по таблице прил.1 при = 325 мм, = 785 м /ч, = 0,12 км) - 3 м;

на преодоление сил трения и перемещение загрязнений (по таблице прил.1 при = 1020 мм, = 785 м /ч, = 25 км) - 2 м.

3. Суммарный потребный напор составит:

= 140 + 5 + 3 + 2 = 150 м.

4. На рис.2 прил.1 проводим прямую = 785 м /ч, которая пересекает характеристики наполнительных агрегатов АН 501 и АСН-1000, соединенных различными способами.

Анализ располагаемых напоров в точках пересечения характеристик насосных станций показывает, что для данного участка можно рекомендовать насосную станцию из двух последовательно включенных наполнительных агрегатов АН 501. Остальные возможные станции не эффективны, так как не полностью используется развиваемый ими напор.

Приложение 2

Обязательное

ПАРАМЕТРЫ

испытания на прочность участков магистральных трубопроводов

N п/п	Категории участков трубо- провода по СниП 2.05.06-85	Назначение участков трубопроводов	Этапы испытания на прочность	Давление в верхней точке	Продол- жительность, ч
	В, I	Переходы через водные преграды, укладываемые с помощью подводно-технических средств:	Первый этап - после сварки на стапеле или на площадке перехода целиком или отдельными плетями	Р
1.1		а) судоходные и несудоходные шириной зеркала воды в межень 25 м и более - в русловой части и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды)	Второй этап - после укладки перехода	Р
			Третий этап - одновременно со всем трубопроводом	Р
1.2		б) несудоходные шириной зеркала воды в межень от 11 м до 25 м - в русловой части		"	"
	I	Переходы через дороги:	Первый этап - после укладки	1,5 Р
2.1		а) железные дороги общей сети, включая участки длиной не менее 40 м каждый по обе стороны дороги от осей крайних путей, но не менее 25 м от подошвы насыпи земляного полотна дороги	Второй этап - одновременно со всем трубопроводом	Р
2.2		б) подъездные железные дороги промышленных предприятий, включая участки длиной не менее 25 м каждый по обе стороны дороги от осей крайних путей	То же	То же	То же
2.3		в) автомобильные дороги общего пользования I-а, I-б, II, III категорий и подъездные автомобильные дороги промышленных предприятий I-б, II, III категорий, внутренние межплощадочные автомобильные дороги промышленных предприятий I-в, II-в категорий, включая участки длиной не менее 25 м каждый по обе стороны дороги от подошвы насыпи или бровки земляного полотна дороги	"	"	"
	I	Переходы подземные и надземные через водные преграды, укладываемые без помощи подводно-технических средств:	Первый этап - после укладки или крепления на опорах	Р
			Второй этап - одновременно со всем трубопроводом	Р
3.1		а) несудоходные шириной зеркала воды в межень 25 м и более в русловой части и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды)	То же	То же	То же
3.2		б) несудоходные шириной зеркала воды в межень от 11 до 25 м - в русловой части	"	"	"
3.3		в) горные потоки (реки)	"	"	"
3.4		г) поймы рек по горизонту высоких вод 10%-ной обеспеченности нефтепроводов и нефтепродуктопроводов	"	"	"
3.5	I	Узлы пуска и приема очистных устройств, а также участки трубопроводов длиной 100 м, примыкающие к ним	"	"	"
3.6	I	Участки между охранными кранами, всасывающие и нагнетательные газопроводы КС, СПХГ, УКПГ, УППГ, ДКС (шлейфы) и головных сооружений, а также газопроводы собственных нужд от узла подключения до ограждения территории указанных сооружений	"	"	"
3.7	I	Трубопроводы, примыкающие к секущему крану УЗРГ и ПРГ, длиной 250 м в обе стороны	"	"	"
4.1	I	Трубопроводы в горной местности при укладке в тоннелях	Первый этап - до укладки или крепления на опорах	Р
4.2	I	Пересечения с канализационными коллекторами, нефтепроводами, нефтепродуктопроводами, подземными, наземными и надземными оросительными системами и между собой многониточных магистральных газопроводов диаметром свыше 1000 мм и давлением 7,5 МПа (75 кгс/см ) и более, а также нефтепроводов диаметром свыше 700 мм в пределах 20 м по обе стороны от пересекаемой коммуникации	Второй этап - одновременно со всем трубопроводом	Р
4.3	I	Пересечения с воздушными линиями электропередачи напряжением 500 кВ и более	"	"	"
4.4	I	Узлы подключения в газопровод	"	"	"
5.1	В	Трубопроводы в пределах территорий ПРГ линейной части газопроводов	-	1,5 Р
5.2	В, I	Трубопроводы, расположенные внутри зданий и в пределах территорий КС, ПРГ, СПХГ, ДКС, ГРС, НПС, УЗРГ, а также трубопроводы топливного и пускового газа
	I, II, III, IV	Трубопроводы и их участки, кроме указанных выше	В один этап одновременно со всем трубопроводом	В соответствии с пп.3.15, 3.26, 3.36 настоящих ВСН

Примечания: 1. В любой точке испытываемого участка трубопровода испытательное давление на прочность не должно превышать наименьшего из гарантированных заводами испытательных давлений (Р ) на трубы, арматуру, фитинги, узлы и оборудование, установленные на испытываемом участке.

Р - рабочее (нормативное) давление, устанавливаемое проектом.

2. При сооружении подводных переходов магистральных газопроводов, нефте- и нефтепродуктопроводов из трубных плетей, изготавливаемых на централизованной базе с последующей буксировкой к месту укладки, первый этап испытания на прочность производят на стапеле или площадке этой базы. В случае повреждения трубной плети в процессе буксировки по требованию заказчика первый этап испытания повторяют.

3. При укладке подводных трубопроводов способом последовательного наращивания с трубоукладочной баржи или с береговой монтажной площадки первый этап испытаний не производится.

4. В числителе указана величина давления и продолжительность гидравлического испытания, а в знаменателе - пневматического испытания.

5. Испытываются только гидравлическим способом.

6. Участки I категории, приведенные в поз.6 обязательного прил.2, могут, по усмотрению проектной организации, в зависимости от конкретных условий, подвергаться испытаниям в два этапа, что должно быть отражено в проекте.

7. Участки трубопроводов по поз.3.1 и 3.2 обязательного прил.2 при отрицательных температурах допускается по согласованию с проектной организацией и заказчиком испытывать в один этап одновременно со всей трассой трубопровода.

8. Переходы через водные преграды шириной менее 30 м и глубиной менее 1,5 м испытываются в один этап одновременно со всем трубопроводом.

9. Временные трубопроводы для подключения наполнительных, опрессовочных агрегатов и компрессоров должны быть предварительно подвергнуты гидравлическому испытанию на давление, равное 1,25 испытательного давления трубопровода в течение 6 ч.

10. Напряжения в надземном трубопроводе при воздействии испытательного давления должны быть проверены расчетом. Интенсивность напряжения в любом сечении трубопровода при действии испытательного давления не должна превышать значения, равного пределу текучести. Расчетные давления испытания должны быть указаны в рабочем проекте.

Приложение 3

Рекомендуемое

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ КРАНОВЫХ УЗЛОВ

ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Предварительное гидравлическое испытание

1. Подготовка кранового узла запорной арматуры к испытанию должна производиться в следующем порядке (рис.1 прил.3):

к концам монтажного узла приваривают временные патрубки из труб длиной 6 м со сферическими заглушками;

на пониженном конце одного из приваренных патрубков монтируется сливной патрубок с краном, а на повышенном - воздухоспускной патрубок и манометр;

полностью открывают запорную арматуру кранового узла.

Рис.1. Принципиальная схема предварительного гидравлического испытания кранового узла:

1 - крановый узел; 2 - патрубок с заглушкой; 3 - сливной патрубок с краном;

4 - воздухоспускной патрубок; 5 - манометр; 6 - свеча с заглушкой; 7 - шлейф с арматурой; 8 - опрессовочный агрегат; 9 - передвижная емкость с водой

2. Воду в испытываемый узел следует подавать либо непосредственно из водоема (реки, озера, канала и т.п.), либо из передвижной емкости с помощью насоса опрессовочного или наполнительно-опрессовочного агрегата. Персонал, емкость и агрегаты должны располагаться за охранной зоной.

3. Заполнение полости узла водой производится до тех пор, пока вода не появится на воздухоспускном кране.

4. После заполнения узла водой производят подъем давления следующим образом:

при достижении давления, равного 2 МПа (20 кгс/см ), необходимо прекратить подъем давления и осмотреть узел. Во время осмотра подъем давления в крановом узле запрещается;

дальнейший подъем давления до испытательного на прочность производят без остановок с предварительным удалением людей за охранную зону.

5. Гидравлическое испытание на прочность следует производить при давлении 1,1 Р в течение 2 ч, проверку на герметичность - при снижении давления до Р в течение времени, необходимом для осмотра кранового узла.

6. Крановый узел считается выдержавшим предварительное гидравлическое испытание, если при осмотре узла не будут обнаружены утечки.

7. После окончания гидравлического испытания воду из узла сливают и временные патрубки с заглушками демонтируют.

Предварительное испытание воздухом

8. Подготовка узла к испытанию воздухом должна производиться в следующем порядке (рис.2 прил.3):

на конце одного из патрубков монтируется манометр. Второй манометр устанавливается в начале шлейфа у компрессорной станции, вне охранной зоны;

полностью открывают запорную арматуру кранового узла.

Рис.2. Принципиальная схема предварительного испытания кранового узла сжатым воздухом:

1 - крановый узел; 2 - патрубок с заглушкой; 3 - манометр; 4 - свеча с заглушкой; 5 - шлейф с арматурой; 6 - компрессорная станция

9. Для испытания сжатым воздухом используется передвижная компрессорная станция, установленная вне охранной зоны.

10. Подъем давления до испытательного на прочность следует производить без остановок с предварительным удалением людей за охранную зону.

11. Испытание узла сжатым воздухом на прочность следует производить при давлении 3 МПа (30 кгс/см ) с выдержкой в течение 2 ч, проверку на герметичность - при давлении 2 МПа (20 кгс/см ) в течение времени, необходимом для осмотра кранового узла.

12. Крановый узел считается выдержавшим предварительное испытание воздухом, если при осмотре не будут обнаружены утечки.

13. После окончания испытания воздухом следует полностью сбросить давление и демонтировать патрубки с заглушками на концах.

Предварительное испытание природным газом

14. Природный газ для испытания подают от параллельной нитки газопровода. Все работы по врезке в действующий газопровод и огневые работы должны выполняться эксплуатирующей организацией.

15. Необходимо соблюдать следующий порядок подачи газа в крановый узел (рис.3 прил.3);

открыть запорную арматуру на крановом узле и свече;

открыть кран у источника природного газа таким образом, чтобы, поддерживая давление не более 0,1-0,2 МПа (1-2 кгс/см ) обеспечить плавную подачу газа в испытываемый крановый узел с перемычками для полного вытеснения воздуха через свечу из всех коммуникаций и кранового узла. Определяемое газоанализатором содержание кислорода в выходящей из свечи газовоздушной смеси должно быть не более 2%;

закрыть кран на свече и осуществить подъем давления до испытательного.

Рис.3. Принципиальная схема предварительного испытания кранового узла природным газом:

1 - крановый узел; 2 - заглушка; 3 - свеча; 4 - перемычка; 5 - манометр; 6 - кран на перемычке; 7 - действующий газопровод

16. Параметры и критерии оценки испытания на прочность и проверки на герметичность природным газом такие же, как при испытании сжатым воздухом.

17. В случае обнаружения утечек следует немедленно прекратить подачу газа и испытание, сбросить давление до 0,0002-0,0005 МПа (от 0,002-0,005 кгс/см ) и устранить дефекты с соблюдением требований к огневым работам.

Приложение 4

Рекомендуемое

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ

СПЕЦИАЛЬНОЙ (РАБОЧЕЙ) ИНСТРУКЦИИ ПО ОЧИСТКЕ

ПОЛОСТИ И ИСПЫТАНИЮ

1. Специальная (рабочая) инструкция по очистке полости и испытанию состоит из текстовой части, технологической схемы и графика производства работ.

2. В специальную рабочую инструкцию по ОПИУ (ОПИ) должны быть включены:

титульный лист, в котором указано название данной инструкции с подписями председателя комиссии и представителей организаций, с которыми согласован этот документ;

текстовая часть, содержащая:

а) наименование испытываемого объекта (участка) с указанием его границ с привязкой к километровым, пикетным, реперным или другим знакам, предусмотренным рабочим проектом трубопровода;

б) описание технологической схемы объекта (участка) в полном соответствии с исполнительной документацией, а также с указанием всех дополнительных соединений, врезок, арматуры, контрольно-измерительных приборов и т.д., выполненных специально для проведения ОПИ.

Вся указанная в описании арматура и трубопроводы должны быть обозначены номерами, которые соответствуют номерам на рабочей схеме производства работ;

в) перечисление отдельных участков производства ОПИ с указанием:

границ этих участков;

способов производства работ;

методов ограничения (заглушки, арматура и т.п.);

величины давления в конечных и контрольных точках;

г) указание мест установки контрольно-измерительных приборов, их класс точности;

д) перечень источников и средств для закачивания (воды, воздуха, газа, нефти и т.п.) с указанием их комплектации и производительности, а также описание схем подключения их к трубопроводу;

е) описание технологии производства работ по ОПИ, в том числе:

расчет потребности в средах (вода, воздух, газ, нефть и т.п.) для ОПИ с учетом резерва, необходимого для проведения дополнительных работ в случаях возникновения отказов;

порядок и последовательность всех проводимых переключений и отключений арматуры на линейной части трубопроводов, а также на узлах подачи закачиваемых сред при выполнении всех этапов ОПИ, в том числе производства огневых работ и работ по ликвидации аварийных ситуаций;

описание операции вытеснения из газопровода воздуха с указанием мест и параметров контроля за составом выходящей из газопровода газовоздушной среды;

порядок проведения очистки полости с указанием типов очистных или разделительных устройств, а также последовательности и параметров их пропуска по каждому участку;

порядок проведения испытания на прочность и проверки на герметичность по каждому участку с указанием продолжительности выдержки трубопровода под испытательным и рабочим давлением;

порядок снижения давления после испытания на прочность для проверки на герметичность, а также после проверки на герметичность;

порядок удаления воды с указанием типов разделительных устройств, а также последовательности и параметров их пропуска по каждому участку;

порядок и последовательность работ в случае возникновения утечек, разрывов и других аварийных ситуаций;

ж) описание организации производства работ для всех указанных выше технологических процессов, включая:

места расположения председателя рабочей комиссии и ее членов;

ответственных исполнителей каждого этапа работ и подчиненный им персонал;

места расположения аварийных бригад и дежурных постов, их материально-техническое обеспечение, границы их действия и каналы связи с председателем рабочей комиссии или ее членами;

схему связи с указанием распределения средств связи между исполнителями работ, порядка и сроков связи, а также необходимые меры при возникновении аварийных ситуаций;

порядок взаимодействий между председателем комиссии и эксплуатационным персоналом организаций, обеспечивающих подачу и отбор газа, нефти и т.п.;

порядок оповещения местных организаций и населения о сроках проведения ОПИУ (ОПИ) и взаимосвязь с этими организациями в процессе производства работ;

указания по технической и пожарной безопасности;

дополнительные указания, необходимость в которых может возникнуть при разработке специальной рабочей инструкции в связи со специфическими местными условиями производства работ;

з) перечень документации, оформляемой в процессе производства работ по ОПИУ (ОПИ).

3. При составлении специальной рабочей инструкции рекомендуется указанные выше материалы и данные располагать по разделам, относящимся к определенному процессу (очистке полости, испытанию, удалению воды).

Содержание

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ОЧИСТКА ПОЛОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ

Продувка с использованием высокопроизводительных компрессорных установок

Протягивание

Вытеснение загрязнений в потоке жидкости

Особенности очистки полости при отрицательных температурах

3. ИСПЫТАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ И ПРОВЕРКА НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

Гидравлическое испытание

Пневматическое испытание

Комбинированное испытание

Предварительное испытание крановых узлов запорной арматуры

Особенности и методы гидравлического испытания при отрицательных температурах

Испытание подземных трубопроводов без теплоизоляции с прокачкой воды

Испытание подогретой водой надземных теплоизолированных трубопроводов

Испытание жидкостями с пониженной температурой замерзания

4. УДАЛЕНИЕ ВОДЫ ИЗ ТРУБОПРОВОДОВ ПОСЛЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ИСПЫТАНИЯ