Введение

Шахтный дренажный трубопровод не работает под постоянным давлением.

Давление внутри горнодобывающей трубы из ПНД может меняться каждый раз, когда дренажный насос включается, останавливается или меняет свое рабочее состояние. Работа клапана может вызвать еще одно быстрое изменение давления. В длинной подземной или поверхностной дренажной линии эти явления могут генерировать волны давления, распространяющиеся по трубе.

Это явление широко известно как гидравлический удар или скачок давления.

Для горнодобывающей дренажной системы важным вопросом является не просто то, выдержит ли горнодобывающая труба из HDPE нормальное рабочее давление. Труба также должна выдерживать условия давления, возникающие во время работы насоса и клапана.

Это особенно важно для дренажа шахт-на больших расстояниях, где возмущение давления, создаваемое на одном конце трубопровода, может распространяться через большую часть системы.

Рекомендации PE100 распознают скачок давления как кратковременное-повышение давления выше нормального максимального рабочего давления, вызванное быстрыми изменениями скорости жидкости. Повторяющиеся операции насоса и клапана также могут создавать циклическую нагрузку давлением в течение срока службы трубопровода.

Для горнодобывающих труб HDPE сам материал играет важную роль, поскольку полиэтилен значительно более гибок, чем жесткие металлические трубы. Эта гибкость меняет реакцию трубы на переходное давление.

Что происходит внутри горнодобывающей трубы ПНД во время остановки насоса?

Рассмотрим типичный дренажный трубопровод шахты.

Насос перекачивает воду по длинной трубе из полиэтилена высокой плотности из подземной точки сбора к точке поверхностного сброса. Пока насос работает, вода имеет определенную скорость. Стенка трубы подвергается внутреннему давлению, связанному с насосной системой.

Когда насос внезапно останавливается, вода не прекращает движение сразу.

Вода обладает инерцией. Движущаяся вода продолжает двигаться вперед, в то время как насос больше не обеспечивает прежнюю движущую силу. Это создает быстрое изменение скорости, и это изменение создает волну давления.

Волна распространяется по трубопроводу.

Если длина дренажного трубопровода составляет несколько сотен метров или несколько километров, возмущение давления может распространиться на значительную длину горнодобывающей трубы из полиэтилена высокой плотности, прежде чем система вернется в нормальное рабочее состояние.

Вот почему давление, отображаемое на манометре насоса при нормальной работе, не обязательно является самым высоким давлением, испытываемым трубой.

Труба должна выдерживать как нормальное рабочее давление, так и переходное давление.

Почему горнодобывающие трубы из ПНД по-разному реагируют на скачок давления

Стенка горнодобывающей трубы ПНД не такая жесткая, как стальная труба.

Согласно справочным данным PE100+, PE100 имеет долговременный-модуль упругости примерно 200 МПа, коэффициент Пуассона примерно 0,45 и удлинение при разрыве более 600%.

Эти свойства актуальны при скачках давления, поскольку стенка трубы может слегка деформироваться при изменении внутреннего давления.

При повышении давления диаметр трубы может немного увеличиться, и в стенке возникает дополнительная окружная деформация. Эта деформация поглощает часть переходного процесса, а не приводит к тому, что все изменение давления приходится на чрезвычайно жесткую стенку трубы.

Это не означает, что горнодобывающие трубы из ПНД могут просто игнорировать гидравлический удар.

Это означает, что реакцию материала необходимо учитывать при оценке истории давления в дренажной системе.

Поэтому трубопровод с частыми пусками и остановками насосов следует оценивать по фактическому рабочему циклу, а не только по статическому давлению.

Номинальное давление — это не то же самое, что импульсное давление

Это различие важно для закупок дренажных систем шахт.

Предположим, что горнодобывающая труба из ПНД рассчитана на определенный класс давления PN. Это номинальное давление описывает допустимое рабочее давление трубы при определенных расчетных условиях.

Остановка насоса может привести к временному повышению давления выше нормального рабочего давления.

Таким образом, возникает инженерный вопрос:

Каково максимальное давление внутри горнодобывающей трубы ПНД в течение полного рабочего цикла?

Ответ зависит от насоса, скорости потока, длины трубопровода, работы клапана, профиля высоты и времени отключения.

Руководство PE100 специально рекомендует проводить анализ помпажа для трубопроводов, подвергающихся импульсным и усталостным нагрузкам.

Для шахтных дренажных систем это особенно актуально, когда трубопровод имеет длинный восходящий участок от подземной насосной станции до поверхности.

Длинные горнодобывающие трубы HDPE требуют большего внимания к перепадам давления

Длина трубопровода меняет важность скачка давления.

Короткое дренажное соединение рядом с насосом может вызвать перепады давления, которые относительно быстро стабилизируются.

Длинный дренажный трубопровод ведет себя по-другому.

Волна давления может распространяться по трубопроводу, отражаться от изменений геометрии трубы, клапанов, резервуаров, изгибов или концов трубопровода и взаимодействовать с другими волнами давления.

В результате может получиться история давления, которая значительно сложнее, чем просто «нормальное давление плюс один скачок».

Вот почему длинные системы горнодобывающих труб из полиэтилена высокой плотности не следует выбирать только по значению статического давления.

Диаметр трубы имеет значение, поскольку скорость потока меняется в зависимости от диаметра. При той же скорости потока меньший внутренний диаметр обеспечивает более высокую скорость воды. Быстрое изменение этой скорости может привести к более значительному переходному давлению.

Толщина стенки и SDR также имеют значение, поскольку геометрия горнодобывающей трубы из полиэтилена высокой плотности влияет на ее реакцию на давление.

Запуск насоса-вверх также может привести к изменению давления

Гидроудар не ограничивается аварийными отключениями.

Насос, запускаемый при полном трубопроводе, также может создать скачок давления.

Это становится важным на шахтах, где дренажные насосы работают автоматически в зависимости от уровня воды.

Насос может запуститься, когда отстойник достигнет определенного уровня, поработать некоторое время, а затем остановиться. В течение обычного дня горнодобывающая труба из ПЭВП может испытывать множество таких циклов давления.

Отдельные изменения давления могут быть недостаточно большими, чтобы вызвать немедленный выход из строя.

Более важным вопросом является повторение.

Повторяющееся изменение давления представляет собой усталостную нагрузку. Руководство PE100 отличает эту циклическую нагрузку от одиночного скачка давления и отмечает, что важными факторами являются частота и амплитуда циклов давления.

Таким образом, режим работы шахты имеет такое же значение, как и номинальное давление насоса.

Параметры горнодобывающих труб из полиэтилена высокой плотности, имеющие отношение к скачкам напряжения

Приведенные выше значения PE100 являются эталонными значениями для материалов, а не заменой сертифицированных данных о продукте производителя.

Для реального горнодобывающего проекта выбранный класс PN и толщина стенки должны соответствовать максимальному рабочему давлению, температуре, переходному давлению и условиям установки.

Где горнодобывающие трубы из ПНД наиболее уязвимы?

Скачок давления не обязательно создает одинаковое механическое состояние во всем трубопроводе.

В нагнетательной секции насоса могут наблюдаться быстрые изменения давления. Расположение клапанов может создавать локальные переходные условия. Изменения высоты могут повлиять на статическое давление. Длинные вертикальные секции также могут создавать значительное гидравлическое давление из-за перепада высот.

Соединения заслуживают особого внимания.

Фланцевое, клапанное или насосное соединение приводит к локальному изменению жесткости и геометрии. Прямая горнодобывающая труба из полиэтилена высокой плотности может деформироваться иначе, чем соединительный узел.

Таким образом, анализ скачков давления следует рассматривать вместе с проектированием соединения, а не рассматривать трубу как изолированный компонент.

Как покупатели должны оценивать дренажные трубы из полиэтилена высокой плотности?

Спецификация на закупку, основанная только на «Трубе ПНД, PN10», может не описывать полное рабочее состояние.

Для шахтного дренажного трубопровода поставщик должен знать требуемый DN, нормальное рабочее давление, максимальное давление, расход насоса, частоту запуска/остановки насоса, длину трубопровода и профиль высоты.

Особенно важна разница между нормальным рабочим давлением и максимальным переходным давлением.

Например, насос может нормально работать при давлении значительно ниже номинального класса давления, но быстрое отключение может временно повысить давление. Поэтому при выборе трубы необходимо учитывать полный диапазон давления.

Руководство по проектированию PE100+ связывает максимальное рабочее давление с прочностью материала, SDR и применимым эксплуатационным коэффициентом, демонстрируя, почему геометрия трубы и условия эксплуатации не могут быть отделены от номинального давления.

Заключение

Гидравлический удар не является абстрактной гидравлической проблемой для горнодобывающих труб из полиэтилена высокой плотности.

Это реальное рабочее состояние, создаваемое насосами и клапанами, которые контролируют дренаж шахты.

Когда насос останавливается, закрывается клапан или быстро изменяется скорость воды, давление внутри трубопровода может временно подняться выше нормального рабочего давления. В длинном дренажном трубопроводе возникающая волна давления может проходить через большую часть трубы из полиэтилена высокой плотности.

Гибкость PE100 меняет реакцию трубы на эту временную нагрузку, в то время как DN трубы, толщина стенки, SDR и класс давления определяют ее конструктивную способность.

По этой причине выбор горнодобывающих труб из HDPE для дренажа шахт должен основываться не только на статическом давлении. Также следует учитывать фактический цикл откачки и условия переходного давления, особенно для дренажных систем на большие расстояния-с частой работой насоса.

Для покупателей горнодобывающей промышленности ключевой характеристикой является не просто давление, указанное на трубе. Вопрос в том, сможет ли вся система горнодобывающих труб из полиэтилена высокой плотности выдержать давление, возникающее в результате фактической дренажной операции на шахте.

Запросить предложение на трубы ПНД

Для горнодобывающей трубы HDPE отправьте нам:

DN + PN/SDR + Среда + Рабочая температура + Способ установки + Длина трубопровода + Количество

Для дренажа и обезвоживания шахт также предоставьте:

Применение + Рабочее давление + Условия установки

Для минеральной-шахтной воды, если таковая имеется:

Химический состав воды/pH + температура + взвешенные вещества

Лоян Чжэнджу Новые технологии материалов Co., Ltd.

WhatsApp: +86 19937270645
Электронная почта:baibaili456@gmail.com
ВиЧат: +86 19937270645

Получите лучшую цену за горнодобывающую трубу из HDPE.