Введение

Давление внутри дренажного трубопровода редко бывает таким простым, как одно фиксированное число.

Горнодобывающая труба из полиэтилена высокой плотности может работать при относительно стабильном давлении в течение нескольких часов, а затем быстро меняться при запуске насоса, остановке насоса, изменении положения клапана или изменении уровня воды в системе.

Глубокий дренаж шахт добавляет еще один фактор.

Перепад высот между подземными точками перекачки и поверхностью создает статическое давление воды. Затем накачка добавляет давление в дополнение к этому гидравлическому состоянию.

В результате разные секции одной и той же горнодобывающей трубы ПНД могут испытывать разное давление.

Труба у дна глубокой вертикальной секции может подвергаться гораздо более высокому статическому давлению, чем труба возле точки сброса.

Именно поэтому для горнодобывающих компаний невозможно определить требуемое давление для горнодобывающих труб из полиэтилена высокой плотности, просто взглянув на паспортную табличку насоса.

Необходимо понимать фактическое давление вдоль трубопровода.

Изменение давления воды с высотой

Давление воды увеличивается с глубиной из-за веса воды над ней.

Для вертикального столба воды гидростатическую зависимость можно выразить как:

P=ρghP=\\rho gh

где PP — гидростатическое давление, ρ\\rho — плотность воды, gg — ускорение свободного падения и hh — напор воды.

Формула проста.

Важным моментом для горнодобывающих труб из ПНД является то, что происходит, когда перепад высот становится большим.

Дренажная система шахты может перемещать воду с глубокого подземного уровня на поверхность.

Поэтому нижняя часть трубопровода может испытывать значительный статический напор.

Затем давление насоса и статический напор объединяются в фактической операционной системе.

Вот почему спецификация трубы, основанная только на давлении нагнетания насоса, может ввести в заблуждение, если не учитывать профиль высот.

info-400-300

Давление не везде одинаковое

Длинная горнодобывающая труба ПНД не испытывает равномерного давления.

Изменение давления по трубопроводу.

Давление на насосной станции зависит от насоса и местных условий.

Когда вода движется вверх, подъем потребляет гидравлический напор.

Таким образом, давление, доступное дальше по трубопроводу, изменяется.

Если трубопровод значительно поднимется, нижние участки могут испытывать более высокое давление.

Это имеет значение при выборе класса давления.

Труба, подходящая для одного участка, не обязательно подойдет для другого, если условия давления существенно различаются.

Однако во многих шахтных дренажных системах использование нескольких классов давления на одном маршруте может оказаться непрактичным. Поэтому перед выбором горнодобывающей трубы из HDPE необходимо рассмотреть полный профиль давления.

Внутреннее давление слегка меняет форму трубы

Когда давление воды внутри горнодобывающей трубы ПНД повышается, стенка трубы выталкивается наружу.

Диаметр немного увеличивается.

Стена также испытывает окружную нагрузку.

Когда давление падает, труба возвращается к своим предыдущим размерам.

Для жесткой трубы эта деформация относительно невелика.

HDPE ведет себя по-другому, поскольку полиэтилен более гибкий.

Справочные данные PE100 дают долгосрочный-модуль упругости около 200 МПа и коэффициент Пуассона около 0,45.

Эти свойства влияют на то, как горнодобывающие трубы из ПНД реагируют на изменения внутреннего давления.

Труба не остается абсолютно фиксированной по размерам при изменении давления.

Оно отвечает.

Такая реакция является частью нормального поведения труб из полиэтилена высокой плотности.

Почему обычного рабочего давления недостаточно

Нормальное рабочее давление шахтной дренажной системы может составлять, например, несколько МПа.

Это полезная информация, но она не обязательно отражает максимальное давление, которому подвергается горнодобывающая труба из ПНД.

Насос может запуститься.

Клапан может закрыться.

Поток может измениться.

Давление может временно превысить устойчивое рабочее значение.

По этой же причине гидроудар необходимо рассматривать отдельно от нормального давления.

Руководство PE100+ определяет работу насоса и клапана как потенциальную причину скачка давления и рекомендует анализ скачков давления там, где переходные условия значительны.

Следовательно, горнодобывающую трубу из ПНД необходимо оценивать по диапазону давления, а не по постоянным показаниям манометра.

Глубокий дренаж шахт создает другую проблему давления

Рассмотрим подземную насосную станцию на значительной глубине.

Трубопровод поднимается от подземного уровня к поверхности.

Насос должен преодолеть перепад высот.

Сам столб воды создает давление.

Это означает, что нижняя часть системы может подвергаться значительному внутреннему давлению, даже если скорость потока не очень высока.

Это одна из причин, по которой в шахтных дренажных системах часто требуются горнодобывающие трубы из ПНД, рассчитанные на-напорное давление, а не обычные дренажные трубы-низкого давления.

Труба выбирается не только по количеству воды, которую она несет.

Его выбирают по давлению, создаваемому при перемещении воды через шахту.

Давление в трубе и пропускная способность различаются

Это различие легко упустить из виду.

Большие горнодобывающие трубы из полиэтилена высокой плотности могут выдерживать высокую скорость потока при относительно низких потерях на трение.

Для трубы меньшего размера может потребоваться больший гидравлический напор для передачи того же потока.

Но ни одно из утверждений не говорит нам о том, выдержит ли стенка трубы давление в системе.

Пропускная способность сильно зависит от внутреннего диаметра и гидравлического сопротивления.

Допустимое давление зависит от прочности материала, толщины стенки, SDR, температуры и конструктивных условий.

Эти два свойства связаны физической геометрией трубы, но это не одно и то же свойство.

Вот почему в спецификации горнодобывающих труб должны быть указаны как диаметр, так и класс давления.

Температура изменяет емкость давления

При обсуждении давления в горнодобывающих трубах из полиэтилена высокой плотности не следует игнорировать температуру.

Эталонные свойства PE100 обычно основаны на определенных условиях испытаний.

По мере повышения температуры полиэтилен становится менее жестким, и его допустимые долгосрочные-стойкость к давлению могут снижаться.

Руководство PE100+ отмечает, что при повышенных температурах может потребоваться снижение номинального давления в зависимости от применимого стандарта.

Для подземного дренажа шахт температура воды может оставаться относительно стабильной.

Наземные трубопроводы могут находиться в гораздо более широком температурном диапазоне.

Длинная горнодобывающая труба из полиэтилена высокой плотности, подвергающаяся воздействию прямых солнечных лучей, может достигать температур, значительно отличающихся от температуры окружающей воды или почвы.

Поэтому характеристики давления должны соответствовать фактическому диапазону рабочих температур.

Что происходит, когда давление внезапно падает?

Снижение давления – еще одно состояние, заслуживающее внимания.

Если насос останавливается или условия потока быстро изменяются, внутреннее давление может упасть.

В зависимости от системы давление на определенных участках может упасть ниже атмосферного.

Теперь направление загрузки меняется.

Вместо того, чтобы вода выталкивала наружу стенку трубы, более важным может стать внешнее давление.

Если грунтовые воды окружают заглубленную горнодобывающую трубу из полиэтилена высокой плотности, а внутреннее давление значительно падает, труба может испытывать внешнее давление.

Это связывает изменение давления с сопротивлением продольному изгибу.

Поэтому труба должна выдерживать как высокое внутреннее давление, так и противоположное состояние, при котором внутренняя поддержка снижается.

Параметры горнодобывающих труб HDPE для выбора давления

Параметр	Типичный диапазон/ссылка
Номинальный диаметр	Ду50–Ду1200
Класс давления	PN1,0–PN10
Стандартная длина	9 m / 12 m
PE100 МРС	10 МПа
Предел прочности при текучести	Приблизительно. 23 МПа
Удлинение при разрыве	>600%
Долгосрочный-модуль	Приблизительно. 200 МПа
коэффициент Пуассона	Приблизительно. 0.45
Коэффициент теплового расширения	Приблизительно . 1.3 × 10⁻⁴/градус
Коэффициент Хазена-Вильямса	Приблизительно. 150–155

Это эталонные свойства PE100. Фактический класс давления и допустимое рабочее давление конкретной горнодобывающей трубы из полиэтилена высокой плотности следует брать из сертифицированной спецификации продукта и применимого стандарта проектирования.

Класс давления и SDR

Для труб PE100 SDR напрямую зависит от толщины стенки относительно наружного диаметра.

Меньший SDR означает более толстую стенку.

Более высокий SDR означает более тонкую стенку.

Данные эталонного проектирования PE100+ дают типичные значения максимального рабочего давления при определенных допущениях, иллюстрируя взаимосвязь между SDR и допустимым давлением.

Для покупателя дренажной системы это более полезно, чем просто просить «толстостенную трубу».

Класс давления должен быть четко определен.

Если система требует PN10, геометрия трубы должна соответствовать применимой спецификации PN10.

Если требуемое давление ниже, другой SDR может обеспечить больший внутренний диаметр при том же внешнем диаметре.

Это может улучшить гидравлическую мощность.

Опять же, давление и расход связаны между собой фактической геометрией трубы.

info-400-300

Насосная станция является частью трубопроводной среды, находящейся под давлением

Горнодобывающие трубы из ПНД не следует оценивать независимо от насосной станции.

Насос определяет, как создается давление.

Клапаны определяют, как может меняться давление.

Профиль высоты определяет величину статического напора.

Диаметр трубопровода определяет, насколько велики гидравлические потери.

Стенка трубы определяет, как труба выдерживает результирующее давление.

Эти компоненты образуют одну систему.

Это особенно важно вблизи нагнетания насоса.

Первая секция горнодобывающей трубы из ПЭВП может испытывать резкие изменения давления при запуске или остановке насоса.

Труба, расположенная дальше по потоку, может испытывать ту же самую волну давления в разное время и с разными местными условиями давления.

Вот почему длинные шахтные дренажные трубопроводы следует рассматривать как целостные системы.

Какую информацию должен предоставить покупатель?

При заказе горнодобывающих труб из полиэтилена высокой плотности для дренажа шахт несколько частей информации делают выбор намного более надежным.

Необходим требуемый DN.

Необходимо нормальное рабочее давление.

Максимальное давление еще важнее.

Требуемый расход необходим для проверки гидравлической мощности.

Длина трубопровода и перепад высот показывают наличие гидравлического напора.

Условия запуска и остановки насоса помогают определить возможное переходное давление.

Метод установки имеет значение, поскольку заглубленная труба может испытывать внешнее давление почвы и грунтовых вод.

Также должна быть известна рабочая температура, особенно для трубопроводов, находящихся на открытом воздухе.

Эти детали позволяют подобрать трубу к реальной шахте, а не выбирать ее по одному номеру давления.

Заключение

Давление внутри горнодобывающей трубы из ПНД не обязательно является постоянным.

Глубокий дренаж шахты может создать значительный статический напор из-за высоты.

Насосы добавляют рабочее давление.

Отключение клапанов и насосов может создать переходное давление.

Температура может изменить допустимое давление полиэтиленового материала.

Внезапное снижение давления может даже изменить проблему с внутреннего давления на внешнее.

Для горнодобывающих труб PE100 параметры MRS, SDR, толщина стенки и рабочая температура являются частью расчета давления.

Вот почему шахтную дренажную трубу не следует выбирать только на основании размера DN или соответствия нормальному давлению насоса.

Труба должна быть адаптирована к полной среде давления.

Таким образом, для покупателя горнодобывающей промышленности полезная спецификация заключается не просто в следующем:

«Труба ПНД для шахтного дренажа».

Это труба с определеннымDN, класс давления, толщина стенки или SDR, требования к расходу и условия эксплуатации.

Как только эти условия будут ясны, горнодобывающая труба из ПНД может быть выбрана в качестве трубопровода реального давления, а не просто в качестве пластиковой трубы номинального диаметра.

Запросить предложение на трубы ПНД

Шаг	Процесс	Подробности
1	Отправить требования	DN, давление, среда, рабочая температура и применение
2	Подтверждение спецификации	Тип трубы, марка материала, номинальное давление, толщина стенки/SDR и соединение
3	Цитата	Цена, сроки, условия упаковки и доставки.
4	Заказ и производство	Договор, оплата и производство
5	Проверка и доставка	Проверка качества и отгрузка