Как составить проектирование трубопроводов

Проектирование трубопроводов необходимо для их безопасной эксплуатации, ведь именно эти линейные объекты служат для транспортировки природных богатств страны: газов, продуктов нефтепереработки и т. д.

Проектирование конкретной линии зависит от ее типа и условий эксплуатации, но можно выделить ряд общих требований. В нашей статье мы расскажем, какими бывают трубопроводы, разберем этапы их проектирования и сложности, возникающие в процессе.

Важность проектирования трубопроводов

Под проектированием трубопроводов понимают мероприятия по подготовке технической документации. В ней должны быть представлены технические и экономические расчеты, макеты, чертежи, иные материалы, информирующие о планируемом возведении новых или ремонте функционирующих систем данной категории.

Методология в сфере проектирования технологических трубопроводов предполагает автоматизацию всех работ – благодаря данному подходу удается строго следовать установленной последовательности.

Ключевые требования к проектированию подобных систем содержатся в Правилах устройства безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. Нужно понимать, что данный документ не является универсальным, поскольку для многих транспортируемых продуктов существуют дополнительные нормативы. К таким веществам относятся кислород, горючие газы, пр.

Значительное внимание проектированию трубопроводов уделяют при строительстве промышленных предприятий химической, металлургической, пищевой, нефтяной сферы. Одним из этапов является подготовка проектов эстакад под технологические трубопроводы. Последние относятся к значимым компонентам производственных объектов, ведь качество работ в процессе их монтажа влияет на возможность надежного, безопасного функционирования всего оборудования.

Технологические трубопроводы могут эксплуатироваться в самых разных условиях. Некоторые виды подвержены высокой температуре, из-за чего их материал испытывает на себе сильное давление. Резкие перепад температуры запускает процессы коррозии, если после значительного нагрева систему требуется привести в первоначальное состояние.

Предприятия непрерывно повышают мощность своего оборудования и систем, поэтому при проектировании трубопроводов также должны использоваться более сложные конструкции. Увеличить устойчивость к высоким нагрузкам удается при помощи использования полипропилена и других полимерных материалов для изготовления системы, что актуально для пищевой и химической промышленности.

Дело в том, что полимеры не корродируют, имеют небольшой вес, низкую теплопроводность, предполагают простую обработку и установку. Данные свойства позволяют сократить затраты на изготовление оборудования, в том числе благодаря отказу от дополнительной теплоизоляции.

Специалисты по монтажу трубопроводов должны владеть максимальным объемом информации о таких системах, в том числе представлять себе нормы их проектирования.

Во время эксплуатации трубопроводы испытывают на себе огромные нагрузки из-за таких факторов, как:

• Высокое давление, смена температуры, воздействие со стороны транспортируемого вещества.
• Собственный вес трубы, ее деталей, арматуры, термоизоляции и других компонентов. А также нагрузки под действием вибрации, силы ветра, давления со стороны почвы.
• Неравномерный нагрев, трение в опорах и другие дополнительные факторы. Они оказывают влияние на отдельные элементы системы.

Снизить нагрузки на трубопроводы при проектировании позволяет выполнение рекомендаций СНиП «Технологические трубопроводы».

Чтобы добиться эффективной эксплуатации системы, во время подготовки проекта выполняют такие операции, как:

• расчет необходимой производительности;
• выбор места входа и выхода трубопровода;
• исследование состава, веса, вязкости окружающей среды;
• формирование карты с маршрутом трубопровода;
• определение максимально допустимого давления;
• подготовка гидравлического расчета;
• выбор габаритов трубопровода – нужно установить диаметр, толщину и другие показатели;
• расчет в процессе проектирования трубопровода требуемого числа насосных станций на каждом участке.

Грамотно спроектировать такого рода системы могут только специалисты с высокой квалификацией, ведь в процессе работы важно учитывать большое количество норм и правил.

Факторы, влияющие на проектирование трубопроводов

С точки зрения проектирования, трубопровод представляет собой техническое сооружение и единую конструкцию из труб, соединенных в секции различными способами. Обычно элементы собираются в систему при помощи:

• сварки – используются шовные соединения;
• фланцев;
• специального оборудования для насечки резьбы;
• отводов;
• переходов;
• тройников, пр.

В технологическом смысле трубопроводная система является магистралью, которая функционирует по заданным параметрам и имеет такие характеристики:

Сфера использования

Комплекс может транспортировать среды разных видов, в том числе:

• пар, который на теплоэлектростанциях и АЭС обозначается как рабочее тело;
• теплоноситель, то есть воду, горячий пар;
• масло;
• кислоты, щелочи, используемые в системах обратного осмоса для химической водоочистки на предприятиях;
• топливо, например, дизель, мазут, иные продукты нефтепереработки;
• газы, в том числе кислород.

Рабочее давление

При проектировании трубопроводов закладывают данный показатель в пределах 0,1–25 МПа. За нагнетание давления отвечают компрессоры или насосное оборудование.

Температура

Внутреннее пространство системы может быть нагрето от +5 °C до +580 °C.

Протяженность транспортировки

При помощи трубопровода продукты могут доставляться на расстояния от метра до 4 километров – конкретные цифры определяются типом соединений, материалом труб, особенностями проекта.

При проектировании трубопровода специалисты принимают во внимание все названные особенности, а в расчетах опираются на такие характеристики:

• Химические и физико-механические особенности рабочей среды. От них зависит марка стали для труб, поскольку водопроводы изготавливают из металла, стойкого к коррозии, а для магистралей перегонки кислот требуются кислотоупорные сплавы.
• Давление. Определяет материал и необходимую толщину стенки трубы.
• Расстояние транспортировки и температура среды. От этих показателей зависит общая нагрузка на систему, что нужно учитывать, выбирая сталь, разновидность опор, способ соединения секций.

Грамотное проектирование подобного комплекса невозможно без точного расчета характеристик компенсатора. Специалистов интересуют следующие качества:

• Работоспособность – показатель для нормальной работы устройства составляет 0,999.
• Безотказность – норма 095 свидетельствует о вероятности аварии при расчете не более 5 %.
• Сохраняемость – минимальный срок хранения компенсатора составляет 5 лет.
• Долговечность – на данный момент при проектировании трубопроводов выбирают компенсаторы со сроком эксплуатации не менее 30 лет.

В процессе подготовки проекта, подбора составляющих будущей системы важно учитывать, что использование нового оборудования предполагает гарантийное обслуживание. Его срок для всех видов компенсаторов, в том числе для сильфонных осевых, должен быть минимум 10 лет.

Виды проектируемых трубопроводов

Одна из классификаций трубопроводов основывается на их назначении. Такие системы могут быть:

• Технологические – отличаются небольшой длиной, обеспечивают технологический процесс.
• Внутренние – монтируются между установками в рамках одного предприятия.
• Местные – имеют большую протяженность, чем внутренние, так как соединяют установки на различных предприятиях.
• Магистральные – обладают высокой пропускной способностью, а их длина превышает 50 километров. Являются способом доставки от поставщика к потребителю.

Исходя из вида транспортируемого вещества, среди трубопроводов выделяют:

• нефтепроводы;
• газопроводы;
• бензопроводы;
• продуктопроводы;
• водопроводы;
• паропроводы;
• маслопроводы;
• трубопроводы специального назначения.

При проектировании трубопроводов немаловажное значение имеет материал. Исходя из этой характеристики, системы делят на:

• металлические – для производства элементов используется углеродистая, легированная сталь, чугун, цветные металлы, например, алюминий, латунь, медь;
• неметаллические – состоят из стекла, керамики, фторопласта, полипропилена, полиэтилена, ПВХ;
• футерованные – имеют поверхности, покрытые эмалью, резиной, полимерами, бетоном.

С точки зрения гидросхемы трубопроводы делятся на:

• простые, то есть без ответвлений;
• сложные, имеющие в своем составе ответвления, параллельные участки.

По месту монтажа системы бывают:

• наземными;
• надземными;
• подземными;
• подвесными;
• подводными.

Также учитывается давление перекачиваемой среды. По этому принципу при проектировании трубопроводы классифицируют как:

• высоконапорные – с рабочим показателем свыше 2,5 МПа;
• средненапорные – функционирующие при давлении 1,6–2,5 МПа;
• низконапорные – транспортируют среды при уровне давления ниже 1,6 МПа;
• безнапорные – жидкость перемещается в них благодаря силе тяжести.

По способу сборки системы могут быть:

• Разъемные, в которых трубопровод и арматура соединяются при помощи фланцев, резьбы.
• Неразъемные – здесь применяются разные способы соединения. Секции из стали сваривают, медные – спаивают, пластиковые трубопроводы, фитинги из ПВХ, полипропилена соединяют методами холодной, горячей муфтовой и стыковой сварки.

Элементы трубопровода

При проектировании и монтаже трубопроводов важно учитывать, что подобная система включает в себя целый ряд составляющих:

• трубы, которые для нормального функционирования должны быть герметично скреплены между собой;
• крепежи, соединяющие детали, такие как прокладки, колена;
• приборы для регулировки подачи и перекрытия потока транспортируемого вещества;
• аппараты, обеспечивающие контроль, измерение;
• устройства, отвечающие за автоматизацию работы системы, обнаружение ошибок и сбоев;
• опоры и подвески, используемые для крепления;
• изоляционные, утеплительные материалы, грунтовка и другие составы, призванные защитить металл от коррозии, влаги, обеспечить системе устойчивость к воздействию отрицательной температуры.

Особенности проектирования трубопроводов определяются длиной, конфигурацией, сферой, сроками и условиями использования. В процессе подготовки проекта необходимо определить, каким именно воздействиям со стороны окружающей среды будет подвержена система. К ним может относиться повышенная влажность, изменения температуры, образование наледи, механические повреждения, давление, иные факторы.

При проектировании учитывают:

• используемые материалы;
• диаметр и толщину стенок труб;
• способ прокладки коммуникаций – они могут находиться под землей, на или над ее поверхностью;
• особенности конфигурации – иногда достаточно линейных конструкций, тогда как в других случаях не обойтись без сложных узлов;
• число точек доступа, входных/выходных отверстий;
• наличие либо отсутствие устройств, позволяющих контролировать, регулировать систему и производить с ней иные манипуляции.

На схеме, формируемой при проектировании трубопроводов, отражают:

• Линию, то есть прямой участок пути транспортируемой среды. Он может идти под углом либо по прямой, но всегда лишен разветвлений.
• Узел или развязку, регулируемые механически или при помощи автоматики. Иногда подобные сборочные единицы заранее располагают в тех зонах, где возможно расширение производства. Данный подход позволяет в дальнейшем избежать реконструкции системы и временной остановки работы завода. Есть два типа узлов: плоскостные и пространственные, то есть в них трубопровод может разветвляться по одной или нескольким осям.
• Элемент, который представляет собой участок пути, скрепленный прочим сварным швом.
• Блок, то есть функциональная часть, из них состоит вся линия. Обычно один блок имеет отношение к определенному цеху или нескольким единицам оборудования.
• Соединительные детали, к примеру, отвод, переход, тройник, заглушка, фланец, опора, подвеска, болт, гайка, шайба, прокладка.
• Секцию, то есть легкий в транспортировке элемент, включающий в себя трубы, соединения. Нередко его изготавливают на заводах для дальнейшей установки в качестве компонента трубопровода. В секцию не входят контролирующее оборудование, механизмы.

Проектировщик играет роль конструктора, которому необходимо собрать систему из фиксированного набора компонентов.

Соблюсти при проектировании трубопроводов все нормы СНИП 3.05.05-84 С. 7 и СП 527-80 позволяет работа в программах с требованиями по строительной, проектной, рабочей документации.

Этапы проектирования трубопроводов

Здесь существует всего три этапа:

Обоснование с технико-экономической точки зрения

Данную задачу выполняет генподрядная проектная организация. Ей нужно подтвердить народно-хозяйственную необходимость создания данного объекта и его экономическую целесообразность.

С этой целью требуется:

• провести анализ ресурсов нефти, нефтепродуктов, газа, которые будут транспортироваться по трубопроводу;
• составить баланс грузопотоков в динамике по годам;
• выбрать ключевое направление трассы;
• установить производительность системы по очередям ее сдачи в эксплуатацию и на этапе полной готовности;
• подобрать диаметр и количество необходимых перекачивающих станций;
• определить очередность строительства, ввода мощностей;
• рассчитать стоимость работ, исходя из укрупненных нормативов капиталовложений.

На данном этапе все расчеты являются укрупненными, а их результаты демонстрируют экономическую эффективность объекта, не будучи основанием для его строительства. Такой подход применяют для разработки ведомственных и общегосударственных планов развития сети трубопроводов.

В конце технико-экономического обоснования должен быть проект задания на проектирование трубопровода – данные документы утверждаются одновременно.

В задании на проектирование указывают:

• начальную, конечную, промежуточные точки системы;
• производительность для первой очереди и на стадии полного развития;
• диаметр и длину магистрали;
• тип устройств, который задействован для перекачивания сред;
• способ перекачки – может быть обычный, последовательный, «горячий», пр.;
• предположительные сроки, порядок строительства и очередность ввода мощностей;
• название генеральной проектной и строительной организации, то есть генподрядчика и других значимых участников проекта.

Задание считается ключевым исходным документом для последующего проектирования трубопровода и подготовки чертежей.

Составление технического проекта

Это основная, поэтому наиболее ответственная часть работы. Технический проект позволяет определить окончательную сумму, которую придется потратить на строительство, и выполняет такие функции:

• уточняет баланс намеченных на первом этапе грузопотоков нефти или иного продукта, производительность системы, ее начальный, конечный и промежуточные пункты;
• предполагает выбор оптимальной трассы;
• устанавливает наиболее подходящий диаметр с учетом производительности трубопровода;
• содержит основные технологические расчеты, позволяющие определить режим работы, места размещения перекачивающих станций, состав основного оборудования;
• предоставляет сметную стоимость всего строительства;
• демонстрирует расчет себестоимости транспортировки и экономической эффективности строительства.

При проектировании магистральных трубопроводов задействуются наиболее современные технические и технологические подходы к транспортировке продукта. В проекте предусматривается наиболее совершенный принцип организации управления системой в процессе эксплуатации.

Не менее важным условием является рациональное использование материальных, финансовых, трудовых и прочих видов ресурсов, низкая себестоимость транспортировки, а также высокая культура производства, безопасность труда персонала.

Готовый технический проект передается на рассмотрение и утверждение экспертной комиссии. После получения положительного заключения исполнитель переходит к работе над чертежами. Задача заказчика состоит в том, чтобы учредить дирекцию строящегося объекта – она размещает заказы на оборудование, материалы, подписывает договоры с организациями, которые будут заниматься непосредственно строительством трубопровода после проектирования.

Подготовка чертежей

Это заключительный этап. Чертежи будут играть роль основной документации во время строительства объекта и монтажа конструкции. По этой причине они составляются в строгом соответствии с техническим проектом, который уже прошел утверждение, и уточняют все решения.

Допустимы незначительные отступления от технического проекта, если с их помощью удается улучшить отдельные пункты, например, уточнить трассу на некоторых участках, зафиксировать использование современных устройств взамен устаревших. Состав и форма чертежей при проектировании трубопровода устанавливаются строительными нормами и правилами (СНиП), действующими эталонами, инструкциями и указаниями, актуальными для определенной отрасли.

Для трубопроводов, имеющих малую производительность и длину, можно отказаться от предварительного технико-экономического обоснования. При небольшом количестве перекачивающих станций в одну стадию составляется технорабочий проект.

Автоматизация проектирования трубопроводов

Автоматизированная подготовка проектов для трубопроводов предполагает использование наборов технологических линий проектирования (ТЛП). Для магистральных трубопроводов существуют такие ТЛП: синтез структуры и подготовка моделей, подбор трассы и базовых технологических параметров, проведение инженерных изысканий, проектирование линейной части компрессорных станций и вспомогательных сооружений, расчет и выпуск смет.

Также применяется несколько однотипных проектных операций, которые производятся по стандартным правилам и нормам вне зависимости от типа проектируемого объекта. Последний может использоваться для подготовки, транспортировки или переработки газа. Речь идет о следующих операциях: обработка материалов инженерных изысканий, телемеханизация и автоматизация, конструирование внутренних трубопроводных коммуникаций и прочностные расчеты, электроснабжение и электрооборудование.

К этой же группе относится расчет тепловых сетей, отопления и вентиляции, защита окружающей среды, связь и сигнализации, архитектурно-строительные решение, проектирование автодорог. При подготовке документов для определенного магистрального газопровода составляют и увязывают сетевые графики проектирования трубопроводов.

Системы автоматизированного проектирования позволяют добиться более высокого качества проектной документации, сократить временные затраты на ее подготовку, обеспечивают выбор способа реализации проекта среди более широкого диапазона вариантов.

С их помощью достигается лучшая организация, повышенный уровень производительности труда специалистов, большая точность показателей в технико-экономической сфере.

Нюансы проектирования опор трубопроводов

В первую очередь, нужно решить, какой тип опоры требуется в конкретном случае. Разновидность подбирается с учетом конструкции магистрали, узлов опор трубопроводов, характера нагрузок, вероятных деформаций во время эксплуатации системы. Также проектировщик должен учитывать, требуются ли опорам дополнительные элементы, например, накладки, подушки.

При проектировании опор для трубопроводов берут за основу техническую документацию, в том числе, СНиП 2.09.03-85, который регламентирует опоры и эстакады для интересующих нас систем. Ключевыми стандартами являются ГОСТ 32569-2013 и ОСТ 36-146-88.

В соответствии со стандартами подготавливают проектные чертежи и рассчитывают предельные нагрузки на конструкции, их прочность.

Проектирование эстакад для трубопроводов является довольно сложной задачей, которая занимает немало времени, а ее выполнение зависит от множества факторов. Можно увеличить продолжительность ее службы, если на предварительном этапе учесть такие характеристики:

• сила, с которой трубы оказывают воздействие на опоры, остальные несущие элементы;
• свойства транспортируемых продуктов;
• условия внешней среды, такие как осадки, температура, влажность.

Особенности эстакады должны учитываться в процессе проектировании деформационных швов или температурных блоков. Эти элементы призваны снизить нагрузку, защитив конструкцию от деформаций на фоне воздействия температуры и атмосферных явлений.

Иначе стенки трубы будут испытывать на себе опасное давление, что чревато разрушением – процессы и последствия подобных явлений описаны Р. Гуком в законе сопротивления материалов. Без компенсатора трубопровод при увеличении температуры не способен удлиниться.

Температурные перепады и материал труб, то есть его упругость, способность к удлинению, определяют напряжение сжатия в состоянии защемления трубопровода. А значит, трубы из одинакового материала, но используемые для водо- и теплоснабжения, характеризуются разной степенью напряжения. Данный факт объясняется значительной разницей в температурах. При снижении внутреннего напряжения требуется меньшее количество компенсаторов, что приводит к увеличению промежутков между участками.

В процессе проектирования трубопроводов и иных конструкций важно помнить, что любому объекту со временем требуется реконструкция либо ремонт. Лучше сразу планировать подобную работу, то есть предусмотреть проезд строительной техники, площадку под вспомогательное оборудование. Не менее важно учесть вес строительных материалов и работников.

Обычно к ранней реконструкции прибегают при изначально халатном подходе к созданию проекта, проведению строительно-монтажных работ. Будьте внимательны при проектировании эстакад трубопроводов, и тогда вы снизите вероятность преждевременных деформаций и разрушений.

Проблемы при проектировании трубопроводов

Достаточно часто использование технологических установок и объектов общезаводского хозяйства сопряжено с проблемами из-за деформации, вибрации трубопроводов. Такие трудности возникают у предприятий нефтяной, газовой, химической и других видов промышленности.

При сверхнормативной деформации вибрации интересующих нас систем происходят:

• разрыв, образование трещин на сварных стыках самих трубопроводов и их составляющих;
• разгерметизация фланцев;
• повреждение строительных конструкций технологических установок;
• остановки производств в аварийном порядке.

Чаще всего причина дефектов кроется в недостаточной квалификации проектировщиков. Обычно проектную документацию передают на экспертизу, чтобы выявить все недостатки. Специалисты детально проверяют проект на предмет выполнения требований промышленной, пожарной, экологической безопасности. Особое внимание уделяется блокам, посвященным электро-, водоснабжению, пр. При этом эксперты обычно обходят стороной монтажные разделы и не проверяют:

• насколько верны расчеты тепловых расширений, удлинений труб;
• правильно ли подобраны технические решения, призванные компенсировать удлинения, сжатия;
• каким образом агрегатное состояние транспортируемого продукта влияет на трубу, пр.

А значит, надежность работы новых трубопроводов зависит лишь от уровня профессионализма сотрудников проектной компании. Практика показывает, что при проведении конкурсов тендерные комитеты заводов отдают предпочтение одному из исполнителей проектных работ, не учитывая его способность качественно выполнить монтажные чертежи. Основным параметром при выборе становится цена проектно-сметной документации.

Попытки сэкономить на проектировании трубопроводов нередко приводят к нештатным ситуациям во время пуска только что построенной или реконструированной системы. Они влекут за собой материальный ущерб, сумма которого значительно превосходит стоимость качественного проектирования. Так, в июле 2014 года была запущена новая технологическая установка «Блок подготовки сырья битумной установки. Вакуумный блок и висбрекинг».

В результате на одном из нефтеперерабатывающих заводов Дальнего Востока были утечки нефтяных фракций через фланцевые соединения, а на некоторых технологических трубопроводах наблюдались вибрации, превышавшие нормативные значения. Устранение недостатков заняло более двух месяцев, а экономический ущерб исчислялся сотнями миллионов рублей.

Эксплуатация подобных систем связана с воздействием на окружающую среду, поскольку вызывает загрязнение грунтов и водоемов. В документации необходимо зафиксировать перечень действий, позволяющих сократить или избежать негативного воздействия на окружение во время строительства и функционирования трубопровода. А также при проектировании должен быть предусмотрен комплекс мероприятий, направленных на ликвидацию последствий влияния.

Сегодня можно достаточно точно представить себе основные особенности трубопроводов этого века, опираясь на российский и мировой опыт проектирования, строительства и эксплуатации магистральных систем. Также в этом вопросе необходимо учитывать последние сведения, полученные фундаментальной и прикладной наукой. Совершенно точно магистрали XXI века будут представлять собой высокоэффективные трубопроводы, отличающиеся высоким уровнем надежности и безопасности, в том числе, для экологии.

Трубопроводные системы – транспортировочные путепроводы для перегонки разных сред. Без прокладки трубопроводов невозможна работа большинства коммуникационных сетей (отопление, водоподготовка, водоснабжение), атомных и тепловых станций, электросистем и многого другого.

От качества проектирования трубопроводной системы (и монтажа трубопровода) напрямую зависит безопасность, эффективность, долгосрочность и стоимость работы любой магистрали. А также ее технико-технологические характеристики (выдерживаемые нагрузки, необходимость в дополнительном оборудовании, предельное давление).

Значение проектирования трубопроводных систем

Значение профессионального подхода к проектированию трубопровода определяют следующие условия его эксплуатации:

• Большинство магистралей используются для транспортировки ядов, газов, опасных агрессивных субстанций. Здесь вопрос качественного проекта определяет не только финансовые показатели работы комплекса, но и уровень его безопасности в локальном и глобальном порядке.
• Любой комплекс состоит из труб, арматурных изделий, технологических узлов, технических приборов. Все это формирует немалые затраты на устройство единой сети или системы трубопроводов. Задача проектирования трубопровода – совместить элементы магистрали так, чтобы полученная сеть была работоспособной и окупаемой.
• Существует ряд правил и норм, утвержденных на самом высоком уровне, которым должен соответствовать документ. Отступление от этого перечня сулит штрафы и административные санкции.

Сложность эффективного проектирования трубопроводных систем определяет высокие требования к квалификации специалистов, которые выполняют такую задачу. Среди современных инструментов таких исполнителей – системы проектирования трубопровода в режиме 3D (с объемной визуализацией).

Применение такой технологии во многом упростило процесс, но сформировало новые условия работы. Теперь в компетенции проектировщика входит знание специализированных программ (3D CAD), умение использовать их с учетом особенностей проектируемого объекта.

Факторы при проектировании трубопроводных систем

В контексте проекта трубопровод – это техническое сооружение из труб, формирующих единую конструкцию с использованием различных соединений. Для устройства секций в данной практике применяют:

• сварку (шовные соединения);
• фланцы;
• специальное оборудование для насечки резьбы;
• отводы;
• переходы;
• тройники и т. д.

Технологически трубопроводная система – это магистраль, которая работает по заданным параметрам. Ключевые характеристики трубопровода:

• Назначение. Определяет, какую среду транспортирует комплекс. Варианты:
  • пар (на теплоэлектростанциях и АЭС его называют рабочим телом);
  • теплоноситель (вода или нагретый пар);
  • масло;
  • кислоты или щелочи (обратный осмос – ХВО на промышленных объектах);
  • топливо (дизель, мазут, другие продукты нефтепереработки);
  • газы (включая кислород).
• Уровень рабочего давления. Его нагнетают компрессоры (насосное оборудование). При проектировании трубопроводных систем ориентируются на давление в диапазоне 0,1–25 МПа.
• Температура внутреннего пространства. Может быть от 5 градусов тепла до 580 градусов выше нулевой отметки.
• Расстояние транспортировки (может быть от 1 м до 4 км). Зависит от типа применяемых соединений, материала труб, особенностей проекта.

Проектирование трубопровода обязательно учитывает все перечисленные особенности технического задания, а точками опоры для расчетов становятся следующие моменты.

1. Марку стали труб трубопроводных систем определяют химические и физико-механические особенности рабочей среды. Так, для водопроводов требуется металл с коррозионной стойкостью, для магистралей перегонки кислот – трубы из кислотоупорных сплавов.
2. Второй параметр, который влияет на выбор трубной стали и задает требования по толщине стенки трубы, – давление.
3. Расстояние транспортировки и температура среды влияют на общую нагрузку, а потому учитываются при выборе марки стали и типа трубного соединения, применяемых опор.

Ключевые характеристики, используемые при проектировании трубопроводов

Одно из важнейших условий грамотного проектирования трубопроводной системы – точный расчет характеристик компенсатора, а именно показателей:

• Работоспособности. Уровень готовности устройства к нормальной работе должен быть не ниже 0,999.
• Безотказности. Норматив – 095 – указывает на вероятность аварии (при расчете) в пределах 5%.
• Сохраняемости. У компенсатора должен быть срок хранения не менее 5 лет.
• Долговечности. В современных трубопроводах применяется компенсатор со сроком службы от 30 лет и более.

При расчете проекта и подборе элементов трубопроводной системы необходимо рассчитывать на эксплуатацию нового оборудования с гарантийным сроком обслуживания. Последний составляет не менее 10 лет для всех видов компенсаторов, включая сильфонные модели КСО (компенсатор сильфонный осевой).

Анализ прочности комплекса

Важный этап проектирования трубопровода – анализ прочности будущего комплекса (уязвимости к напряжениям при нагрузке). На последнюю влияют 4 типа нагрузки:

• давление;
• нагрузка от изоляции;
• нагрузка от массы трубных секций (повышает вероятность возникновения изгибающего момента);
• самокомпенсация напряжений (может привести к напряжению от изгиба и кручения).

Проектирование трубопроводной системы и охрана природы

Прокладка трубопроводов невозможна без воздействия на экологию региона строительства. Она предполагает:

• нарушение поверхности земляного покрова;
• срезы грунта в нескольких местах (уклоны);
• расчистку трассы;
• разработку траншей для подводных магистралей.

Кроме того, сама эксплуатация трубопроводной системы предполагает воздействие на окружающую среду (загрязнение грунтов и водоемов), и это при проектировании трубопровода тоже важно учитывать. В проекте должны содержаться планы действий, призванных снизить или отменить негативное влияние эксплуатации и строительства трубопроводной системы на окружение. Плюс, комплекс решений по ликвидации последствий этого влияния.