Úvod

Banské odvodňovacie potrubie nefunguje pod stálym tlakom.

Tlak vo vnútri HDPE banského potrubia sa môže zmeniť vždy, keď sa drenážne čerpadlo spustí, zastaví alebo zmení svoj prevádzkový stav. Prevádzka ventilu môže spôsobiť ďalšiu rýchlu zmenu tlaku. V dlhej podzemnej alebo povrchovej drenážnej linke môžu tieto udalosti generovať tlakové vlny, ktoré prechádzajú potrubím.

Tento jav je bežne známy ako vodné rázy alebo tlakové rázy.

Pre banský drenážny systém nie je dôležitou otázkou len to, či HDPE banské potrubie vydrží jeho normálny pracovný tlak. Potrubie tiež musí tolerovať tlakové podmienky, ktoré sa vyskytujú počas prevádzky čerpadla a ventilu.

Toto je obzvlášť dôležité pri diaľkovom odvodňovaní baní, kde môže tlaková porucha generovaná na jednom konci potrubia prechádzať cez veľkú časť systému.

Vedenie PE100 rozpozná náraz ako krátkodobé-zvýšenie tlaku nad normálny maximálny prevádzkový tlak spôsobené rýchlymi zmenami rýchlosti tekutiny. Opakované operácie čerpadla a ventilu môžu tiež spôsobiť cyklické tlakové zaťaženie počas životnosti potrubia.

Pri ťažobných rúrach z HDPE hrá dôležitú úlohu samotný materiál, pretože polyetylén je podstatne pružnejší ako pevná kovová rúra. Táto flexibilita mení, ako potrubie reaguje na prechodný tlak.

Čo sa deje vo vnútri ťažobného potrubia HDPE počas odstavenia čerpadla?

Zvážte typické banské odvodňovacie potrubie.

Čerpadlo tlačí vodu cez dlhé HDPE potrubie z podzemného zberného miesta smerom k povrchovému vypúšťaciemu bodu. Počas prevádzky čerpadla má voda určitú rýchlosť. Stena potrubia je vystavená vnútornému tlaku spojenému s čerpacím systémom.

Keď sa čerpadlo náhle zastaví, voda sa okamžite neprestane pohybovať.

Voda má zotrvačnosť. Pohybujúca sa voda pokračuje dopredu, zatiaľ čo čerpadlo už neposkytuje rovnakú hnaciu silu. To vytvára rýchlu zmenu rýchlosti a táto zmena vytvára tlakovú vlnu.

Vlna sa pohybuje pozdĺž potrubia.

Ak je drenážne potrubie dlhé niekoľko stoviek metrov alebo niekoľko kilometrov, tlaková porucha sa môže pohybovať cez podstatnú dĺžku ťažobného potrubia z HDPE predtým, ako sa systém vráti do normálneho prevádzkového stavu.

To je dôvod, prečo tlak zobrazený na meradle výtlaku čerpadla počas normálnej prevádzky nemusí byť nevyhnutne najvyšším tlakom, ktorému je potrubie vystavené.

Potrubie sa musí vysporiadať s normálnym prevádzkovým tlakom aj s prechodným tlakom.

Prečo HDPE banské potrubie reaguje inak na tlakové rázy

Stena HDPE banskej rúry nie je tuhá ako oceľová rúra.

PE100 má dlhodobý -modul pružnosti približne 200 MPa, Poissonov pomer približne 0,45 a predĺženie pri pretrhnutí väčšie ako 600 % podľa referenčných údajov PE100+.

Tieto vlastnosti sú dôležité pre tlakové rázy, pretože stena potrubia sa môže pri zmenách vnútorného tlaku mierne deformovať.

Keď tlak stúpa, priemer potrubia sa môže mierne zväčšiť a stena vyvíja ďalšie obvodové napätie. Táto deformácia absorbuje časť prechodovej odozvy namiesto toho, aby vynútila celú zmenu tlaku do extrémne pevnej steny potrubia.

To neznamená, že HDPE banské potrubie môže jednoducho ignorovať vodné kladivo.

To znamená, že pri vyhodnocovaní histórie tlaku v drenážnom systéme je potrebné zvážiť jeho materiálovú odozvu.

Potrubie s častým spúšťaním a zastavovaním čerpadla by sa preto malo posudzovať podľa skutočného prevádzkového cyklu a nie iba podľa statického tlaku.

Hodnotenie tlaku nie je rovnaké ako prepäťový tlak

Toto rozlíšenie je dôležité pri obstarávaní banskej drenáže.

Predpokladajme, že ťažobné potrubie z HDPE je špecifikované pre určitú tlakovú triedu PN. Tento tlak popisuje prípustný prevádzkový tlak potrubia za definovaných konštrukčných podmienok.

Vypnutie čerpadla môže spôsobiť dočasné zvýšenie tlaku nad normálny prevádzkový tlak.

Technická otázka preto znie:

Aký je maximálny tlak vo vnútri ťažobného potrubia HDPE počas celého prevádzkového cyklu?

Odpoveď závisí od čerpadla, rýchlosti prúdenia, dĺžky potrubia, činnosti ventilu, výškového profilu a času vypnutia.

Smernica PE100 špecificky odporúča analýzu nárazov pre potrubia vystavené nárazom a únavovému zaťaženiu.

Pre banské odvodňovacie systémy je to obzvlášť dôležité, keď má potrubie dlhú stúpajúcu časť z podzemnej čerpacej stanice na povrch.

Dlhé ťažobné potrubia z HDPE vyžadujú väčšiu pozornosť prechodom tlaku

Dĺžka potrubia mení dôležitosť tlakového rázu.

Pri krátkej drenážnej prípojke v blízkosti čerpadla môže dôjsť k poruche tlaku, ktorá sa pomerne rýchlo ustáli.

Dlhé banské odvodňovacie potrubie sa správa inak.

Tlaková vlna sa môže pohybovať pozdĺž potrubia, odrážať sa pri zmenách geometrie potrubia, ventilov, nádrží, ohybov alebo koncov potrubí a interagovať s inými tlakovými vlnami.

Výsledkom môže byť história tlaku, ktorá je podstatne komplikovanejšia ako jednoducho „normálny tlak plus jeden skok“.

To je dôvod, prečo by sa dlhé banské potrubné systémy z HDPE nemali vyberať iba z hodnoty statického tlaku.

Priemer potrubia je dôležitý, pretože rýchlosť prúdenia sa mení s priemerom. Pri rovnakom prietoku menší vnútorný priemer vytvára vyššiu rýchlosť vody. Rýchla zmena tejto rýchlosti môže vyvolať významnejšiu prechodnú tlakovú udalosť.

Hrúbka steny a SDR sú tiež dôležité, pretože geometria HDPE banskej rúry ovplyvňuje jej tlakovú odozvu.

Pump Start-Up môže tiež spôsobiť zmeny tlaku

Vodné kladivo sa neobmedzuje len na núdzové odstávky.

Čerpadlo štartujúce proti plnému potrubiu môže tiež vytvoriť tlakový prechod.

To sa stáva dôležitým v baniach, kde drenážne čerpadlá pracujú automaticky podľa hladiny vody.

Čerpadlo sa môže spustiť, keď nádrž dosiahne určitú úroveň, môže bežať určitý čas a potom sa zastaviť. Počas bežného dňa môže ťažobné potrubie HDPE zažiť veľa takýchto tlakových cyklov.

Jednotlivé zmeny tlaku nemusia byť dostatočne veľké na to, aby spôsobili okamžité zlyhanie.

Najdôležitejšou otázkou je opakovanie.

Opakované kolísanie tlaku je únavové zaťaženie. Usmernenie PE100 odlišuje toto cyklické zaťaženie od jedného nárazového rázu a poznamenáva, že frekvencia a amplitúda tlakových cyklov sú dôležitými faktormi.

Preto na prevádzkovom režime bane záleží rovnako ako na nominálnom tlaku čerpadla.

Parametre ťažobného potrubia HDPE relevantné pre rázy

Vyššie uvedené hodnoty PE100 sú materiálové referenčné hodnoty a nie náhrada za certifikované údaje o produkte výrobcu.

Pre skutočný projekt ťažby musí zvolená trieda PN a hrúbka steny zodpovedať maximálnemu prevádzkovému tlaku, teplote, prechodnému tlaku a podmienkam inštalácie.

Kde je ťažobné potrubie HDPE najviac vystavené?

Tlakový ráz nemusí nevyhnutne vytvárať rovnaké mechanické podmienky všade v potrubí.

Výtlačná časť čerpadla môže zaznamenať rýchle zmeny tlaku. Umiestnenie ventilov môže vytvárať lokalizované prechodné stavy. Zmeny nadmorskej výšky môžu ovplyvniť statický tlak. Dlhé vertikálne úseky môžu tiež produkovať značný hydraulický tlak z dôvodu výškových rozdielov.

Spojenia si zaslúžia osobitnú pozornosť.

Spojenie príruby, ventilu alebo čerpadla spôsobuje lokálnu zmenu tuhosti a geometrie. Rovná banská rúra z HDPE sa môže zdeformovať odlišne od spojovacej zostavy.

Preto by sa analýza tlakových rázov mala zvážiť spolu s návrhom spojenia, a nie považovať potrubie za izolovaný komponent.

Ako by mali kupujúci hodnotiť ťažobné potrubie z HDPE na odvodnenie?

Špecifikácia obstarávania založená len na "HDPE rúre, PN10" nemusí popisovať úplný prevádzkový stav.

Pre banské odvodňovacie potrubie by mal dodávateľ rozumieť požadovanému DN, normálnemu prevádzkovému tlaku, maximálnemu tlaku, prietoku čerpadla, frekvencii spúšťania/zastavovania čerpadla, dĺžke potrubia a výškovému profilu.

Zvlášť dôležitý je rozdiel medzi normálnym prevádzkovým tlakom a maximálnym prechodovým tlakom.

Napríklad čerpadlo môže normálne pracovať pri tlaku výrazne pod nominálnou tlakovou triedou, ale rýchle vypnutie môže dočasne zvýšiť tlak. Pri výbere potrubia je preto potrebné zvážiť celú tlakovú obálku.

Pokyny pre návrh PE100+ spájajú maximálny prevádzkový tlak s pevnosťou materiálu, SDR a príslušným prevádzkovým koeficientom, čím demonštrujú, prečo nemožno oddeliť geometriu potrubia a prevádzkové podmienky od menovitého tlaku.

Záver

Vodné kladivo nie je abstraktný hydraulický problém pre ťažobné potrubie z HDPE.

Je to skutočný prevádzkový stav vytvorený čerpadlami a ventilmi, ktoré riadia odvodňovanie baní.

Keď sa čerpadlo zastaví, ventil sa zatvorí alebo sa rýchlo zmení rýchlosť vody, tlak vo vnútri potrubia môže dočasne stúpnuť nad jeho normálny prevádzkový tlak. V dlhom banskom odvodňovacom potrubí môže výsledná tlaková vlna prejsť cez veľkú časť HDPE potrubia.

Flexibilita PE100 mení spôsob, akým potrubie reaguje na toto prechodné zaťaženie, zatiaľ čo DN potrubia, hrúbka steny, SDR a tlaková trieda určujú jeho konštrukčnú kapacitu.

Z tohto dôvodu by výber ťažobného potrubia z HDPE na odvodňovanie bane nemal byť založený len na statickom tlaku. Je tiež potrebné zvážiť skutočný cyklus čerpania a prechodné tlakové podmienky, najmä v prípade drenážnych systémov na veľké vzdialenosti- s častou prevádzkou čerpadla.

Pre kupujúcich ťažby nie je kľúčovou špecifikáciou iba tlak vytlačený na potrubí. Ide o to, či kompletný ťažobný potrubný systém z HDPE dokáže zvládnuť históriu tlaku vytvorenú skutočným odvodňovaním bane.

Vyžiadajte si cenovú ponuku HDPE potrubia

Pre ťažobné potrubie HDPE nám pošlite:

DN + PN/SDR + stredná + pracovná teplota + spôsob inštalácie + dĺžka potrubia + množstvo

Pre banské odvodňovacie a odvodňovacie aplikácie tiež uveďte:

Aplikácia + pracovný tlak + prostredie inštalácie

Pre banské-vody s obsahom minerálov, ak sú k dispozícii:

Chémia vody / pH + Teplota + Suspendované látky

Luoyang Zhengju Nové Materiály Technológia s.r.o.

WhatsApp: +86 19937270645
Email:baibaili456@gmail.com
WeChat: +86 19937270645

Získajte najlepšiu cenu za svoje ťažobné potrubie z HDPE.