Johdanto

Kaivoksen tyhjennysputkiston sisällä oleva paine on harvoin yhtä yksinkertaista kuin yksi kiinteä numero.

HDPE-kaivosputki voi toimia suhteellisen vakaassa paineessa useita tunteja ja kokea sitten nopean muutoksen, kun pumppu käynnistyy, pumppu pysähtyy, venttiili vaihtaa asentoa tai veden taso järjestelmässä muuttuu.

Syvä kaivosviemäröinti lisää toisen tekijän.

Maanalaisten pumppauspisteiden ja maanpinnan välinen korkeusero luo staattista vedenpainetta. Pumppaus lisää sitten painetta tuon hydraulisen tilan päälle.

Tämän seurauksena saman HDPE-kaivosputken eri osissa voi olla erilaisia paineolosuhteita.

Syvän pystysuoran osan pohjan lähellä olevaan putkeen voi kohdistua paljon korkeampi staattinen paine kuin poistokohdan lähellä olevaan putkeen.

Kaivosten ostajille tästä syystä HDPE-kaivosputken painevaatimusta ei voida määrittää pelkästään pumpun tyyppikilvestä katsomalla.

Todellinen paine putkilinjassa on ymmärrettävä.

Vedenpaine muuttuu nousun myötä

Vedenpaine kasvaa syvyyden myötä sen yläpuolella olevan veden painon vuoksi.

Pystysuoralla vesipatsaalla hydrostaattinen suhde voidaan ilmaista seuraavasti:

P=ρghP=\\rho gh

missä PP on hydrostaattinen paine, ρ\\rho on veden tiheys, gg on painovoimakiihtyvyys ja hh on veden pää.

Kaava on yksinkertainen.

HDPE-kaivosputkessa tärkeä osa on se, mitä tapahtuu, kun korkeusero kasvaa suureksi.

Kaivosviemäröintijärjestelmä voi siirtää vettä syvältä maanalaisesta tasosta kohti pintaa.

Tästä syystä putkilinjan alaosassa voi olla huomattava staattinen paine.

Pumpun paine ja staattinen paine yhdistetään sitten todellisessa käyttöjärjestelmässä.

Tästä syystä vain pumpun poistopaineeseen perustuva putkispesifikaatio voi olla harhaanjohtava, jos korkeusprofiilia ei oteta huomioon.

info-400-300

Paine ei ole sama kaikkialla

Pitkässä HDPE-kaivosputkessa ei ole yhtä yhtenäistä painetta.

Paine muuttuu putkilinjaa pitkin.

Pumppuaseman paine riippuu pumpusta ja paikallisista olosuhteista.

Kun vesi liikkuu ylöspäin, korkeus kuluttaa hydraulista päätä.

Tästä syystä putkilinjaa kauempana käytettävissä oleva paine muuttuu.

Jos putkisto nousee merkittävästi, alemmissa osissa voi esiintyä korkeampaa painetta.

Tällä on merkitystä paineluokkaa valittaessa.

Yhteen osaan sopiva putki ei välttämättä sovi toiseen, jos paineolosuhteet ovat olennaisesti erilaiset.

Monissa kaivosten salaojitusjärjestelmissä useiden paineluokkien käyttäminen samalla reitillä ei kuitenkaan välttämättä ole käytännöllistä. Siksi koko paineprofiili on otettava huomioon ennen HDPE-kaivosputken määrittämistä.

Sisäinen paine muuttaa hieman putken muotoa

Kun vedenpaine nousee HDPE-kaivosputken sisällä, putken seinämä työntyy ulospäin.

Halkaisija kasvaa hieman.

Seinä kokee myös kehäjännitystä.

Kun paine laskee, putki siirtyy takaisin edellisiin mittoihinsa.

Jäykällä putkella tämä muodonmuutos on suhteellisen pieni.

HDPE käyttäytyy eri tavalla, koska polyeteeni on joustavampaa.

PE100-viitetiedot antavat pitkän aikavälin moduuliksi noin 200 MPa ja Poissonin suhteen noin 0,45.

Nämä ominaisuudet vaikuttavat siihen, miten HDPE-kaivosputki reagoi sisäisen paineen muutoksiin.

Putki ei pysy täysin mitoiltaan kiinteänä paineen muuttuessa.

Se vastaa.

Tämä vaste on osa normaalia HDPE-putken käyttäytymistä.

Miksi normaali käyttöpaine ei riitä

Kaivoksen kuivatusjärjestelmän normaali käyttöpaine voi olla esimerkiksi useita MPa.

Tämä on hyödyllistä tietoa, mutta se ei välttämättä edusta HDPE-kaivosputken kokemaa maksimipainetta.

Pumppu voi käynnistyä.

Venttiili saattaa sulkeutua.

Virtaus voi muuttua.

Paine voi väliaikaisesti siirtyä vakaan käyttöarvon yläpuolelle.

Tästä syystä vesivasaraa on tarkasteltava erillään normaalipaineesta.

PE100+-ohjeet tunnistavat pumpun toiminnan ja venttiilin toiminnan mahdollisiksi painepiikin syiksi ja suosittelevat ylijänniteanalyysiä, kun ohimenevät olosuhteet ovat merkittäviä.

Siksi HDPE-kaivosputkea on arvioitava verrattuna paineen verhokäyrän yhden tasaisen mittarin lukeman sijaan.

Syvä kaivosviemäröinti aiheuttaa erilaisen paineongelman

Harkitse maanalaista pumppuasemaa huomattavassa syvyydessä.

Putkilinja nousee maanalaisesta tasosta kohti pintaa.

Pumpun on voitettava korkeusero.

Vesipatsas itsessään luo painetta.

Tämä tarkoittaa, että järjestelmän alaosa voi altistua merkittävälle sisäiselle paineelle, vaikka virtausnopeus ei ole erittäin suuri.

Tämä on yksi syy, miksi kaivosten viemäröintijärjestelmät vaativat usein paine{0}}HDPE-kaivosputken tavallisen matalapaineisen-tyhjennysputken sijaan.

Putkea ei valita vain sen kuljettaman vesimäärän perusteella.

Se valitaan paineen mukaan, joka syntyy siirtämällä tätä vettä kaivoksen läpi.

Putken paine ja virtauskapasiteetti ovat erilaisia

Tämä ero on helppo missata.

Suuri HDPE-kaivosputki voi kuljettaa suuren virtausnopeuden samalla kun se toimii suhteellisen pienellä kitkahäviöllä.

Pienempi putki voi vaatia enemmän hydraulipäätä saman virtauksen kuljettamiseksi.

Mutta kumpikaan lausunto ei kerro meille, kestääkö putken seinämä järjestelmän painetta.

Virtauskapasiteetti riippuu voimakkaasti sisähalkaisijasta ja hydraulivasteesta.

Painekapasiteetti riippuu materiaalin lujuudesta, seinämän paksuudesta, SDR:stä, lämpötilasta ja suunnitteluolosuhteista.

Nämä kaksi liittyvät toisiinsa putken fyysisen geometrian kautta, mutta ne eivät ole sama ominaisuus.

Tästä syystä kaivosputkispesifikaatio vaatii sekä halkaisijan että paineluokan.

Lämpötila Muuttaa painekapasiteettia

Lämpötilaa ei pidä jättää huomiotta, kun puhutaan HDPE-kaivosputkien paineesta.

PE100-vertailuominaisuudet perustuvat yleensä määriteltyihin testiolosuhteisiin.

Lämpötilan noustessa polyeteenistä tulee vähemmän jäykkää ja sen sallittu pitkäkestoinen -paineenkesto voi heikentyä.

PE100+-ohjeissa huomautetaan, että paineen alentaminen voi olla tarpeen korkeissa lämpötiloissa sovellettavasta standardista riippuen.

Maanalaisessa kaivoksen kuivatuksessa veden lämpötila voi pysyä suhteellisen vakaana.

Pintaputkistot voivat kokea paljon laajemman lämpötila-alueen.

Pitkä HDPE-kaivosputki, joka on alttiina suoralle auringonvalolle, voi saavuttaa merkittävästi erilaisia lämpötiloja kuin ympäröivä vesi tai maaperä.

Painemäärittelyn on siksi vastattava todellista käyttölämpötila-aluetta.

Mitä tapahtuu, kun paine laskee yhtäkkiä?

Paineen vähentäminen on toinen ehto, joka ansaitsee huomiota.

Jos pumppu pysähtyy tai virtaustila muuttuu nopeasti, sisäinen paine voi laskea.

Järjestelmästä riippuen paine voi laskea alle ilmanpaineen tietyissä osissa.

Nyt lataussuunta vaihtuu.

Sen sijaan, että vesi työntäisi ulospäin putken seinämää vasten, ulkoinen paine voi tulla tärkeämmäksi.

Jos pohjavesi ympäröi haudattua HDPE-kaivosputkea samalla, kun sisäinen paine laskee merkittävästi, putki voi joutua ulkoiseen paineeseen.

Tämä yhdistää paineen vaihtelun nurjahdusvastukseen.

Siksi putken on kestettävä sekä korkea sisäinen paine että päinvastainen tila, jossa sisäinen tuki vähenee.

HDPE-kaivosputkiparametrit paineen valintaa varten

Parametri	Tyypillinen alue / viite
Nimellinen halkaisija	DN50–DN1200
Paineluokka	PN1.0–PN10
Vakiopituus	9 m / 12 m
PE100 MRS	10 MPa
Vetolujuus myötörössä	Noin . 23 MPa
Pidentymä murtokohdassa	>600%
Pitkän ajan-moduuli	Noin . 200 MPa
Poissonin suhde	Noin. 0.45
Lämpölaajenemiskerroin	Noin . 1.3 × 10⁻⁴ / aste
Hazen{0}}Williams-kerroin	Noin . 150–155

Nämä ovat PE100-viiteominaisuuksia. Tietyn HDPE-kaivosputken todellinen paineluokka ja sallittu käyttöpaine tulee ottaa sen sertifioidusta tuotespesifikaatiosta ja sovellettavasta suunnittelustandardista.

Paineluokka ja SDR

PE100-putkessa SDR liitetään suoraan seinämän paksuuteen suhteessa ulkohalkaisijaan.

Alempi SDR tarkoittaa paksumpaa seinää.

Korkeampi SDR tarkoittaa ohuempaa seinää.

PE100+-viitesuunnittelutiedot antavat tyypilliset maksimikäyttöpainearvot määritettyjen oletusten mukaisesti, havainnollistaen SDR:n ja painekapasiteetin välistä suhdetta.

Kaivoksen viemäröinnin ostajalle tämä on hyödyllisempää kuin pelkkä "paksu seinämän putken" pyytäminen.

Paineluokka on määriteltävä selvästi.

Jos järjestelmä vaatii PN10:n, putken geometrian on vastattava sovellettavaa PN10-spesifikaatiota.

Jos painevaatimus on pienempi, eri SDR voi tarjota suuremman sisähalkaisijan samalla ulkohalkaisijalla.

Se voi parantaa hydraulikapasiteettia.

Jälleen paine ja virtaus yhdistetään todellisen putken geometrian kautta.

info-400-300

Pumppuasema on osa putken paineympäristöä

HDPE-kaivosputkea ei tule arvioida pumppuasemasta riippumatta.

Pumppu määrittää, kuinka paine syntyy.

Venttiilit määräävät, kuinka paine voi muuttua.

Korkeusprofiili määrittää, kuinka paljon staattista päätä on olemassa.

Putkilinjan halkaisija määrittää, kuinka paljon hydraulihäviöitä tapahtuu.

Putken seinämä määrittää, kuinka putki sisältää tuloksena olevan paineen.

Nämä komponentit muodostavat yhden järjestelmän.

Tämä on erityisen tärkeää pumpun poistoaukon lähellä.

HDPE-kaivosputken ensimmäisessä osassa voi esiintyä nopeita paineen muutoksia, kun pumppu käynnistyy tai pysähtyy.

Alempana oleva putki voi kokea saman paineaallon eri aikaan ja eri paikallisissa paineolosuhteissa.

Tästä syystä pitkiä kaivosten viemäröintiputkia on pidettävä kokonaisina järjestelminä.

Mitä tietoja ostajan tulee antaa?

Kun HDPE-kaivosputkea pyydetään kaivoksen viemäriin, useat tiedot tekevät valinnasta paljon luotettavamman.

Vaadittu DN on välttämätön.

Normaali käyttöpaine on välttämätön.

Maksimipaine on vielä tärkeämpi.

Tarvittava virtausnopeus tarvitaan hydraulikapasiteetin tarkistamiseen.

Putkilinjan pituus ja korkeusero osoittavat mukana olevan hydraulisen pään.

Pumpun käynnistys- ja pysäytysolosuhteet auttavat tunnistamaan mahdollisen ohimenevän paineen.

Asennusmenetelmällä on merkitystä, koska maahan upotettu putki voi kohdata ulkoisen maaperän ja pohjaveden paineen.

Myös käyttölämpötila on tiedettävä, erityisesti paljaiden pintaputkistojen kohdalla.

Näiden yksityiskohtien avulla putki voidaan sovittaa todelliseen kaivokseen sen sijaan, että se valitaan yhdestä painenumerosta.

Johtopäätös

HDPE-kaivosputken sisällä oleva paine ei välttämättä ole vakio.

Syvä kaivosvuoto voi aiheuttaa huomattavan staattisen paineen korkeuden vuoksi.

Pumput lisäävät käyttöpainetta.

Venttiilit ja pumpun sammutukset voivat aiheuttaa ohimenevän paineen.

Lämpötila voi muuttaa PE-materiaalin sallittua paineen suorituskykyä.

Äkillinen paineen lasku voi jopa muuttaa ongelman sisäisestä paineesta ulkoiseen paineeseen.

PE100-kaivosputkessa MRS, SDR, seinämän paksuus ja käyttölämpötila ovat kaikki osa painesuunnittelua.

Tästä syystä kaivoksen viemäriputkea ei pidä valita vain DN-kokoa kysymällä tai pumpun normaalipaineen mukaan.

Putki on sovitettava täydelliseen paineympäristöön.

Kaivosalan ostajalle hyödyllinen eritelmä ei siis ole vain:

"HDPE-putki kaivoksen viemäröintiin."

Se on putki, jolla on määriteltyDN, paineluokka, seinämän paksuus tai SDR, virtausvaatimus ja käyttötila.

Kun nämä olosuhteet ovat selvät, HDPE-kaivosputki voidaan valita todelliseksi paineputkeksi yksinkertaisesti nimellishalkaisijaltaan muoviputkeksi.

Pyydä HDPE-putkitarjous

Vaihe	Käsitellä	Yksityiskohdat
1	Lähetä vaatimukset	DN, paine, väliaine, käyttölämpötila ja käyttö
2	Erittelyn vahvistus	Putkityyppi, materiaaliluokka, paineluokitus, seinämän paksuus/SDR ja liitäntä
3	Lainaus	Hinta, toimitusaika, pakkaus- ja toimitusehdot
4	Tilaus & Tuotanto	Sopimus, maksu ja tuotanto
5	Tarkastus ja toimitus	Laaduntarkastus ja lähetys