مقدمه

خط لوله زهکشی معدن تحت فشار ثابت کار نمی کند.

فشار داخل لوله استخراج HDPE می تواند هر بار که پمپ زهکشی شروع به کار می کند، متوقف می شود یا وضعیت عملکرد آن تغییر می کند، تغییر می کند. عملکرد سوپاپ می تواند تغییر فشار سریع دیگری ایجاد کند. در یک خط زهکشی طولانی زیرزمینی یا سطحی، این رویدادها می توانند امواج فشاری ایجاد کنند که از طریق لوله عبور می کنند.

این پدیده معمولاً به عنوان چکش آب یا افزایش فشار شناخته می شود.

برای یک سیستم زهکشی معدن، سوال مهم این نیست که آیا لوله استخراج HDPE می تواند فشار کاری معمولی خود را تحمل کند یا خیر. لوله همچنین باید شرایط فشاری را که در حین کار پمپ و شیر ایجاد می شود تحمل کند.

این امر به ویژه برای زهکشی معدن در مسافت‌های طولانی، که در آن اختلال فشار ایجاد شده در یک انتهای خط لوله می‌تواند از طریق بخش بزرگی از سیستم عبور کند، مهم است.

راهنمای PE100 افزایش فشار را به عنوان یک افزایش فشار کوتاه مدت- بالاتر از حداکثر فشار کاری معمولی ناشی از تغییرات سریع در سرعت سیال تشخیص می دهد. عملیات مکرر پمپ و شیر همچنین می تواند بارگذاری فشار چرخه ای را در طول عمر خط لوله ایجاد کند.

برای لوله استخراج HDPE، خود ماده نقش مهمی ایفا می کند زیرا پلی اتیلن به طور قابل توجهی انعطاف پذیرتر از لوله فلزی سفت و سخت است. این انعطاف پذیری نحوه واکنش لوله به فشار گذرا را تغییر می دهد.

در حین خاموش شدن پمپ در داخل لوله استخراج HDPE چه اتفاقی می افتد؟

یک خط لوله معمولی زهکشی معدن را در نظر بگیرید.

یک پمپ آب را از طریق یک لوله طولانی HDPE از یک نقطه جمع آوری زیرزمینی به سمت یک نقطه تخلیه سطحی هل می دهد. در حالی که پمپ کار می کند، آب سرعت مشخصی دارد. دیواره لوله تحت فشار داخلی مرتبط با سیستم پمپاژ قرار می گیرد.

هنگامی که پمپ به طور ناگهانی متوقف می شود، آب بلافاصله از حرکت باز نمی ایستد.

آب اینرسی دارد. حرکت آب به جلو ادامه می یابد در حالی که پمپ دیگر نیروی محرکه یکسانی را ارائه نمی دهد. این یک تغییر سریع در سرعت ایجاد می کند و این تغییر یک موج فشار ایجاد می کند.

موج در طول خط لوله حرکت می کند.

اگر خط لوله زهکشی چند صد متر یا چندین کیلومتر طول داشته باشد، اختلال فشار می تواند از طول قابل توجهی از لوله استخراج HDPE قبل از اینکه سیستم به حالت عادی خود مستقر شود، حرکت کند.

به همین دلیل است که فشار نشان داده شده بر روی گیج تخلیه پمپ در حین کار عادی لزوماً بالاترین فشاری نیست که لوله تجربه می کند.

لوله باید هم با فشار عملیاتی معمولی و هم با فشار گذرا مقابله کند.

info-400-300

چرا لوله استخراج HDPE به افزایش فشار واکنش متفاوتی نشان می دهد؟

دیواره یک لوله معدنی HDPE مانند لوله فولادی سفت و سخت نیست.

PE100 دارای مدول الاستیسیته درازمدت تقریباً 200 مگاپاسکال، نسبت پواسون در حدود 0.45، و ازدیاد طول در هنگام شکست بر اساس داده‌های مرجع PE100+ بیش از 600 درصد است.

این ویژگی‌ها به افزایش فشار مربوط می‌شوند، زیرا دیواره لوله می‌تواند کمی با تغییر فشار داخلی تغییر شکل دهد.

هنگامی که فشار افزایش می یابد، قطر لوله می تواند کمی افزایش یابد و دیواره کرنش محیطی اضافی ایجاد می کند. این تغییر شکل بخشی از پاسخ گذرا را به جای وادار کردن کل تغییر فشار به دیواره لوله بسیار صلب جذب می کند.

این بدان معنا نیست که لوله استخراج HDPE می تواند به سادگی چکش آب را نادیده بگیرد.

این بدان معنی است که هنگام ارزیابی تاریخچه فشار سیستم زهکشی باید پاسخ مادی آن در نظر گرفته شود.

بنابراین یک خط لوله با شروع و توقف مکرر پمپ باید بر اساس چرخه عملیاتی واقعی آن ارزیابی شود نه فقط فشار استاتیکی آن.

رتبه بندی فشار با فشار افزایشی یکسان نیست

این تمایز برای تهیه زهکشی معدن مهم است.

فرض کنید یک لوله استخراج HDPE برای یک کلاس فشار PN مشخص شده است. این درجه بندی فشار، فشار عملیاتی مجاز لوله را در شرایط طراحی تعریف شده توصیف می کند.

خاموش شدن پمپ می تواند یک افزایش موقت فشار بیش از فشار معمولی ایجاد کند.

بنابراین، سوال مهندسی به این صورت می شود:

حداکثر فشار داخل لوله استخراج HDPE در طول چرخه کامل عملیات چقدر است؟

پاسخ به پمپ، سرعت جریان، طول خط لوله، عملکرد شیر، مشخصات ارتفاع و زمان خاموشی بستگی دارد.

راهنمای PE100 به طور خاص آنالیز نوسانات را برای خطوط لوله که در معرض بارگذاری موج و خستگی قرار دارند توصیه می کند.

برای سیستم های زهکشی معدن، این امر به ویژه زمانی مهم است که خط لوله دارای بخش بلندی از یک ایستگاه پمپاژ زیرزمینی به سطح باشد.

لوله های معدنی طولانی HDPE به توجه بیشتر به گذراهای فشار نیاز دارند

طول خط لوله اهمیت افزایش فشار را تغییر می دهد.

یک اتصال کوتاه زهکشی در نزدیکی پمپ ممکن است دچار اختلال فشار شود که نسبتاً سریع ته نشین می شود.

یک خط لوله زهکشی معدن طولانی رفتار متفاوتی دارد.

موج فشار می تواند در طول خط لوله حرکت کند، در تغییرات هندسه لوله، شیرها، مخازن، خم ها یا انتهای خط لوله منعکس شود و با امواج فشار دیگر تعامل داشته باشد.

نتیجه می تواند تاریخچه فشاری باشد که به طور قابل توجهی پیچیده تر از "فشار عادی به اضافه یک نوسان" است.

به همین دلیل است که سیستم های لوله معدنی طولانی HDPE نباید فقط از یک مقدار فشار استاتیک انتخاب شوند.

قطر لوله مهم است زیرا سرعت جریان با قطر تغییر می کند. برای سرعت جریان یکسان، قطر داخلی کوچکتر سرعت آب بالاتری تولید می کند. یک تغییر سریع در آن سرعت می تواند یک رویداد فشار گذرا مهم تری ایجاد کند.

ضخامت دیوار و SDR نیز مهم هستند زیرا هندسه لوله استخراج HDPE بر پاسخ فشار آن تأثیر می گذارد.

راه اندازی پمپ{0}}Up همچنین می تواند تغییرات فشار ایجاد کند

چکش آب به خاموشی اضطراری محدود نمی شود.

پمپی که در مقابل یک خط لوله کامل راه اندازی می شود نیز می تواند یک فشار گذرا ایجاد کند.

این امر در معادنی که پمپ های زهکشی به طور خودکار با توجه به سطح آب کار می کنند اهمیت پیدا می کند.

یک پمپ ممکن است زمانی شروع به کار کند که سامپ به سطح معینی برسد، برای مدتی کار کند و سپس متوقف شود. در طول یک روز عادی، لوله استخراج HDPE ممکن است چرخه های فشار زیادی را تجربه کند.

تغییرات فشار فردی ممکن است به اندازه کافی بزرگ نباشد که باعث خرابی فوری شود.

مسئله مهمتر تکرار است.

تغییر فشار مکرر بار خستگی است. راهنمای PE100 این بارگذاری چرخه‌ای را از یک رویداد موجی متمایز می‌کند و خاطرنشان می‌کند که فرکانس و دامنه چرخه‌های فشار فاکتورهای مهمی هستند.

بنابراین، الگوی عملکرد معدن به اندازه فشار اسمی پمپ اهمیت دارد.

پارامترهای لوله استخراج HDPE مربوط به Surge

پارامتر	محدوده / مرجع لوله های معدنی HDPE معمولی
قطر اسمی	DN50–DN1200
کلاس فشار	PN1.0–PN10
طول استاندارد	9 m / 12 m
PE100 MRS	10 مگاپاسکال
استحکام کششی PE100 در تسلیم	تقریباً. 23 مگاپاسکال
ازدیاد طول PE100 در هنگام شکست	>600%
مدول الاستیسیته بلند مدت PE100-	تقریباً. 200 مگاپاسکال
نسبت پواسون	تقریباً. 0.45
ضریب هازن-ویلیامز	تقریباً. 150–155
کولبروک{0}}زبری سفید	تقریباً. 0.00152 میلی‌متر

مقادیر PE100 در بالا مقادیر مرجع مواد هستند نه جایگزینی برای داده های محصول تایید شده سازنده.

برای یک پروژه استخراج واقعی، کلاس PN انتخاب شده و ضخامت دیوار باید با حداکثر فشار عملیاتی، دما، فشار گذرا و شرایط نصب مطابقت داشته باشد.

info-400-300

لوله معدن HDPE کجا بیشتر در معرض دید قرار دارد؟

افزایش فشار لزوماً شرایط مکانیکی یکسانی را در همه جای خط لوله ایجاد نمی کند.

بخش تخلیه پمپ می تواند تغییرات فشار سریع را تجربه کند. مکان های دریچه می توانند شرایط گذرای موضعی ایجاد کنند. تغییر در ارتفاع می تواند بر فشار استاتیک تأثیر بگذارد. مقاطع عمودی طولانی همچنین می توانند فشار هیدرولیکی قابل توجهی را به دلیل اختلاف ارتفاع ایجاد کنند.

اتصالات مستحق توجه ویژه هستند.

اتصال فلنج، شیر یا پمپ، تغییر موضعی در سفتی و هندسه ایجاد می کند. لوله استخراج مستقیم HDPE می تواند متفاوت از مونتاژ اتصال تغییر شکل دهد.

بنابراین، تجزیه و تحلیل افزایش فشار باید همراه با طراحی اتصال در نظر گرفته شود نه اینکه لوله را به عنوان یک جزء جدا شده در نظر بگیریم.

خریداران چگونه باید لوله استخراج HDPE را برای زهکشی ارزیابی کنند؟

یک مشخصات خرید که فقط بر اساس "لوله HDPE، PN10" است، ممکن است شرایط عملیاتی کامل را توصیف نکند.

برای خط لوله زهکشی معدن، تامین کننده باید DN مورد نیاز، فشار عملیاتی نرمال، حداکثر فشار، نرخ جریان پمپ، فرکانس شروع/توقف پمپ، طول خط لوله و مشخصات ارتفاع را بداند.

تفاوت بین فشار کاری معمولی و حداکثر فشار گذرا اهمیت ویژه ای دارد.

به عنوان مثال، یک پمپ معمولاً ممکن است در فشاری بسیار کمتر از کلاس فشار اسمی کار کند، اما خاموش شدن سریع می تواند به طور موقت فشار را افزایش دهد. بنابراین انتخاب لوله باید پوشش کامل فشار را در نظر بگیرد.

راهنمای طراحی PE{0}} حداکثر فشار عملیاتی را به استحکام مواد، SDR و ضریب سرویس قابل اعمال مرتبط می‌کند و نشان می‌دهد که چرا هندسه لوله و شرایط عملیاتی را نمی‌توان از درجه فشار جدا کرد.

نتیجه گیری

چکش آب یک مشکل هیدرولیکی انتزاعی برای یک لوله معدنی HDPE نیست.

این یک شرایط عملیاتی واقعی است که توسط پمپ ها و شیرهایی که زهکشی معدن را کنترل می کنند ایجاد می شود.

هنگامی که یک پمپ متوقف می شود، یک شیر بسته می شود یا سرعت آب به سرعت تغییر می کند، فشار داخل خط لوله می تواند به طور موقت از فشار کاری معمولی خود بالاتر رود. در یک خط لوله زهکشی معدن طولانی، موج فشار حاصل می تواند از بخش بزرگی از لوله HDPE عبور کند.

انعطاف پذیری PE100 نحوه پاسخ لوله به این بارگذاری گذرا را تغییر می دهد، در حالی که DN، ضخامت دیواره، SDR و کلاس فشار ظرفیت ساختاری لوله را تعیین می کند.

به همین دلیل، انتخاب لوله معدنی HDPE برای زهکشی معدن باید نه تنها بر اساس فشار استاتیک باشد. سیکل پمپاژ واقعی و شرایط فشار گذرا نیز باید در نظر گرفته شود، مخصوصاً برای سیستم‌های زهکشی در فواصل طولانی با عملکرد مکرر پمپ.

برای خریداران معدن، مشخصات کلیدی صرفاً فشار چاپ شده روی لوله نیست. این است که آیا سیستم کامل لوله استخراج HDPE می تواند سابقه فشار ایجاد شده توسط عملیات زهکشی واقعی معدن را مدیریت کند یا خیر.

درخواست نقل قول لوله HDPE

مرحله	فرآیند	جزئیات
1	ارسال الزامات	DN، فشار، متوسط، دمای کاری و کاربرد
2	تایید مشخصات	نوع لوله، درجه مواد، درجه فشار، ضخامت دیوار/SDR و اتصال
3	نقل قول	قیمت، زمان تحویل، بسته بندی و شرایط حمل و نقل
4	سفارش و تولید	قرارداد، پرداخت و تولید
5	بازرسی و تحویل	بازرسی کیفیت و حمل و نقل