Nowoczesne systemy sterowania i kontroli, stosowane

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Nowoczesne systemy sterowania i kontroli, stosowane"

Wacława Mucha
7 lat temu
Przeglądów:

Hydrauliczne złącze rur przeciskowych Nowoczesne systemy sterowania i kontroli, stosowane w technologii mikrotunelowania pozwalają na wbudowywanie odcinków przewodów podziemnych zakrzywionych w

1 Hydrauliczne złącze rur przeciskowych Nowoczesne systemy sterowania i kontroli, stosowane w technologii mikrotunelowania pozwalają na wbudowywanie odcinków przewodów podziemnych zakrzywionych w planie (prowadzonych po łuku) i o coraz większej długości. Eliminuje to konieczność wykonywania komór pośrednich w miejscach załamań trasy przewodu, skracając czas realizacji i ograniczając koszty budowy. Jednakże bardzo newralgicznym miejscem dla realizacji wbudowywania przewodów w technologii mikrotunelowania o znacznych długościach i jednocześnie zakrzywionych w planie, są połączenia pomiędzy rurami przeciskowymi. W realizacjach takich, na pewnym etapie robót, siła przeciskowa nie jest przyłożona w osi wbudowywanych rur, a na pewnym mimośrodzie. Oznacza to, że obciążenie nie jest rozłożone równomiernie na całym przekroju przeciskanej rury, część rury od strony przyłożenia siły jest znacznie bardziej obciążona. Koncentracja obciążeń, a co za tym idzie, koncentracja naprężeń w rurze, może powodować uszkodzenia rur, począwszy od odprysków, poprzez pęknięcia aż do całkowitego zniszczenia rury. Mając na względzie powyższe zagadnienia, firmy Jackcontrol AG oraz VMT opracowały hydrauliczne złącze rur przeciskowych. Budowa złącza i elementy systemu Połączenie takie składa się z przewodów z płynem hydraulicznym, pracujących na zasadzie naczyń połączonych, ułożonych pierścieniowo na końcu rury przeciskowej (na powierzchni dociskowej) od strony stalowego pierścienia prowadzącego (fot. 1). Złącza hydrauliczne są montowane na czołach rur za pomocą kawałków pianki polistyrenowej przyklejanej do czoła rury. Montaż złączy jest zazwyczaj wykonywany przez pracowników na miejscu budowy, tuż przed instalacją rury. W złączu umieszczone są czujniki ciśnienia i odkształcenia rejestrujące ciśnienie płynu hydraulicznego w przewodzie złącza oraz jego deformację w danych punktach. Pomierzone wartości ciśnienia i odkształceń są przesyłane przewodem transmisji danych do systemu monitorowania, gdzie są zapisywane i przetwarzane przez odpowiednie programy komputerowe. Hydraulicznym przewodom połączenia nadaje się pierwotną deformację (przed przyłożeniem siły przecisku) w celu zmniejszenia ciśnienia w ich wnętrzu. Pierwotna deformacja zapewnia również większą Monitor Alarm Zapis danych Transfer danych Łącze przesyłu danych Komputer centralny Moduł kontrolny Rys. 1. Schemat ogólny systemu monitorowania w czasie rzeczywistym [1] Fot. 1. Widok złącza hydraulicznego umieszczonego w rurze przeciskowej od strony stalowego pierścienia prowadzącego [1] Czujniki powierzchnię kontaktową przekazywania siły. Złącza, oprócz sił osiowych, generowanych przez siłę przecisku, przenoszą również siły ścinające, wywołane np. momentem obrotowym głowicy mikrotunelowej. Wielkość ciśnienia płynu hydraulicznego wewnątrz przedr inż. Agata Zwierzchowska, Leszek Pałys Politechnika Świętokrzyska 44

2 artykuł sonsorowany 43

Fot. 2. Wbudowany segment rury z ciśnieniomierzem i trzema tensometrami [1] Fot. 3.

Deformacja przewodu zależy od miejsca przyłożenia siły przecisku względem danego punktu oraz jej wielkości.

Wielkości te są obliczane w czasie rzeczywistym przecisku na podstawie przesyłanych danych z czujników i są porównywane z dopuszczalnymi, obliczonymi w projekcie.

1) tak, aby mógł przedsięwziąć odpowiednie kroki i nie dopuścić do uszkodzenia przeciskanego rurociągu.

3 Fot. 2. Wbudowany segment rury z ciśnieniomierzem i trzema tensometrami [1] Fot. 3. Jednostka kontrolna (po prawej) wraz z jednostką sterującą (po lewej) [1] wodów złącza zależy od wielkości przyłożonej siły przecisku, przekazywanej z jednej rury na drugą. Deformacja przewodu zależy od miejsca przyłożenia siły przecisku względem danego punktu oraz jej wielkości. Toteż na podstawie ciśnienia płynu hydraulicznego oraz deformacji przewodów można obliczyć wielkość obciążeń działających w danym punkcie na przeciskaną rurę jak również naprężenia. Wielkości te są obliczane w czasie rzeczywistym przecisku na podstawie przesyłanych danych z czujników i są porównywane z dopuszczalnymi, obliczonymi w projekcie. W razie jakiegokolwiek zagrożenia przekroczenia dopuszczalnych naprężeń w rurze operator jest informowany przez system monitorowania (rys. 1) tak, aby mógł przedsięwziąć odpowiednie kroki i nie dopuścić do uszkodzenia przeciskanego rurociągu. Każda jednostka zawiera trzy czujniki (tensometry), które mierzą szerokość szczeliny oraz ciśnieniomierz, który mierzy ciśnienie w złączach hydraulicznych (fot. 2). Uzyskany przy pomocy czujników sygnał analogowy Fot. 4. Pojazd do prac wewnątrz przewodu [1] jest przekształcony w informacje cyfrowe i przesyłany przez łącze z mikrotunelu do jednostki sterującej. Czujniki są zasilane przez osobny obwód, mają niewielkie wymiary, a także są odporne na działanie wody oraz wstrząsów. Mogą pracować w zakresie temperatur od -20 C do +50 C. Instalowane są pod specjalnymi stalowymi osłonami, chroniącymi je przed uszkodzeniami mechanicznymi. W przypadku braku zasilania uruchamiane jest zasilanie bateryjne, co pozwala na ciągłe zapisywanie danych. Przesyłanie danych z czujników odbywa się poprzez przewód transmisji danych, prowadzony wzdłuż wbudowywanego mikrotunelu. Jednostka kontrolna (fot. 3) umiesz- Fot. 5. Złącze typu P nieusuwalne [1] czona jest w pyło-szczelnej, stalowej obudowie o wymiarach ok. 600 x 600 x 250 mm. Jej główną funkcją jest zapisywanie danych, ich transmisja przez modem GSM, monitorowanie pracy w czasie rzeczywistym, alarmowanie serwisu w przypadku wystąpienia przekroczenia wartości dopuszczalnej lub nieprawidłowego działania sprzętu. Jednostka kontrolna musi być lokalizowana w pomieszczeniu o temperaturze powyżej 0 C, zazwyczaj jest ustawiana w kontenerze sterowniczym. Dla zwiększenia efektywności działania, jednostka kontrolna powinna być umieszczona jak najbliżej jednostki sterującej, tak, aby operator mógł obserwować ekran podczas przeciskania rur. Rodzaje stosowanych złączy Złącza hydrauliczne produkowane są zarówno jako usuwalne, jak i takie, które pozostają pomiędzy złączem rur na stałe. Złącza typu R usuwalne, są demontowane (z wnętrza rurociągu) po wbudowaniu całego odcinka przewodu i mogą być ponownie wykorzystane. Po usunięciu złączy hydraulicznych pojawia się otwarta luka w kształcie pierścienia (szerokość ok mm). W zależności od wymagań 45

4 rury / mikrotunelowanie 47

może być ona wypełniona w sposób sztywny, np. zaprawą lub materiałem odkształcalnym, np. pianką PU. W niektórych przypadkach szczelina może pozostać niewypełniona. Złącza typu P nieusuwalne (fot.

5 może być ona wypełniona w sposób sztywny, np. zaprawą lub materiałem odkształcalnym, np. pianką PU. W niektórych przypadkach szczelina może pozostać niewypełniona. Złącza typu P nieusuwalne (fot. 5), zostają pomiędzy rurami jako stałe uszczelnienie złączy rurociągu, gwarantując szczelność na całym obwodzie. Można uszczelniać je dodatkowo, np. za pomocą wstrzykiwanej zaprawy hydrofilowej, pęczniejącej w kontakcie z wodą lub innych. Dla uzyskania większej szczelności węże hydrauliczne złączy są całkowicie deformowane przez stację przeciskową przy jednoczesnym otwarciu ich króćców. Aby dodatkowo uszczelnić złącze, wykonywane są zastrzyki iniekcyjne w pierścienie między czoła rur przy użyciu materiału pęczniejącego (rys. 2). Demontaż złączy oraz ich uszczelnianie wykonywane jest zazwyczaj przy użyciu specjalnego pojazdu, przedstawionego na fot. 4. Pierwsze próby złącza hydraulicznego odbyły się w roku Do tej pory wbudowano ponad 25 przewodów podziemnych z zastosowaniem tych złączy o łącznej długości ponad 5 km. Średnica wewnętrzna wbudowanych przewodów wahała się od 1000 mm do 2500 mm. Najmniejszy promień krzywizny wbudowanego odcinka przewodu wynosił 110 m. Wbudowany przewód z zastosowaniem złączy hydraulicznych przedstawiono na fot. 6. Podsumowanie Stosowanie systemu złączy hydraulicznych oraz systemu monitorowania umożliwia stałą kontrolę wartości i rozkładu siły przecisku w poszczególnych złączach rur. Wpływa to na zwiększenie prędkości przecisku. Użycie złączy hydraulicznych umożliwia wykorzystanie mniejszej liczby pośrednich stacji przeciskowych. Wbudowywanie przewodów z zastosowaniem nowego typu złączy zapewnia większe bezpieczeństwo przecisku (wczesne ostrzeganie o uszkodzeniach dzięki stałemu monitorowaniu sił), a także umożliwia wykrywanie potencjalnych uszkodzeń w postaci pęknięć, zarysowań powierzchni połączeń rur. System złączy hydraulicznych umożliwia ponadto trzykrotne zmniejszenie promienia krzywizny wbudowywanego rurociągu w porównaniu z połączeniami konwencjonalnymi. Literarura [1] Materiały informacyjne firmy Jackcontrol AG [2] Trümpi-Althaus S., Seilert A.: The Key Joint, part I, Trenchless World, April 2008, p ; part II, Trenchless World, May 2008, p Rys. 2. Złącze hydrauliczne typu P sposób uszczelnienia [1] Fot. 6. Wbudowany rurociąg z zastosowaniem złączy hydraulicznych [1] 46

Podobne dokumenty

Bogdan Przybyła. Katedra Mechaniki Budowli i Inżynierii Miejskiej Politechniki Wrocławskiej

Bogdan Przybyła. Katedra Mechaniki Budowli i Inżynierii Miejskiej Politechniki Wrocławskiej Projektowanie przewodów w technologii mikrotunelowania i przecisku hydraulicznego z użyciem standardu DWA-A 161 Przykład (za Madryas C., Kuliczkowski A., Tunele wieloprzewodowe. Dawniej i obecnie. Wydawnictwo