В.Г. Крец, А.В. Рудаченко, В.А. Шмурыгин
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ
Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим
центром высшего профессионального образования
для межвузовского использования в качестве учебного пособия
для студентов, обучающихся по направлению подготовки
130500 «Нефтегазовое дело», специальностям 130501 «Проектирование,
сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»,
130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
Издательство
Томского политехнического университета
2013
УДК 622.692.4.05(075.8)
ББК 39.7-5я73
К80
Крец В.Г.
К80
Машины и оборудование газонефтепроводов: учебное пособие / В.Г. Крец, А.В. Рудаченко, В.А. Шмурыгин; Томский политехнический университет. <...> ISBN 978-5-4387-0297-9
В пособии изложены принципы действия и рассмотрены современные
конструкции специальных машин для строительства и ремонта магистральных
и нефтегазопромысловых трубопроводов: траншейных экскаваторов, траншеезасыпателей, машин для разработки траншей на обводненных и заболоченных
участках трассы, для укладки трубопроводов при строительстве переходов под
дорогами, реками и прочими преградами. <...> В данном пособии приведены сведения о машинах и оборудовании
газонефтепроводов: машины транспортные и для землеройных работ,
грузоподъемно-монтажные машины и оборудование, средства очистки
и изоляции трубопроводов, машины для сооружения переходов трубопроводов траншейным и бестраншейным способом под искусственными
и естественными преградами, средства для разработки траншей на заболоченных и обводненных участках, машины и оборудование для очистки внутренней полости трубопроводов и их испытания: насосы, компрессоры, арматура трубопроводов, машины для свайных работ и бурения взрывных скважин, мобильные ремонтные базы, оборудование для
обеспечения экологической безопасности нефтегазопроводов, оборудование быта, средства пожаротушения, энергетическое <...>
Машины_и_оборудование_газонефтепроводов.pdf
УДК 622.692.4.05(075.8)
ББК 39.7-5я73
К80
Крец В.Г.
К80
Машины и оборудование газонефтепроводов: учебное пособие
/ В.Г. Крец, А.В. Рудаченко, В.А. Шмурыгин; Томский политехнический
университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2013. – 376 с.
ISBN 978-5-4387-0297-9
В пособии изложены принципы действия и рассмотрены современные
конструкции специальных машин для строительства и ремонта магистральных
и нефтегазопромысловых трубопроводов: траншейных экскаваторов, траншеезасыпателей,
машин для разработки траншей на обводненных и заболоченных
участках трассы, для укладки трубопроводов при строительстве переходов под
дорогами, реками и прочими преградами. Дана методика расчета производительности
машин при выполнении различных технологических операций.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению
131000 «Нефтегазовое дело», а также может быть использовано учащимися
техникумов, слушателями нефтяного профиля и при подготовке рабочих
по профессии «линейный трубопроводчик» и др.
УДК 622.692.4.05(075.8)
ББК 39.7-5я73
Рецензенты
Кандидат технических наук,
инженер ПО «Эксплуатация магистральных газопроводов»
ООО «Томсктрансгаз»
А.В. Герасимов
Доктор технических наук, профессор ТГАСУ
В.Г. Ананин
ISBN 978-5-4387-0297-9
© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2013
© Крец В.Г., Рудаченко А.В.,
Шмурыгин В.А., 2013
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2013
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 11
1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МАШИН
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ ......................... 12
1.1. Классификация машин для строительства
магистральных трубопроводов .............................................................. 12
1.1.1. Понятие о машине ....................................................................... 12
1.1.2. Общая классификация машин .................................................... 12
1.1.3. Основные требования, предъявляемые к машинам ................. 14
1.1.4. Основные технико-эксплуатационные параметры машины ... 15
1.2. Основные элементы машин
при строительстве и ремонте трубопроводов ...................................... 29
1.2.1. Рама ............................................................................................... 30
1.2.2. Силовая установка ...................................................................... 30
1.2.3. Движитель .................................................................................... 30
1.2.4. Рабочее оборудование ................................................................ 35
1.2.5. Системы управления ................................................................... 36
1.2.6. Кабина, облицовочные панели и кожухи ................................. 37
1.2.7. Типы трансмиссий ...................................................................... 37
1.2.8. Рулевые системы ......................................................................... 37
1.2.9. Гидравлические и пневматические силовые установки .......... 38
Контрольные задания ...................................................................................... 40
Список литературы .......................................................................................... 40
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ГРУНТАХ И МЕТОДАХ ИХ РАЗРУШЕНИЯ .............................................. 42
2.1. Термины и определения ......................................................................... 42
2.2. Оценка прочности и трудности разработки грунтов ........................... 42
2.3. Основные способы разрушения грунтов .............................................. 44
Контрольные задания ...................................................................................... 45
Список литературы .......................................................................................... 45
3. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ ....................................................................... 46
3.1. Погрузочно-разгрузочные и транспортные работы ............................ 46
3.2. Тракторы и автомобили ............................................................................ 51
3.2.1. Грузовые автомобили ................................................................. 53
3.2.2. Тракторы ...................................................................................... 55
3.2.3. Пневмоколесные тягачи ............................................................. 57
3
Стр.3
3.3. Трубовозы ................................................................................................ 58
3.4. Плетевозы ................................................................................................ 60
3.5. Саморазгружающиеся плетевозы .......................................................... 62
3.6. Снегоболотоходы .................................................................................... 65
Контрольные задания ...................................................................................... 67
Список литературы .......................................................................................... 67
4. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ
И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ .................................................................. 68
4.1. Земляные работы ..................................................................................... 69
4.2. Бульдозеры .............................................................................................. 73
4.2.1. Конструкции бульдозеров .......................................................... 75
4.2.2. Производительность бульдозера при резании
и разрушении ............................................................................... 76
4.3. Кусторезы ................................................................................................ 77
4.3.1. Конструкции кусторезов ............................................................ 77
4.4. Корчеватели ............................................................................................. 79
4.4.1. Конструкции корчевателей ........................................................ 79
4.5. Рыхлители ................................................................................................ 80
4.6. Скреперы .................................................................................................. 81
4.7. Машины циклического действия
для разработки траншей и котлованов ................................................. 85
4.7.1. Общие сведения об одноковшовых
универсальных экскаваторах ..................................................... 85
4.7.2. Экскаваторы с телескопическим рабочим
оборудованием (экскаваторы-планировщики) ......................... 90
4.8. Машины непрерывного действия для разработки траншей ............... 92
4.8.1. Обзор и классификация машин непрерывного действия ........ 92
4.8.2. Конструкция основных агрегатов роторного
траншейного экскаватора ........................................................... 94
4.8.3. Вскрышные экскаваторы ............................................................ 98
4.9. Машины для очистки траншей от снега ............................................... 99
4.9.1. Оборудование к драглайну для очистки траншей (ОТ) .......... 99
4.9.2. Траншейный снегоочиститель роторного типа ...................... 100
4.10. Машины для засыпки траншей ........................................................... 100
4.10.1. Классификация машин для засыпки траншей ........................ 100
4.10.2. Скребковый траншеезасыпатель ............................................. 101
4.10.3. Шнековый траншеезасыпатель ................................................ 102
4.10.4. Роторный траншеезасыпатель ................................................. 102
4.10.5. Экскаваторы-трубозаглубители для укладки
трубопроводов бесподъемным способом ............................... 103
4
Стр.4
4.10.6. Машина послойной разработки грунта (МПРГ-1) ................ 105
4.10.7. Машина для вскрытия трубопроводов (МВТ) ....................... 106
4.10.8. Машина подкапывающая роторная МПР (МПР-1) ............... 107
4.10.9. Подкапывающие машины МПТ (МПА) ................................. 108
4.10.10. Подкопочные машины МП .................................................... 110
4.10.11. Подбивочная машина (МП) ................................................... 112
4.11. Машины и оборудование для уплотнения грунтов ........................... 112
Контрольные задания .................................................................................... 114
Список литературы ........................................................................................ 115
5. ГРУЗОПОДЪЕМНО-МОНТАЖНЫЕ МАШИНЫ
И ОБОРУДОВАНИЕ ......................................................................................... 116
5.1. Строительные краны и их основные параметры ............................... 116
5.2. Башенные краны ................................................................................... 120
5.3. Стреловые самоходные краны ............................................................. 122
5.4. Краны гусеничные ................................................................................ 123
5.5. Трубоукладчики .................................................................................... 125
5.5.1. Конструкции трубоукладчиков ................................................. 128
5.5.2. Строительные подвески и устройства ...................................... 134
5.5.2.1. Подвески троллейные .................................................... 134
5.5.2.2. Троллейные подвески на авиашинах ........................... 134
5.5.2.3. Подвески троллейные роликоканатные ....................... 135
5.5.2.4. Троллейные подвески-опоры типа ТПО ...................... 135
5.5.2.5. Захваты клещевые автоматические .............................. 136
5.5.2.6. Полотенца мягкие .......................................................... 137
5.5.2.7. Траверсы ......................................................................... 138
5.5.2.8. Стропы кольцевые ......................................................... 139
5.6. Машины для гнутья труб ..................................................................... 140
Заключение ..................................................................................................... 146
Контрольные задания .................................................................................... 146
Список литературы ........................................................................................ 147
6. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ОЧИСТКИ И ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ ................................... 148
6.1. Очистные машины ................................................................................ 150
6.1.1. Назначение и классификация очистных машин .................... 150
6.1.2. Рабочие инструменты трубоочистных машин ....................... 153
6.1.3. Машины для очистки в комплекте с ручными
приспособлениями .................................................................... 156
6.2. Изоляционные машины ........................................................................ 157
6.2.1. Назначение и общее устройство изоляционных машин ....... 157
6.2.2. Изолировочно-очистные комбайны [3] ................................... 158
6.2.3. Самоходные изоляционные машины [3] ................................. 159
5
Стр.5
6.2.4. Технологические линии для изоляции труб ........................... 160
6.2.5. Контейнер для подогрева рулонных материалов КПП321 ...... 161
Заключение ..................................................................................................... 163
Контрольные задания .................................................................................... 163
Список литературы ........................................................................................ 163
7. МАШИНЫ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ
ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ ТРАНШЕЙНЫМ
И БЕСТРАНШЕЙНЫМ СПОСОБОМ ............................................................. 165
7.1. Оборудование для бестраншейной прокладки
трубопроводов под водными преградами
методом наклонно-направленного бурения (ННБ) ........................... 166
7.2. Машины для подводно-технических работ ........................................ 168
7.2.1. Машины для производства земляных работ .......................... 170
7.2.2. Подводные трубозаглубители .................................................. 176
7.2.3. Оборудование для укладки трубопроводов
на дно водоемов ......................................................................... 177
7.2.4. Суда-трубоукладчики ............................................................... 180
Заключение ..................................................................................................... 181
Контрольные задания .................................................................................... 182
Список литературы ........................................................................................ 182
8. МАШИНЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТРАНШЕЙ
НА ЗАБОЛОЧЕННЫХ И ОБВОДНЕННЫХ
УЧАСТКАХ ТРАССЫ ....................................................................................... 184
8.1. Канатно-скреперные установки ........................................................... 184
8.2. Конструкции и применение экскаваторов
с сильно развитой опорной поверхностью ......................................... 187
8.3. Оборудование и способы, применяемые
при закреплении магистральных трубопроводов .............................. 189
Контрольные задания .................................................................................... 191
Список литературы ........................................................................................ 191
9. МАШИНЫ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ
ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ ПОД ДОРОГАМИ ................................. 192
9.1. Общие сведения о бестраншейных
способах прокладки трубопроводов.
Назначение, область их применения и выбор .................................... 193
9.2. Прокладка труб способом продавливания ......................................... 199
9.3. Прокладка труб способом горизонтального бурения ....................... 200
9.4. Щитовая проходка тоннелей и коллекторов ...................................... 202
Контрольные задания .................................................................................... 203
Список литературы ........................................................................................ 203
6
Стр.6
10. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ
И ИСПЫТАНИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ .................................................. 204
10.1. Устройства для очистки внутренней полости трубопроводов ......... 204
10.1.1. Устройства для очистки полости и удаления воды ............... 205
10.1.2. Очистные поршни ..................................................................... 207
10.1.3. Поршни-разделители ................................................................ 212
10.1.4. Скребки, поршни ....................................................................... 214
10.2. Компрессорные установки ................................................................... 214
10.3. Машины для гидравлического испытания трубопроводов .............. 216
10.3.1. Классификация и общее устройство ....................................... 216
10.3.2. Наполнительные агрегаты ........................................................ 216
10.3.3. Опрессовочные агрегаты .......................................................... 219
Контрольные задания .................................................................................... 219
Список литературы ........................................................................................ 219
11. НАСОСЫ ...................................................................................................... 221
11.1. Основные сведения о насосах .............................................................. 221
11.2. Принцип работы центробежных насосов ........................................... 224
11.3. Насос погружной центробежный с гидроприводом НЦПГ-180 ...... 224
11.4. Основные и подпорные центробежные насосы
для магистральных трубопроводов ..................................................... 225
11.5. Характеристики магистральных насосов ........................................... 231
11.6. Совместная работа турбомашин .......................................................... 233
11.7. Регулирование турбомашин ................................................................. 235
Контрольные задания .................................................................................... 236
Список литературы ........................................................................................ 237
12. КОМПРЕССОРЫ ......................................................................................... 238
12.1. Классификация компрессоров ............................................................. 238
12.2. Компрессорные машины и оборудование .......................................... 240
12.3. Поршневые компрессоры ..................................................................... 240
12.4. Мембранные компрессоры .................................................................. 243
12.5. Роторные компрессоры ........................................................................ 243
12.6. Турбокомпрессоры ............................................................................... 244
Контрольные задания .................................................................................... 246
Список литературы ........................................................................................ 246
13. АРМАТУРА ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ .................................................... 247
13.1. Основные термины и определения ..................................................... 247
13.2. Классификация арматуры .................................................................... 248
13.3. Запорная арматура ................................................................................ 251
7
Стр.7
13.3.1. Задвижки .................................................................................... 252
13.3.2. Вентили ...................................................................................... 254
13.3.3. Краны ......................................................................................... 255
13.3.4. Дисковые поворотные затворы ................................................ 258
13.3.5. Регулирующие заслонки ........................................................... 258
13.4. Приводы запорной трубопроводной арматуры ................................. 260
13.5. Размещение запорной арматуры на трубопроводах .......................... 260
13.6. Предохранительная и защитная арматура .......................................... 261
13.6.1. Обратные клапаны .................................................................... 261
13.6.2. Предохранительные клапаны .................................................. 261
Контрольные задания .................................................................................... 263
Список литературы ........................................................................................ 263
14. МАШИНЫ ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ И СКВАЖИН
ПОД ЗАРЯДЫ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ .................................................... 264
14.1. Бурильные машины .............................................................................. 264
14.2. Перфораторы ......................................................................................... 265
14.3. Станки ударно-канатного бурения ...................................................... 266
14.3.1. Мотосверла (мотобуры) ........................................................... 267
14.4. Применение зарядов [7] ....................................................................... 267
Контрольные задания .................................................................................... 268
Список литературы ........................................................................................ 268
15. МАШИНЫ ДЛЯ СВАЙНЫХ РАБОТ ........................................................ 270
15.1. Характеристика свайных работ ........................................................... 271
15.1.1. Погружение забивных свай ...................................................... 271
15.1.2. Технология бурения .................................................................. 272
15.2. Машины для свайных работ ................................................................ 274
15.2.1. Копры свайные .......................................................................... 274
15.2.2. Молоты дизельные .................................................................... 276
15.2.3. Свае- и шпунтовыдергиватели ................................................ 276
15.2.4. Бурильно-крановые машины ................................................... 277
15.2.5. Бурильно-сваебойные машины
БМ-811, БМ-831, БМ-833 ......................................................... 278
Заключение ..................................................................................................... 279
Контрольные задания .................................................................................... 279
Список литературы ........................................................................................ 279
16. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ ....................................................................... 281
16.1. Источники загрязнения окружающей среды ..................................... 283
16.2. Защита атмосферы ................................................................................ 283
8
Стр.8
16.3. Рекультивация земель ........................................................................... 285
16.4. Оценка технических средств для обеспечения
экологической безопасности при трубопроводном транспорте ....... 289
16.5. Оборудование и средства для обеспечения экологической
безопасности нефтегазопроводов ........................................................ 291
16.6. Ликвидация аварий на подводных переходах .................................... 296
Заключение ..................................................................................................... 305
Контрольные задания .................................................................................... 305
Список литературы ........................................................................................ 306
17. ОБОРУДОВАНИЕ БЫТА В УСЛОВИЯХ ТРАССЫ ............................... 307
Контрольные задания .................................................................................... 310
Список литературы ........................................................................................ 310
18. ПЕРЕДВИЖНЫЕ МОБИЛЬНЫЕ РЕМОНТНЫЕ БАЗЫ ......................... 311
18.1. Область применения и состав мобильных ремонтных баз ............... 311
18.2. Трубосварочные комплексы ................................................................ 314
18.3. Линия подачи труб для контроля сварных швов
к БТС-142В и БТС-145 ......................................................................... 314
Контрольные задания .................................................................................... 315
Список литературы ........................................................................................ 315
19. СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ ............................................................ 316
19.1. Виды пожаротушения для различных объектов нефтяных
месторождений (по данным «ТомскНИПИнефть») .......................... 316
19.2. Пожарные автомобили ......................................................................... 318
19.2.1. Автоцистерны пожарные ......................................................... 320
19.2.2. Автомобили пожарные насосные ............................................ 320
19.2.3. Автомобили пожарные рукавные ............................................ 321
19.2.4. Автоподъемники пожарные ..................................................... 321
19.2.5. Автолестницы пожарные ......................................................... 322
19.3. Генераторы пены ................................................................................... 322
19.3.1. Генераторы пены высоконапорные ......................................... 322
19.3.2. Генераторы пены средней кратности стационарные ............. 323
19.3.3. Генераторы пены высокой кратности стационарные ............ 323
19.4. Мембрана разрывная ............................................................................ 323
19.5. Бак-дозатор пожарный ......................................................................... 324
19.6. Мотопомпы пожарные .......................................................................... 324
19.7. Щит пожарный ...................................................................................... 325
19.8. Огнетушители ....................................................................................... 325
Контрольные задания и задания ................................................................... 327
Список литературы ........................................................................................ 327
9
Стр.9
20. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И CВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ..................... 329
20.1. Автономные электростанции ............................................................... 329
20.2. Сварочные агрегаты ............................................................................. 331
Контрольные задания .................................................................................... 335
Список литературы ........................................................................................ 335
21. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ
И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ................................................. 336
21.1. Понятие о подстанции .......................................................................... 336
21.2. Понятие распределительного устройства и его классификация ...... 337
21.2.1. Открытые распределительные устройства ............................. 337
21.2.2. Закрытые распределительные устройства .............................. 337
21.3. Комплексные трансформаторные подстанции
внутренней установки .......................................................................... 338
Заключение ..................................................................................................... 338
Контрольные задания .................................................................................... 339
Список литературы ........................................................................................ 339
ПРИЛОЖЕНИЕ .................................................................................................. 340
10
Стр.10