Строительство магистрального трубопровода

• Введение
• 1. Назначение и принцип действия трубоукладчиков
• 2. Характеристики и индексы трубоукладчиков
• 3. Устройство трубоукладчиков
• 4. Отечественные заводы по выпуску трубоукладчиков
• 4.1 Переоборудование в трубоукладчики
• Заключение
• Список источников

Опускание трубопровода в траншею — непростая операция, не зря для ее выполнения была разработана специальная машина — трубоукладчик. Долгая практика показала, что ни мобильные краны, ни другие подъемно-транспортные машины не могут полноценно заменить трубоукладчик на этой работе.

Первый отечественный кран-трубоукладчик был создан в 1934 г. Однако до Великой Отечественной войны краны-трубоукладчики в нашей стране фактически не выпускали.

Несмотря на широкое применение кранов-трубоукладчиков в строительстве различного профиля, их совершенствуют в основном для сооружения магистральных трубопроводов, поскольку эта операция является технологически самой сложной.

Поскольку трубоукладчики обычно работают в отдаленных районах с тяжелыми условиями, для них очень важны надежность и безотказность, т. е. высокий коэффициент использования, так как отказ машины во время напряженных строительных работ грозит огромными потерями времени и финансов.

В последние годы китайские компании Shantui, LiuGong, XCMG, PengPu и др. вышли с подобным оборудованием на рынки Африки, Азии и Восточной Европы.

Более 50% выпускаемых в последние годы отечественных трубоукладчиков относятся к классу грузоподъемности 26−27 т. Поэтому в общем объеме импортируемых в страну трубоукладчиков основную долю (до 70−80%) составляют машины более тяжелых классов грузоподъемности 90−92 т.

При сооружении линейной части магистрального трубопровода трубоукладчики передвигаются по бездорожью, что предъявляет высокие требования к их проходимости, определяемой совокупностью ряда показателей: среднего давления на грунт, дорожного просвета и тяговой характеристики.

1. Назначение и принцип действия трубоукладчиков

Автомобили трубоукладчики — это спецтехника, которая предназначена для разнообразных подъемно-транспортных работ. Например, для прокладки трубопроводной магистрали в нефтяной или газовой промышленности, или же для коммунальных нужд. У такой спецтехники главными рабочими компонентами являются приводной механизм, лебедка, боковая стрела и гидравлический противовес. Выпускаемыми сейчас автомобилями для укладки труб легко управлять, т.к. они обладают повышенной эргономичностью, так же данные машины устойчивы в момент проведения работ. Их можно без труда использовать даже в самых неблагоприятных погодных условиях.

Трубоукладчик — это особый вид спецтехники, который используется для сопровождения изоляционного и очистного транспорта, укладки плетей труб в траншею, для поддержки трубопровода во время сварочных работ, а так же для выполнения самых разных подъемных, транспортных работ при строительстве трубопроводов. Кран трубоукладчик представляет собой самоходный агрегат на гусеничном или колесном ходу. Основными рабочими движениями трубоукладчика является подъем, фиксирование груза и опускание, а также перемещение крана с грузом и изменение величины вылета стрелы.

Обычно, для укладки длинных трубопроводных систем используется как минимум два трубоукладчика. Конечно же, нагрузка при работах будет распределяться между ними и будет зависеть от величины прогиба будущего трубопровода, массы, разницы в уровне его подвеса, ну и, конечно же, рельефа окружающей среды.

Подъем и опускание (изменение вылета) стрелы (рис 1.1.) с гибкой подвеской осуществляются стреловой лебедкой 12 через полиспаст 11, с жесткой подвеской — одним или двумя гидроцилиндрами двойного действия 9. К оголовку стрелы прикреплена подвесная обойма 7, которая совместно с крюковой подвеской 8 и грузовым канатом образует грузовой полиспаст. Способ подвески стрелы определяет конструкцию лебедки трубоукладчика. При гибкой подвеске стрелы лебедка имеет два барабана — стреловой и грузовой. Гидравлический привод механизма изменения вылета стрелы позволяет выполнять лебедки 4 однобарабанными, предназначенными только для подъема-опускания груза.

Рис. 1.1 Гусеничные краны-трубоукладчики: а — с жесткой подвеской стрелы; б — то же, с гибкой.

Для увеличения грузовой устойчивости крана-трубоукладчика при работе с правой стороны машины, как правило, располагается контргруз с изменяемым вылетом. Откидывание и возврат (изменение вылета) контргруза производятся, как правило, гидроцилиндром двойного действия, что позволяет фиксировать контргруз в любом промежуточном положении. Механизм откидывания контргруза 2 включает стрелу 1 и гидроцилиндр 3.

2. Характеристики и индексы трубоукладчиков

Основные характеристики трубоукладчиков:

грузоподъемность — способность выполнять подъемные работы с грузами, на которые рассчитан трубоукладчик;

номинальная масса оборудования;

длина стрелы и вылет грузового крюка (удаление от опоры рычага вертикальной линии действия нагрузки);

установленная мощность двигателя;

грузовая устойчивость или способность трубоукладчика противостоять опрокидыванию от действия внешних нагрузок;

величина максимального давления на грунт, определяемая для наихудшего варианта работы оборудования — потери устойчивости — когда трубоукладчик в процессе эксплуатации опирается только на одну гусеницу;

скорость передвижения трубоукладчика и др.

Основными параметрами кранов-трубоукладчиков являются момент устойчивости и грузоподъемность.

Индекс трубоукладчиков включает буквенную и цифровую части. Первые две буквы индекса ТГ обозначают трубоукладчик гусеничный, ТК — трубоукладчик колесный. Первые цифры обозначают грузоподъемность трубоукладчика (в т), последняя — порядковый номер данной модели. После цифр в индексе могут стоять буквы, обозначающие очередную модернизацию (А, Б, В,.) и климатическое исполнение машины (ХЛ — северное, Т — тропическое). Например, индексом ТГ-124А обозначен трубоукладчик грузоподъемностью 12 т, четвертой модели, прошедший первую модернизацию.

3. Устройство трубоукладчиков

Особенности устройства кранов-трубоукладчиков. Конструкция этих кранов учитывает то, что при прокладке магистральных трубопроводов основная нагрузка приходится на одну их боковую сторону, что определило их конструктивное исполнение как стреловых самоходных грузоподъемных машин без поворотной части с боковым расположением стрелы. Ходовая часть современных кранов-трубоукладчиков может быть двух типов: гусеничная и пневмоколесная.

Трубоукладчики на гусеничном ходу, наиболее распространенные (рис. 2.1), состоят из базового шасси и установленного на нем грузоподъемного оборудования, включающего лебедку — 6, раму — 5, противовес — 8, стрелу — 4, подвеску крюка — 1, подвесную — 2 и стреловую — 3 обоймы, гидросистему — 7.

Рис. 2.1 Принципиальная схема устройства крана-трубоукладчика

Современные краны-трубоукладчики. Сейчас на строительстве трубопроводов используются различные виды кранов-трубоукладчиков, конструкции которых и технические характеристики приведены ниже.

Краны-трубоукладчики ТГ-61 и ТГ-62 предназначены для укладки в траншею трубопроводов, сопровождения очистных и изоляционных машин, выполнения различных подъемно-транспортных операций при строительстве трубопроводов диаметром до 426 мм и могут быть использованы на аналогичных работах (в пределах их технической характеристики) при сооружении трубопроводов больших диаметров. Эти машины имеют преимущества перед ранее выпускавшимся трубоукладчиком Т-614.

Краны-трубоукладчики ТГ-61 и ТГ-62 смонтированы на специальных гусеничных шасси, в которые входят силовая установка, трансмиссия и кабина трактора ДТ-75Р-СЗ, специальная гусеничная тележка с жесткой подвеской опорных катков от трактора Т-130, уширенной колеей, удлиненной базой и дополнительными бортовыми редукторами. Привод грузоподъемного оборудования гидравлический (от трех насосов НШ-46, установленных на редукторе отбора мощности). Два насоса предназначены для привода грузового барабана, а один — для стрелового. Лебедка трубоукладчиков одновальная, двухбарабанная с независимым приводом каждого барабана от своего цилиндрического трехступенчатого редуктора, что обеспечивает возможность совмещения любых операций крюком и стрелой. На трубоукладчиках установлены следующие приборы безопасности: указатель грузового момента, визуальный указатель фактической нагрузки на крюке, автоматический выключатель подъема стрелы, указатель грузоподъемности и вылета крюка, устройство для освобождения крюка от нагрузки при выходе из строя привода, автоматический сигнализатор опасного напряжения. Кран-трубоукладчик ТГ-62 является модификацией трубоукладчика ТГ-61 и отличается от последнего уширенным траком гусениц. Эта машина имеет пониженное среднее давление на грунт и предназначена для прокладки трубопроводов на грунтах с пониженной несущей способностью. По проходимости трубоукладчик ТГ-62 не имеет аналогов ни в отечественной, ни в мировой практике.

Трактора трубоукладчиков ТГ-61 и ТГ-62 состоят из двух частей: силовой установки и трансмиссии трактора ДТ-75Р-СЗ; специальной гусеничной тележки, включающей сварную раму, на которой смонтированы дополнительные бортовые редукторы, опорные и поддерживающие катки, натяжные колеса с механизмом натяжения. Силовая установка и трансмиссия трактора ДТ-75Р-СЗ состоит из двигателя, муфты сцепления, карданной передачи, реверс-редуктора, коробки перемены передач и механизмов заднего моста. На тракторе установлен дизель СМД-14МГ — четырехтактный, четырехцилиндровый, рядный двигатель жидкостного охлаждения с непосредственным вспрыском топлива в камеру в поршне. Коробка передач механическая, четырехходовая, семиступенчатая с подвижными шестернями и блокировкой механизма переключения передач. Она обеспечивает семь скоростей переднего и одну скорость заднего хода. При включенном реверс-редукторе число скоростей заднего хода увеличивается до семи.

Кабина такая же, как на тракторе ДТ-75Р-СЗ. Незначительные доработки увеличивают площадь остекления. Для улучшения обзорности фронта работ сиденье и механизмы управления базовым трактором перенесены влево (по ходу машины).

Гидравлические системы кранов-трубоукладчиков ТГ-61 и ТГ-62 предназначены для привода грузового и стрелового барабанов лебедки. Отличительная особенность гидравлической системы — оригинальная конструкция тормозного клапана, установленного в подсистеме привода грузового барабана. Обычно по такой схеме тормозные клапаны регулируют на давление, которое равно давлению, создаваемому массой максимального груза на входе в тормозной клапан при его опускании (тормоз выключен). Следовательно, при опускании меньших грузов или отсутствии нагрузки насосы должны создавать давление, равное разнице между давлением настройки тормозного клапана и давлением, создаваемым массой опускаемого груза, т. е. давление, создаваемое насосом, обратно пропорционально величине опускаемого груза: чем меньше нагрузка на крюке при его опускании, тем выше давление насоса. Это приводит к интенсивному нагреву жидкости и требует установки гидробаков увеличенной вместимости.

В тормозных клапанах, установленных в подсистеме привода грузового барабана трубоукладчиков ТГ-61 и ТГ-62, давление, создаваемое насосами при опускании крюка, не зависит от нагрузки на крюке и составляет 1−1,2 МПа. Лебедка трубоукладчиков ТГ-61 и ТГ-62 используется для подъема, опускания и изменения вылета крюка. Она состоит из двух установленных на оси барабанов (грузового и стрелового) и двух редукторов, один из которых предназначен для привода грузового барабана, второй — для привода стрелового барабана. Корпуса редукторов жестко связаны между собой осью барабанов и двумя специальными стяжками. Отличительные особенности лебедки — компактность и простота изготовления.

Компактность обеспечивается установкой гидромоторов между редукторами, корпуса которых не имеют разъемов в горизонтальной плоскости. По аналогичной конструктивной схеме промышленностью освоен выпуск широко используемых на практике кранов-трубоукладчиков Т-3560М, ТГ-201 и Т0−1224Г (рис. 2.2, 2.3 и 2.4), отличающихся повышенными показателями грузоподъемности, момента устойчивости, вылета крюка и высоты его подъема (см. табл. 21.118).

Рис. 2.2 Кран-трубоукладчик Т-3560М: 1 — грузовая стрела, 2 — двигатель 3 — лебедка, 4 — контргруз, 5 — верхняя рама, 6 — ходовое устройство, 7 — силовая передача, 8 — механизм отбора мощности

Рис. 2.3 Кран-трубоукладчик ТГ-201

Рис. 21.78. Кран-трубоукладчик ТО-1224Г

4. Отечественные заводы по выпуску трубоукладчиков

ОАО «Промтрактор» — ЧЕТРА в 2007 г. выпустило тяжелый трубоукладчик мод. ЧЕТРА ТГ511 (CHETRA HEAVY 511). Предлагаются три модификации машины (базовая, с тяговой лебедкой и с дополнительной опорой). Трансмиссия гидромеханическая с электрогидравлическим управлением джойстиками, гидрораспределитель и гидромотор Bosch Rexroth, новый прибор безопасности ОНК-160. Кабина оснащается отопителем Eberspecher. Гидросистема позволяет выполнять движения стрелы и крюка независимо друг от друга. Как заявляется, расчетный ресурс подшипников составляет 20 000 моточасов, установлены дополнительные топливные фильтры Fleetgard. Лебедки с двухрядным планетарным редуктором с постоянно замкнутым фрикционным тормозом.

Остальные трубоукладчики ЧЕТРА за последние годы обновлены, и теперь выпускаются модели второго поколения. Электронная система управления оснащена джойстиками, в конструкции используются комплектующие ведущих компаний Германии, Великобритании и США. Установлена новая лебедка с двухрядным планетарным редуктором и постоянно замкнутым фрикционным тормозом, более простая и надежная.

" ЧТЗ-Уралтрак" модернизировал в последние годы свои трубоукладчики мод. ТР12 и ТР20 под укладку труб диаметром 720 и 1020 мм. Машины теперь строятся на базе тракторов Т170 и могут оснащаться на выбор гидростатическим или механическим приводом. Усилена ходовая часть, появилась новая более удобная кабина. Как сообщается, благодаря новому двигателю эти машины могут работать кроме дизтоплива на бензине, керосине и газовом конденсате. Следует заметить, что некоторые специалисты придерживаются мнения о том, трубоукладчики ЧТЗ хороши для работы в основном на ровной местности, а на уклонах отмечаются частые случаи опрокидывания.

ООО «Берёзовский ремонтно-механический завод» (БРМЗ) начинал разработку новой модели тяжелого трубоукладчика еще перед кризисом 2008 г., а завершил ее в 2011;2012 гг. Мод. ТБГ-90 создана на базе китайского бульдозера PengPu PD-320Y-0, близкого «родственника» бульдозеров Komatsu. ТБГ-90 предназначен для работы с трубами диаметром более 50 дюймов (1420 мм). Управление ходом рычажное, рабочим оборудованием — электрогидравлическое, джойстиком, система итальянского производства. Лебедки сдвоенные, планетарные, в общем корпусе, с усиленными постоянно замкнутыми дисковыми тормозами. Гидросистема обеспечивает независимое управление движениями стрелы и крюка, а также их торможение при остановке двигателя.

В феврале 2011 г. на ООО «ДСТ-Урал» началось производство нового легкого трубоукладчика ТГ20.32 BDF (ТБГ), предназначенного для работы с трубами диаметра от 300 до 800 мм. После испытаний в условиях реальной эксплуатации машину несколько модернизировали — оснастили планетарными лебедками с гидроприводом, укомплектованным компонентами производства Bosch-Rexroth (Германия) и итальянской компании. По желанию покупателя лебедку оборудуют и механическим приводом. Трансмиссия может быть механической либо гидростатической с бесступенчатым изменением скорости.

4.1 Переоборудование в трубоукладчики

Многие компании предлагают переоборудование с помощью машинокомплекта обычного гусеничного бульдозера в трубоукладчик с боковой стрелой. Компании, выполняющие подобное переоборудование, сертифицируются и гарантируют качество своей работы. Как утверждается, грузоподъемность переоборудованных машин соответствует грузоподъемности оригинальных трубоукладчиков аналогичного класса.

Заключение

Таким образом, отечественное машиностроение предлагает довольно широкий выбор трубоукладчиков на базе тракторов Челябинского и Чебоксарского тракторных заводов, а также импортных моделей. При этом заказчик волен выбирать машину, прежде всего, в зависимости от требуемой грузоподъемности, но и с учетом предпочтений. На рынке представлены проверенные поколениями челябинские трубоукладчики с огромной ремонтной базой. По другую сторону более продвинутые и сложные, но менее ремонтопригодные изделия «Промтрактора». Промежуточное решение — испытанная челябинская база в сочетании с современным трубоукладочным оборудованием БРМЗ. Кроме того, Березовский завод готов оснастить импортный трактор трубоукладочным оборудованием с типовой А-образной трубой, а также отечественную или импортную базу оригинальной стрелой-опорой. Трубоукладчики Михневского завода — это нишевое решение, ориентированное на заказчиков из Центрального региона с невысокими требованиями к грузоподъемности.

трубоукладчик строительство магистральный трубопровод

Список источников

1. Справочник мастера строительно-монтажных работ. Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов: учебно-практическое пособие / Под ред.В. А. Иванова. — Москва: Инфра-Инженерия, 2007. — 830 с.

2. Краны-трубоукладчики: [Электронный ресурс] // - информационная система по строительной технике — «Строй-Техника. Ру». URL: http://stroy-technics.ru/krany-truboukladchiki/. (Дата обращения: 21.04.2015).