Zavedení

Tlak uvnitř důlního odvodňovacího potrubí je zřídka tak jednoduchý jako jedno pevné číslo.

Těžební potrubí z HDPE může pracovat při relativně stabilním tlaku několik hodin a poté může dojít k rychlé změně, když se čerpadlo spustí, čerpadlo zastaví, ventil změní polohu nebo se změní hladina vody v systému.

Odvodnění hlubinných dolů přidává další faktor.

Výškový rozdíl mezi podzemními čerpacími body a povrchem vytváří statický tlak vody. Čerpání pak přidává tlak nad tento hydraulický stav.

Výsledkem je, že různé části stejného těžebního potrubí z HDPE mohou být vystaveny různým tlakovým podmínkám.

Potrubí v blízkosti dna hluboké vertikální sekce může být vystaveno mnohem vyššímu statickému tlaku než potrubí poblíž místa vypouštění.

Pro kupující v těžebním průmyslu proto nelze tlakový požadavek na těžební potrubí z HDPE určit pouhým pohledem na typový štítek čerpadla.

Je třeba porozumět skutečnému tlaku v potrubí.

Tlak vody se mění s nadmořskou výškou

Tlak vody se zvyšuje s hloubkou kvůli hmotnosti vody nad ní.

Pro vertikální vodní sloupec lze hydrostatický vztah vyjádřit jako:

P=ρghP=\\rho gh

kde PP je hydrostatický tlak, ρ\\rho je hustota vody, gg je gravitační zrychlení a hh je vodní výška.

Vzorec je jednoduchý.

Důležitou součástí těžební trubky z HDPE je to, co se stane, když se výškový rozdíl zvětší.

Důlní drenážní systém může odvádět vodu z hluboké podzemní úrovně směrem k povrchu.

Spodní část potrubí proto může být vystavena značné statické výšce.

Tlak čerpadla a statická výška jsou pak kombinovány ve skutečném operačním systému.

To je důvod, proč specifikace potrubí založená pouze na výtlačném tlaku čerpadla může být zavádějící, pokud se nebere v úvahu výškový profil.

info-400-300

Tlak není všude stejný

Dlouhá těžební trubka z HDPE není vystavena jednomu rovnoměrnému tlaku.

Podél potrubí se mění tlak.

Tlak na čerpací stanici závisí na čerpadle a místních podmínkách.

Jak se voda pohybuje nahoru, nadmořská výška spotřebovává hydraulickou hlavu.

Dostupný tlak dále podél potrubí se proto mění.

Pokud potrubí výrazně stoupá, spodní úseky mohou být vystaveny vyššímu tlaku.

To je důležité při výběru tlakové třídy.

Trubka, která je vhodná pro jeden úsek, nemusí být nutně vhodná pro jiný, pokud jsou tlakové podmínky podstatně odlišné.

V mnoha důlních odvodňovacích systémech však použití více tlakových tříd podél jedné trasy nemusí být praktické. Před specifikací těžební trubky z HDPE je proto třeba zvážit úplný profil tlaku.

Vnitřní tlak Mírně změní tvar potrubí

Když tlak vody uvnitř HDPE těžební trubky stoupne, stěna trubky je vytlačena ven.

Průměr se mírně zvětší.

Stěna je také vystavena obvodovému namáhání.

Když tlak klesne, potrubí se vrátí zpět do svých předchozích rozměrů.

U tuhé trubky je tato deformace relativně malá.

HDPE se chová jinak, protože polyethylen je pružnější.

Referenční data PE100 udávají dlouhodobý -modul přibližně 200 MPa a Poissonův poměr přibližně 0,45.

Tyto vlastnosti ovlivňují, jak HDPE důlní potrubí reaguje na změny vnitřního tlaku.

Potrubí nezůstává při změnách tlaku absolutně rozměrově pevné.

Odpovídá.

Tato odezva je součástí normálního chování HDPE trubky.

Proč normální provozní tlak nestačí

Důlní odvodňovací systém může mít normální provozní tlak například několik MPa.

To je užitečná informace, ale nemusí nutně představovat maximální tlak, kterému je HDPE těžební potrubí vystaveno.

Může se spustit čerpadlo.

Ventil se může zavřít.

Průtok se může změnit.

Tlak se může dočasně pohybovat nad ustálenou provozní hodnotou.

To je stejný důvod, proč je třeba vodní ráz posuzovat odděleně od normálního tlaku.

Pokyny PE100+ identifikují provoz čerpadla a provoz ventilu jako potenciální příčiny tlakového rázu a doporučují analýzu rázů tam, kde jsou významné přechodné podmínky.

Proto je třeba těžební potrubí z HDPE hodnotit podle tlakové obálky spíše než podle jednoho ustáleného měření.

Odvodnění hlubinných dolů vytváří jiný tlakový problém

Zvažte podzemní čerpací stanici ve značné hloubce.

Potrubí stoupá z podzemní úrovně směrem k povrchu.

Čerpadlo musí překonat výškový rozdíl.

Tlak vytváří samotný vodní sloupec.

To znamená, že spodní část systému může být vystavena značnému vnitřnímu tlaku, i když průtok není extrémně vysoký.

To je jeden z důvodů, proč důlní odvodňovací systémy často vyžadují tlakové-těžební potrubí z HDPE spíše než běžné nízkotlaké-odtokové potrubí.

Potrubí není vybíráno pouze podle množství vody, které nese.

Vybírá se pro tlak vytvořený pohybem této vody dolem.

Tlak v potrubí a průtoková kapacita se liší

Tento rozdíl lze snadno přehlédnout.

Velká těžební trubka z HDPE může přenášet vysoký průtok při provozu s relativně nízkou ztrátou třením.

Menší potrubí může vyžadovat větší hydraulickou hlavu pro stejný průtok.

Ale ani jedno z tvrzení nám neříká, zda stěna potrubí odolá systémovému tlaku.

Průtok silně závisí na vnitřním průměru a hydraulickém odporu.

Tlaková kapacita závisí na síle materiálu, tloušťce stěny, SDR, teplotě a konstrukčních podmínkách.

Tyto dva spolu souvisí prostřednictvím fyzické geometrie potrubí, ale nemají stejnou vlastnost.

To je důvod, proč specifikace důlního potrubí potřebuje jak průměr, tak třídu tlaku.

Teplota Mění tlakovou kapacitu

Při diskuzi o tlaku v těžebním potrubí z HDPE by neměla být ignorována teplota.

Referenční vlastnosti PE100 jsou obecně založeny na definovaných testovacích podmínkách.

Jak teplota stoupá, polyetylen se stává méně tuhým a jeho přípustný dlouhodobý-tlakový výkon se může snižovat.

Pokyny PE100+ poznamenávají, že snížení tlaku může být vyžadováno při zvýšených teplotách v závislosti na příslušné normě.

Pro odvodňování podzemních dolů může teplota vody zůstat relativně stabilní.

Povrchová potrubí mohou mít mnohem širší teplotní rozsah.

Dlouhá těžební trubka z HDPE vystavená přímému slunečnímu záření může dosahovat teplot výrazně odlišných od okolní vody nebo půdy.

Specifikace tlaku proto musí odpovídat skutečnému rozsahu provozních teplot.

Co se stane, když tlak náhle klesne?

Snížení tlaku je další podmínkou, která si zaslouží pozornost.

Pokud se čerpadlo zastaví nebo se podmínky průtoku rychle změní, vnitřní tlak může klesnout.

V závislosti na systému může tlak v určitých úsecích klesnout pod atmosférický tlak.

Nyní se změní směr načítání.

Namísto toho, aby se voda tlačila směrem ven proti stěně potrubí, může být důležitější vnější tlak.

Pokud podzemní voda obklopuje zakopané těžební potrubí z HDPE, zatímco vnitřní tlak výrazně klesá, potrubí může být vystaveno vnějšímu tlaku.

To spojuje kolísání tlaku s odolností proti vzpěru.

Potrubí proto musí vydržet jak vysoký vnitřní tlak, tak i opačný stav, kdy je vnitřní podpora snížena.

Parametry těžebního potrubí HDPE pro výběr tlaku

Parametr	Typický rozsah / reference
Jmenovitý průměr	DN50–DN1200
Tlaková třída	PN1,0–PN10
Standardní délka	9 m / 12 m
PE100 MRS	10 MPa
Pevnost v tahu při kluzu	Přibližně. 23 MPa
Prodloužení při přetržení	>600%
Dlouhodobý-modul	Přibližně. 200 MPa
Poissonův poměr	Přibližně. 0.45
Koeficient tepelné roztažnosti	Přibližně . 1.3 × 10⁻⁴ / stupeň
Hazen-Williamsův koeficient	Přibližně . 150–155

Toto jsou referenční vlastnosti PE100. Skutečná tlaková třída a přípustný provozní tlak konkrétní těžební trubky z HDPE by měly být převzaty z její certifikované specifikace produktu a příslušné konstrukční normy.

Tlaková třída a SDR

U trubky PE100 je SDR přímo spojena s tloušťkou stěny vzhledem k vnějšímu průměru.

Nižší SDR znamená silnější stěnu.

Vyšší SDR znamená tenčí stěnu.

Referenční návrhová data PE100+ udávají typické hodnoty maximálního provozního tlaku za specifikovaných předpokladů, které ilustrují vztah mezi SDR a tlakovou kapacitou.

Pro kupujícího kanalizačního důlního díla je to užitečnější než prosté žádat o „tlukostěnnou trubku“.

Tlaková třída by měla být jasně definována.

Pokud systém vyžaduje PN10, geometrie potrubí musí odpovídat příslušné specifikaci PN10.

Pokud je požadavek na tlak nižší, může jiný SDR poskytnout větší vnitřní průměr při stejném vnějším průměru.

To může zlepšit hydraulickou kapacitu.

Tlak a průtok jsou opět propojeny skutečnou geometrií potrubí.

info-400-300

Čerpací stanice je součástí tlakového prostředí potrubí

Těžební potrubí HDPE by nemělo být hodnoceno nezávisle na čerpací stanici.

Čerpadlo určuje, jak se vytváří tlak.

Ventily určují, jak se může tlak měnit.

Výškový profil určuje, jak velká statická výška existuje.

Průměr potrubí určuje, jak velké hydraulické ztráty nastanou.

Stěna potrubí určuje, jak potrubí obsahuje výsledný tlak.

Tyto komponenty tvoří jeden systém.

To je zvláště důležité v blízkosti výtlaku čerpadla.

První část těžebního potrubí z HDPE může zaznamenat rychlé změny tlaku, když se čerpadlo spustí nebo zastaví.

Potrubí dále po proudu může zaznamenat stejnou tlakovou vlnu v jiném čase a s jinými místními tlakovými podmínkami.

Proto je třeba dlouhé odvodňovací potrubí z dolů považovat za kompletní systémy.

Jaké informace by měl kupující poskytnout?

Při požadavku na těžební potrubí z HDPE pro odvodňování dolů je výběr mnohem spolehlivější díky několika informacím.

Požadované DN je nutné.

Je nutný normální provozní tlak.

Ještě důležitější je maximální tlak.

Požadovaný průtok je nutný pro kontrolu hydraulické kapacity.

Délka potrubí a výškový rozdíl ukazují příslušnou hydraulickou hlavu.

Podmínky spuštění a zastavení čerpadla pomáhají identifikovat možný přechodný tlak.

Na způsobu instalace záleží, protože na zakopané potrubí může působit vnější tlak půdy a spodní vody.

Měla by být známa také provozní teplota, zejména u potrubí s exponovaným povrchem.

Tyto detaily umožňují, aby potrubí bylo přizpůsobeno skutečnému dolu, spíše než výběr z jednoho tlakového čísla.

Závěr

Tlak uvnitř HDPE těžební trubky nemusí být nutně konstantní.

Odvodnění hlubinných dolů může kvůli nadmořské výšce vytvořit značnou statickou hlavu.

Čerpadla zvyšují provozní tlak.

Vypnutí ventilů a čerpadel může vytvořit přechodný tlak.

Teplota může změnit přípustný tlakový výkon PE materiálu.

Náhlé snížení tlaku může dokonce změnit problém z vnitřního tlaku na vnější tlak.

U důlních trubek PE100 jsou součástí tlakového návrhu MRS, SDR, tloušťka stěny a provozní teplota.

To je důvod, proč by důlní drenážní potrubí nemělo být vybíráno pouze na základě požadavku na velikost DN nebo podle normálního tlaku čerpadla.

Potrubí musí být přizpůsobeno kompletnímu tlakovému prostředí.

Pro kupujícího v oblasti těžby proto užitečná specifikace není jednoduše:

"HDPE potrubí pro důlní odvodnění."

Jedná se o potrubí s definovanýmDN, tlaková třída, tloušťka stěny nebo SDR, požadavek na průtok a provozní stav.

Jakmile jsou tyto podmínky jasné, může být těžební potrubí z HDPE vybráno jako skutečné tlakové potrubí spíše než jednoduše jako plastové potrubí o jmenovitém průměru.

Vyžádejte si cenovou nabídku HDPE potrubí

Krok	Proces	Podrobnosti
1	Odeslat požadavky	DN, tlak, médium, pracovní teplota a aplikace
2	Potvrzení specifikace	Typ trubky, druh materiálu, jmenovitý tlak, tloušťka stěny/SDR a připojení
3	Citát	Cena, dodací lhůta, balení a dodací podmínky
4	Objednávka a výroba	Smlouva, platba a výroba
5	Kontrola a dodání	Kontrola kvality a expedice