1.5: Трубопроводи

Last updated
Save as PDF

Page ID: 103088

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Результати навчання студентів

Прочитавши цю главу, ви повинні мати можливість:

Опишіть різні матеріали та розміри труб
Поясніть гідравліку і як вода рухається по трубах
Визначте причини та результати гідроударів та туберкульозу

Протягом всієї історії розподілу води найважливішою складовою отримання води від джерела до замовника є трубопроводи. Трубопроводи всередині розподільної системи можна розділити на три (3) основні категорії:

Трансмісійні трубопроводи
Розподільні трубопроводи
Обслуговування трубопроводів

Ці три (3) категорії мають дуже чіткі характеристики та використання.

Трансмісійні трубопроводи

Трансмісійні водопровідні магістралі (трубопроводи) є найбільшими по діаметру з трьох. Вони можуть варіюватися від діаметра 16 дюймів до понад 120» в діаметрі залежно від розміру розподільної системи, розташування вихідної води та кількості клієнтів у зоні обслуговування розподільної системи. Менші комунальні підприємства з джерелами постачання, відносно близькими до розподільної системи, мали б труби меншого діаметру, тоді як більші комунікації з джерелом води далі від розподільної системи мали б більший діаметр магістралі передачі. Трансмісійні водопровідні магістралі передають великі обсяги води від джерела до ділянок в межах основної розподільної системи. Їх зазвичай встановлюють без будь-яких інших з'єднань з трубою, поки вона не досягне розподільної системи. Однак в менших розподільних системах можуть бути додаткові труби, підключені до трансмісійної магістралі і можуть бути навіть сервісні з'єднання. Нижче наведено приклад трансмісійної водопровідної магістралі.

Водопровід HEP — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Зображення Джеймса Т М. Товілла ліцензовано відповідно до CC BY-SA 2.0

Розподільні трубопроводи

Розподільна система трубопроводів - це просто та, трубопровід, який розподіляє воду по всій системі розподілу. Діаметри трубопроводів розподільної системи коливаються від 4» до 24», а іноді і більше. Найбільш поширені розміри водопровідних магістралей системи розподілу 8» — 12». Розподільні магістралі підключаються до електромережі передачі, оскільки ці труби входять в систему розподілу. Ці водопровідні магістралі розгалужуються на дороги всередині громад, щоб забезпечити споживачами водопостачання.

Схема підключення електромережі до труби замовника — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Зображення будинку по reveries ліцензується під CC0 1.0 (модифіковано COC OER)

Головна служба

Для того щоб отримати воду з розподільної магістралі замовнику, до розподільної магістралі приєднується сервісна магістраль (бічна). На схемі вище ви можете побачити цю трубу між розподільною магістраллю і чорною крапкою. Чорна точка являє собою лічильник води або точку з'єднання між інфраструктурою водоканалів і трубопроводом замовника. Сервісні бічні, як правило, варіюються в розмірі від 1» до 10» в діаметрі. Більшість бічних житлових служб для однієї сім'ї мають діаметр від 1 до 2», тоді як більші комерційні послуги можуть варіюватися в розмірі до 10» в діаметрі, а іноді навіть більше. Розмір сервісного бічного залежить від обсягу використання води від замовника.

Вибір труб

Є ряд речей, які диктують тип матеріалу труби, яку б вибрати утиліта. Як обговорювалося вище, використання - це те, що утиліти дивляться, щоб визначити матеріал для використання. Інші речі включають стійкість до корозії, гладкість салону, вартість, зручність використання, міцність і місцеві умови (тобто тип грунту).

Матеріали трубопроводів

Існують різні матеріали, що використовуються для водопровідних магістралей. У 1800-х роках аж до початку 1900-х років використовувалися дерев'яні водопровідні магістралі. Деревина була корисним матеріалом, оскільки видовбані дерев'яні колоди не розширювалися, як металеві труби, а товщина забезпечувала ізоляційні властивості. Однак, коли розподільні системи стали більш досконалими і збільшувався тиск, дерев'яні труби були замінені сірими чавунними трубами.

Спадщина дерев'яний сталевий залізний обруч водопровідна труба — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Зображення Джона Ньюкомба ліцензовано відповідно до CC BY 3.0

Сіра чавунна труба (СІП) була простішою у виготовленні. Вони були міцними і забезпечували тривалий термін служби. Одним з головних недоліків цієї труби була її крихкість. Якби труба не була оброблена обережно, вона легко потріскається. Ще одним істотним недоліком була свинцева заливка стиків. Для того щоб правильно з'єднати ділянки труби між собою навколо кожного місця з'єднання заливали розплавлений свинцевий стик.

Трубопровід Акведук Троклі, Хеддон Бенкс — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Зображення Ендрю Кертіса ліцензовано відповідно до CC BY-SA 2.0

Труби з ковкого чавуну

На початку 1970-х років виробничі заводи відійшли від CIP і почали виготовляти труби з ковкого чавуну (DIP). DIP навіть сильніше, ніж CIP, більш універсальний, не крихкий і не використовує жодного свинцю. Єдиним недоліком ДІП є схильність до корозії від агресивних вод і грунту. Для того щоб захистити внутрішню частину ДІП від корозії, їх зазвичай облицьовують цементним розчином. Якщо грунти корозійні, DIP зазвичай загортають в поліетиленові пакети. На зображеннях нижче показані приклади цементного розчину, облицьованого (CML) DIP та DIP, який був «мішкований» перед установкою. DIP зазвичай поставляється в діаметрах 4 «- 64» і зазвичай довжиною 18 '- 20'. Діапазон тиску для DIP становить 150 фунтів на квадратний дюйм до 350 фунтів на квадратний дюйм.

Сталеві труби

Сталева труба використовується для свердловини більше століття. У середині 1800-х років, коли тиск води був високим, сталева труба зазвичай виготовлялася для використання. Хоча сталеві труби можуть бути виготовлені до малих діаметрів (4»), більш поширене використання сталевих труб, коли потрібні великі діаметри. Діаметри сталевих труб коливаються до 120» і навіть більше, якщо це необхідно. Сталева труба легша за вагою, ніж CIP і DIP, і може бути виготовлена для особливих потреб. Деякі з основних недоліків сталевої труби - це як внутрішня, так і зовнішня корозія і потенціал часткового вакууму для руйнування труби.

Азбестоцементні труби

Азбестоцементна труба (ACP) була вперше представлена в США приблизно в 1930 році. Він широко використовувався в районах, де металева труба піддавалася корозії. Класи тиску, як правило, не такі високі, як труби з металу, але вони бувають в діапазонах тиску до 200 фунтів на квадратний дюйм. ACP поставляється лише в діаметрах від 4» до 42», а довжини (10 '- 13') коротші, ніж їх DIP-аналог. АСР не піддається агресивним водам, як металева труба, вона досить легка і має відносно гладку внутрішню поверхню. Він досить крихкий і може тріскатися при неправильному поводженні. Необхідно вжити спеціальних заходів безпеки, щоб запобігти впливу на працівників азбестових волокон.

Полівінілхлорид труби

Полівінілхлоридні труби (ПВХ) були вперше введені приблизно в 1940 році. Довговічність, стійкість до корозії, легка вага та економічність незабаром стали дуже привабливими в галузі гідротехнічних споруд. Оскільки ці труби виготовлені з вінілхлориду, вони повинні бути перевірені та відповідати певним критеріям, щоб забезпечити відсутність шкідливих хімічних речовин вимивання. У деяких випадках труба з ПВХ також може спричинити проблеми зі смаком та запахом. Ще однією бажаною характеристикою трубопроводів з ПВХ є гнучкість. При використанні ПВХ-трубопроводів слід дотримуватися особливої обережності при зберіганні протягом тривалого періоду часу, оскільки пластик сприйнятливий і може пошкодитися від ультрафіолетового світла.

Труба з полівінілхлориду (ПВХ) — Малюнок\(\PageIndex{9}\): Зображення Пем Бровіак ліцензовано відповідно до CC BY-SA 2.0

Перераховані вище труби в основному використовуються для передачі і розподілу трубопроводів. Матеріал, який використовується для обслуговування бічних частин, зазвичай виготовляється з міді або ПВХ. Однак в минулі роки застосовувалися і оцинковані труби. Мідь ковкий і стійкий до корозії, що робить її ідеальним матеріалом для трубопроводів між розподільною магістраллю і точкою з'єднання з замовником. ПВХ також використовується з кращим типом ПВХ є полібутилен, оскільки він не такий гребеневий, як графік 40 або графік 80.

З'єднання трубопроводів

Водопровідні магістралі, як правило, з'єднуються разом з механічними або нажимними з'єднаннями, а іноді і фланцевими з'єднаннями. Тип підключення визначається установкою. Наприклад, надземні трубопровідні установки, такі як в насосних станціях, дуже поширені фланцеві з'єднання. Фланцеве з'єднання забезпечує міцне і гребеневе з'єднання і дозволяє легко розбирати, якщо потрібно видалити ділянку труби або інше пристосування. Фланцеві з'єднання не так поширені в підземних установках, перш за все через відкритих гайок і болтів фланцевих фітингів. Труби, з'єднані нажимними з'єднаннями, виготовляються в стилі «розтруб» і «патрубка». Кінець дзвінка - це більш широкий розкльошений кінець, а патрубок вужчий і конічний. Дивіться приклад нижче.

Труба з полівінілхлориду, що показує патрубки і розтруб кінці — Малюнок\(\PageIndex{10}\): Зображення знаходиться у відкритому доступі

Труби полівінілхлоридні (ПВХ) — Малюнок\(\PageIndex{11}\): Зображення Дуайта Бурдетта ліцензовано відповідно до CC BY 3.0

Кінець розтруба має прокладку всередині, а кінець патрубка «штовхається», щоб зробити з'єднання. Обидва кінці труби перед виконанням з'єднання необхідно ретельно очистити і змастити. Однією з головних проблем при нажимних з'єднаннях є можливість поділу суглобів при певних умовах. Крім того, на схилах необхідно встановлювати натиск на стики з торцем розтруба, зверненим в гору. Це запобіжить вислизання кінця патрубка з розтруба. У деяких випадках, коли потрібна додаткова опора, існують певні обмежувачі, які можна використовувати. Ці типи з'єднань, як правило, дешевше, ніж інші з'єднання, і їх простіше встановити.

Механічні з'єднання, стримані з'єднання та фланцеві з'єднання також використовуються для з'єднання труб та фітингів між собою. Фланцеві з'єднання, як правило, обмежуються надземними установками через потенціал корозії та бруду, що заповнюється навколо болтів.

Прокладка всередині стику — Малюнок\(\PageIndex{12}\): Зображення Mysid знаходиться у відкритому доступі

Водяний магістральний суглоб — Малюнок\(\PageIndex{13}\): Зображення Яна Каппера ліцензовано відповідно до цього CC BY-SA 2.0

Фланцеве з'єднання — Малюнок\(\PageIndex{14}\): Зображення Brandonrush ліцензовано відповідно до CC BY-SA 4.0

Механічні з'єднання схожі на натискні з'єднання. Однак у них є засіб, щоб «замкнути» трубу і фітинги між собою. Стримані з'єднання використовуються з нажимними фітингами і вимагають певного типу обмежувальної системи. Нижче наведено приклад однієї такої стримуючої системи, мега вудилища. Рульові тяги - ще один вид стримуючої системи. Вони допомагають утримувати дві палички труби разом.

Штаб-сержант Джош Крейтцер і штабний сержант Джастін Шарп, обидва призначені до 379-ї експедиційної ескадрильї інженера-будівельника, затягнути гайки на мега вушка вересня 15, 2008. Мега вушка готується як тимчасовий клапан, щоб закрити кінець зламаної водопровідної труби, щоб відновити воду в комплекс Блатчфорд-Престон на нерозкритій авіабазі в Південно-Західній Азії. Прорив водопровідної магістралі за ніч призвів до втрати води для всього комплексу. Інженери наполегливо працюють, повертаючи операції до нормального стану. Сержант Крейтцер, уродженець Фонтану, Каліфорнія, розгорнутий з бази ВПС Маккорд, штат Уош., сержант Sharp, родом з Улісс, штат Пенсільванія, розгорнутий з Scott AFB, Ілл. Обидва тут на підтримку операцій в Іраку та Незмінної Свободи та Спільної оперативної сили Африканського Рогу. (Фото ВПС США від Tech. Сержант Майкл Бокетт/випущений) — Малюнок\(\PageIndex{16}\): Зображення за технікою. Сержант Майкл Бокетт з ВПС США знаходиться у відкритому доступі

Зразки питань

Фланцеві з'єднання трубопроводів дуже поширені ___________.
1. У підземних установках
2. Тільки для каналізаційних систем
3. У надземних установках
4. Жодне з перерахованих вище
Азбестоцементні труби бувають довжини ___________.
1. Довше, ніж DIP
2. Коротше, ніж DIP
3. Те ж саме, що і DIP
4. Все перераховане вище
Трансмісійні водопроводи доставляють ___________.
1. Вода безпосередньо клієнтам
2. Вода до очисних споруд
3. Носіть велику кількість води
4. Вода безпосередньо з сервісних боків
Що з наступного було б правильним замовленням для того, як вода потрапляє до клієнта?
1. Джерело, розподільна магістраль, основна передача, бокова служба
2. Служба бічна, розподільна магістраль, основна передача, джерело
3. Джерело, основна передача, бокова служба, розподільна магістраль
4. Джерело, основна передача, розподільна магістраль, бокова служба
Який з нижчеперелічених матеріалів труб найбільш схильний до руйнування від часткового вакууму?
1. Сталь
2. ПРОВАЛЯТИСЯ
3. Пластикові
4. Бетон