بخشی از مقاله
چکیده
بروز اتفاقات در خطوط انتقال به عنوان اصلی ترین جزء انتقال میعانات نفتی، گازی و آب با توجه به هزینه های اقتصادی و اجتماعی آن حائز اهمیت است. با توجه به این که تنها کمی بیش از 20 درصد از خطوط انتقال ایران بالای 30 سال عمر دارند، میزان بروز اتفاقات آنها در مقایسه با اتفاقات لوله های انتقال در کشورهای توسعه یافته که به طور متوسط بیش از 50 سال عمر دارند، بسیار بیشتر است.
با توجه به اینکه بسیاری از خطوط انتقال اجرا شده در کشور در معرض اتفاقات هستند، مهندسی مجدد خطوط انتقال اجرا شده به پیشگیری از اتفاقات نابهنگام و مقاوم سازی خط انتقال کمک موثری می کند. انجام آزمایشهای آزمایشگاهی و برجا به منظور شناسایی وضعیت پروفیل ژئوتکنیکی خاک محل اجرا، رعایت استانداردهای کیفی تولید لولهها، آگاهی از علل بروز اتفاقات در خطوط انتقال، به کار گیری روش های صحیح لولهگذاری و رعایت ملاحظات هیدرولیکی حاکم بر جریان تحت فشار منجر به کاهش اتفاقات می گردد.
لذا در این مقاله ضمن ارائه روشی کاربردی جهت مهندسی مجدد خطوط انتقال با تکیه بر نتایج مطالعات ژئوتکنیکی و همچنین داشته های فنی موجود در داخل کشور، به ارائه روشهای عملی مهندسی مجدد در قالب خط انتقالی با آمار بروز اتفاقات بالا پرداخته می شود.
-1 مقدمه
بروز اتفاقات خطوط انتقال در ایران نسبت به کشورهای توسعه یافته به مراتب بالاتر است. در حالی که متوسط عمر لولههای چدنی و آزبست خطوط انتقال در کشورهای توسعه یافته بیش از 60 سال است بسیاری از خطوط لوله در ایران بخصوص در بخش انتقال آب، حداکثر دارای 25 سال عمر مفید می باشند.
عدم انجام مطالعات ژئوتکنیک مناسب، اجرای نامناسب بستر خاک واقع در زیر خطوط، کیفیت نامطلوب موارد اولیه مورد استفاده در ساخت لوله، کیفیت نامناسب تولید، نصب و نگهداری نادرست لوله ها و مسائل هیدرولیکی جریان از جمله دلایل ایجاد اختلال در خطوط انتقالهستند.
بروز مشکلات، مخصوصاً در خطوط انتقال آب به عنوان تأمین کننده حیاتی ترین نیاز شهرها و با توجه به هزینه های سنگین و مشکلات فراوان ناشی از اتفاقات خطوط انتقال آب حائز اهمیت است. لذا در این پروژه سعی شده ضمن بررسی عوامل مختلف تاثیر گذار در بروز اتفاقات، به صورت کاربردی در پروژه ای با مشکل اتفاقات زیاد انجام شود. لذا خط انتقال اصلی آبرسانی شهر گناباد که دچار اتفاقات متعدد می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است.
این خط انتقال به طول 90 کیلومتر توسط چهار ایستگاه پمپاژ و لوله های چدنی با قطر 500 میلی متر آب را انتقال می دهد. دبی بهره برداری حداکثر 122 لیتر بر ثانیه و میزان بروز اتفاقات در آن با وجود عمر هشت ساله پروژه بالاست. در این طرح، بازه ای از خط انتقال که بیشترین اتفاقات را داشته مورد بررسی قرار گرفته است. این بازه از ایستگاه پمپاژ بیمرغ - ایستگاه شماره - 1 تا ایستگاه پمپاژ سید آباد - ایستگاه پمپاژ شماره - 2 با اختلاف ارتفاع 105 متر را شامل می شود
در حد فاصل ایستگاه شماره - 1 - و - 2 - یک مخزن ضربه گیر یکطرفه به حجم 100 متر مکعب قرار دارد. ایستگاه پمپاژ شماره - 1 - دارای چهار الکتروپمپ فشار قوی مدل WKL 125/6 و قدرت پمپ 160KW می باشد و در آن از دو مخزن ضربه گیر تحت فشار به مجموع حجم 20 مترمکعب، شیرهای یکطرفه اهرم وزنه ای و شیر اطمینان سایز 300 میلی متر برای مقابله با ضربه قوچ استفاده شده است. در ادامه به صورت مرحله به مرحله این خط انتقال با هدف بررسی عوامل ایجاد اتفاقات مورد بررسی قرار می گیرد.
-2 مشاهدات میدانی
برای بررسی یک خط انتقال اجرا شده، پس از جمع آوری کلیه گزارشهای ژئوتکنیک، نقشه های ازبیلت و سایر نقشه ها و گزارش فنی مربوطه بایستی بازدیدهای میدانی از محدوده اجرای خط انتقال صورت گیرد. هدف از بازدیدهای میدانی، ابتدا آشنایی با محیط اجرای پروژه، وضعیت توپوگرافی و ژئوتکنیکی منطقه و سپس مشاهدات مهندسی وضعیت موجود خط انتقال می باشد. در بازدید های میدانی، نقاطی که پیش از این بروز اتفاقات در آن ها گزارش شده حتما بایستی بازدید و وضعیت فنی خط لوله در آن نقطه ها بررسی شود. همچنین چنانچه باقیمانده لوله های اتفاق داده در انبار یا محل بروز اتفاق موجود باشد، بررسی نحوه بروز شکست در آن ها به مشخص شدن نوع اتفاق کمک می کند.
شکل -1 پروفیل خط انتقال در بازه بررسی شده و میزان و محل بروز اتفاقات گزارش شده طی یکسال اخیر
-1-2 گونه های مختلف شکست لوله های انتقال
ترکیدگی لوله ناشی از خوردگی لوله یا وارد آمدن فشارهای بیش از حد به لوله به دلیل مواردی نظیر نشست خاک میباشد. در بررسی اتفاقات خطوط انتقال، نحوه شکست لوله ها از جمله عوامل موثر در تشخیص علت اتفاقات است. شکست خطوط لوله شکل های مختلفی دارد:
شکست حلقوی - محیطی -
شکست طولی - شکافی -
شکست در محل اتصالات
شکست در محل سوراخ ها و حفره های ناشی از خوردگی یا ناهمگنی لوله
شکست محیطی نشان می دهد تنش های کششی محوری بالا به لوله وارد شده است. کاهش دمای خاک پیرامون لوله و عبور جریان سیال از لوله باعث انقباض محوری لوله می شود. از آنجایی که لوله های مدفون در خاک به علت مقاومت اصطکاکی بین پروفیل خاک و لوله، مهار شده اند و قادر به جابجایی نیستند، تنش های محوری در لوله ایجاد می شود. مقاومت اصطکاکی بین لوله و خاک نیز به علل مختلفی از جمله افزایش بار عمود وارد بر لوله ناشی از یخ زدن خاک و افزایش پارامترهای مقاومت برشی خاک نظیر زاویه اصطکاک می تواند در طی زمان افرایش یابد
شکل -2 شکست حلقوی - محیطی - در لوله انتقال آب
فشارهای انتقالی مثبت و منفی در طول لوله ممکن است باعث آسیب دیدن لوله به خصوص در نقاط ضعیف تر آن شوند - شکل . - 3 احتمال بروز این حالت به خصوص در لوله های انتقال آب در نواحی سردسیر بالاست. هر چند علل بروز اتفاقات در نقاط مختلف متفاوت است، به طور متوسط %70 علت بروز اتفاقات مربوط به شکست حلقوی است. %30 باقیمانده ناشی از شکست های طولی، اتصالات لوله ها و سایر موارد است
شکست طولی لوله ها به علت وارد آمدن تنش های محیطی به جدار داخلی لوله یا بروز خمیدگی در سطح لوله ایجاد می شوند. یکی از علل بروز تنش های محیطی و بروز شکست های طولی، یخ زدن سیال داخل لوله و افزایش حجم آن است. فشارهای انتقالی - ضربه قوچ - نیز از جمله عوامل ایجاد تنش های محیطی در لوله هستند. بررسی لوله های اتفاق داده خط انتقال گناباد نشان می دهد اغلب شکست لوله ها حلقوی بوده و شکست طولی گزارش نشده است.
لذا به صورت ابتدایی می توان عملکرد ابزار کنترل ضربه قوچ را تایید کرد هر چند نیاز به بررسی دقیق هیدرولیکی جریان نیز می باشد که در ادامه به آن پرداخته شده است. با توجه به اینکه خط لوله در منطقه گرمسیری واقع شده و اغلب اتفاقات نیز در فصول غیر سرد روی داده است شکست حلقه ای این لوله ها نشان دهنده احتمال ضعف لوله ها در بستر سازی یا کیفیت لوله ها می باشد.
