8/18/2019 13-42K

1/17

DUŠAN  RODI Ć 

Toplana  A.D. Banja Luka

8/18/2019 13-42K

2/17

O toplani  Toplana Banja Luka  formirana  je  1972.god. sa izvorom 

energije od   14  MW 

 Danas ima ukupni kapacitet  232MW  sa oko  300 toplotnih  podstanica od  kojih  je i  jedna kapaciteta  preko  14MW  , najveć a u bivšoj  Jugoslaviji u svoje vreme

 Zadnji ugrađ eni kotao datira iz  1985.god 

 Ukupna dužina vrelovoda iznosi oko  45km od  č ega najveć i deo spada u cevovod  u betonskom kanalu izolovan mineralnom vunom, a najmenji deo  je izrađ en od  

 predizolovanih cevi. Toplovod   je dugač ak   preko  110km.  Najveć i deo (preko 60%)  je izgrađ en u  periodu od   1970‐ 1976 

 godine.

8/18/2019 13-42K

3/17

O radu  U procesu rekonstrukcije magistralnog  vrelovoda primenjen  je 

proces termi

čkog

 prednaprezanja

 cevovoda

 kako

 bi

 se

 efekat

 dilatacije usled promenljivih temperatura radnog medijuma koji izaziva aksijalne sile kontrolisao bez instalacije elemenata za kompenzaciju. Ovaj proces omogućava sila trenja izmeđ u izolacione obloge i okolnog tla. 

 U radu  je dat primer magistralnog  vrelovoda sistema daljinskog grejanja grada Banja Luke u prvoj fazi njegove rekonstrukcije i osnovni principi funkcionisanja tj. zakonitosti koje dovode do mogućnosti ovakve izvedbe. Cevovod  je sačinjen od cevnih 

elemenata predizolovanih polimernim materijalima nemačkog proizvođača ISOPLUS. Prednost ovakvog načina ugradnje se ogleda u  većoj pouzdanosti (najveći broj kvarova se pojavljuje na U, Z, L kompenzatorima) i manjem broju lokalnih otpora unutar cevovoda kao i smanjenim troškovima instalacije.

8/18/2019 13-42K

4/17

Uvod   Pouzdanost cevi obloženih  polimernim materijalima  je  pri eksploataciji 

dokazana višedecenijskom upotrebom i danas se one najč eš ć e koriste  prilikom izgradnje toplovodnih cevovoda. PEHD (polietilen high 

density) obložena cev  je sa cevi kroz koju  protič e  grejni medij  povezana  putem PUR (poliuretan) materijala (tvrde  pene) i kao takva ove tri komponente č ine  jednu celinu. Pri termič kom optereć enju ove tri komponente  podjednako (zajedno) dilatiraju  pa se sve  pojavljujuć e spoljašnje sile od  optereć enja zemlje i saobrać aja kao i trenje izmeđ u 

obložene PEHD cevi i okoline  prenose na cev sa medijem.   Kako  je  poznato da menjanjem temperature svi mediji menjaju 

zapreminu,  prilikom ovog efekta za cevi obložene  polimernim materijalima bitno  je samo aksijalno istezanje. Ovoj  pojavi se suprotstavlja sila trenja koja se  javlja izmeđ u PEHD obložene cevi i okolne  peš č ane  podloge, tj. okolnog zemljišta. Obzirom na sigurnost sistema  potrebno  je uzeti u razmatranje  pojavljujuć e sile kako se ne bi dostigle tj.  prekorač ile  granič ne  vrednosti komponenata materijala i kako bi se  promena dužine segmenta optimalno kompenzovala..

8/18/2019 13-42K

5/17

UvodSlobodno postavljena obložena cev dužine Lx, zanemarujući sile trenja iotpore, pri povećanju temperature menja dužinu slobodnim istezanjem:

 Δ L = α 

 

 Lx ΔT [mm]

 Lx - postojeća dužina cevi

  α ‐ koeficijent istezanja   ΔT- razlika temperature izmeđ u poč etne t a i krajnje temperature te

 Kada se cev prekrije peskom i napuni, pri povećanju temperature, ona je znatno ogranič ena na promenu dužine jer aksijalnim pomeranjem izmeđ u PEHD obložene cevi i okolnog pokrivnog materijala nastaje sila trenja F’ R. Ona proizilazi iz normalnih sila (zemlja, cevovod i voda) koje spolja

 deluju na cev i koeficijenta trenja.

 F’  R = μ Σ  F n

 

[N/m]

  μ ‐ koeficijent trenja   Σ  F n - zbir normalnih sila [N/m]

Velič ina koeficijenta trenja zavisi od unutrašnjeg ugla trenja φ’  zemljišta.

8/18/2019 13-42K

6/17

OSNOVE STATIKESila  trenja  se  poveć ava  sa  poveć anjem  dužine  postavljene  cevi  i  dubine  polaganja. Sila trenja delimič no onemoguć uje istezanje koje se  javlja  po č itavoj dužini cevi. Dok   je ukupna sila trenja u cevi F cev

 

manja od  sile istezanja F D

 

nastaje klizno  područ  je u kom se odvija dilatacija. Sila trenja i sila istezanja u istom su odnosu suprotstavljene 

te nastaje nulta tač ka kretanja odnosno  područ  je  prianjanja.  Za silu istezanja F Dsledi: 

F D =  A σ  xBuduć i  da  su  presek   č elič ne  cevi  A  i  sila  trenja  F’ R

 

konstantne  velič ine, napon  σ  xdirektno  je  proporcionalan dužini cevi L X 

 

.

Sila u cevi  pri dužini L X F cev

 

= F’ R

 

L X Ukupna sila trenja F cev

 

u č elič noj cevi  proizvodi aksijalni napon:σ  A

 

= F cev

 

/ AUkoliko  je aksijalni napon ogranič en na maksimalno dopuštenu vrednost  σ 

zul 

 

 , uvek   proizlazi dužina L X 

 

kod  koje  izmeđ u zbira sila trenja F cev

 

i sile  istezanja  F D

 

nastaje ravnoteža.

F’ R  L X 

 

= F DF’ R

 

L X 

 

=  A σ zul 

Iz ovoga sledi: L X 

 

= F D

 

/ F’ R

 

=  A σ zul 

 

/ F’ R

8/18/2019 13-42K

7/17

OSNOVE STATIKE

Dopuštena  dužina   postavljanja  Lmax 

zavisi  od   sledeć ih  parametara:

spoljašnji  preč nik  č elič ne cevi, d a

spoljašnji  preč nik  obložene cevi, Da

visina  prekrivanja, H 

maksimalno dopušteni aksijalni napon, σ zul 

Lmax

 

= Lx

 

∙

 

2 [m]

8/18/2019 13-42K

8/17

OSNOVE STATIKE

Kako  se  aksijalni  napon  uprkos  dužini  trase  iznad   Lmax

 

ne  bi  prekorač io,  jedna  moguć nost  za  ogranič avanje  napona  je  termič ko  prednaprezanje  u otvorenom kanalu za cev. Prema Hukovom zakonu istezanja, sledi:

σ 

 

= E  ε

 

[N/mm 2 ]

Kod   cevi  obloženih  polimernim  materijalima  istezanje  ε 

se  za  ΔT   postiže zagrevanjem č elič ne cevi. Iz toga sledi: 

ε

 

= α 

 

 ΔT 

→

 

σ  

= E  α  

 ΔT   [N/mm 2

 ]α 

 

– koef. istezanja č elika [1/K]

Tako  se   prepolovljavanjem  razlike  temperature  aksijalni  napon ogranič ava na meru ispod  dopuštenog.

8/18/2019 13-42K

9/17

OSNOVE STATIKE Ako se to  primeni u  praksi tj. ako se trasa  pre  prekrivanja  peskom i  punjenja kanala  za  cev  zagreva  na  srednju  temperaturu  tm

 

odnosno  temperaturu  prednaprezanja  V T 

 

 ,  mogu  se   postaviti  različ ito  duge  deonice.  Kako razlika temperatura  ΔT  izmeđ u tm

 

i tmax

 

kao i tm i te uvek  mora biti  jednako velika,  iz toga  pri  tmax =  130°C   proizilazi aksijalni napon za  č elik  St  37.0 od  maksimalno  148N/mm 2 .  Pri  manjim  temperaturama  rada  proizlaze  manje sile i naponi. 

Preduslov za  to  je  prekrivanje  peskom  i  punjenje kanala za  cev  pri 

konstantnoj temperaturi  prednaprezanja V T  

. 

8/18/2019 13-42K

10/17

METODE PREDNAPREZANJA   Termič ko  prednaprezanje  pogonskim medijemOva metoda koristi se uvek  onda kada  je odseč ak   prednaprezanja direktno 

 priključ en  na  postojeć u  mrežu  i  kada  pre  stavljanja  u  pogon  više  nije  potrebno  pražnjenja trase.

  Termič ko  prednaprezanje  parom

Pri atmosferskom  pritisku  voda  ključ a  na  100°C   i  nastaje  para  od   100°C.  Za  prednaprezanje  je  potrebna  para  od   60°C   do  75°C.  Ako  se  pritisak  vazduha  vakuumskom  pumpom  smanji  na  0.4  bar,  voda  ključ a  već 

 

 pri 75°C  i nastaje  para s istom temperaturom. S  obzirom na  prenos toplote, 

koji  se  stvarno  može  iskoristiti,  para  prenosi  oko  15  puta  više  toplote nego voda. Velika  prednost ovog  postupka  je što  je  potrebno malo vode i u   praksi  se   pokazao  kao  vrlo  dobar,   pogotovo  za  cevovode  velikih

 preč nika  ili  sekcija  velikih  dužina.

 

 Ako  se  ova  metoda  izvodi  pomoć u ISOPLUS   vakuumskog  agregata  za  paru,  potrebno  je  uvažiti  uputstva za montažu.

8/18/2019 13-42K

11/17

METODE PREDNAPREZANJA

  Termičko prednaprezanje strujom

Ovom  metodom  moguć e   je  u  skladu  sa  napretkom  tehnologije izvođ enja bez  problema  prednapregnuti  pojedine  odseč ke.  Zaobilaženje(bajpas)

 

kao  povezanost  potisnog  i  povratnog  voda  zbog  opasnosti  od  

kratkog  spoja  ne  sme  se  montirati.  Osim  toga,  ovaj  oblik   prednaprezanja  može  se  izvoditi  samo  kod    jednake  dimenzije  cevi. Prednaprezanje   preko  više  dimenzija  nije  moguć e   jer   u  manjim dimenzijama  dolazi  do  pregrevanja.  Kao  dodatni  nedostatak   može  se 

 pojaviti  problem dovođ enja  potrebne struje od   380V  do mesta ugradnje. 

8/18/2019 13-42K

12/17

PRIPREMNI RADOVI

  Sekciju  cevovoda  koja  se   prednapreže,  treba  nakon   postavljanja toplotne izolacije, obavezno ispitati u odnosu na  postojanje eventualnih  prepreka , kao npr. korenje drveć a ili slič no, koje bi mogle da spreč e neometanu dilataciju. Ove  prepreke se moraju ukloniti.

  Ukoliko  se  u  okviru  sekcije  cevovoda  koja  treba  da  se   prednapreže nalaze  odvajanja  grana  cevovoda,  iste  ukoliko  je  moguć e,  ne  treba uključ iti u  proces dilatacije. T ‐rač vanja cevovoda mogu svrsishodno da  se  iskoriste  kao  dodatna  mesta  na  kojim  se  može  vršiti  merenje. Ukoliko  grane  cevovoda  moraju  da  budu  priključ ene  u  toku  dilatiranja 

cevovoda,  takođ e  treba   paziti  na  to  da  ne  dođ e  do  ogranič avanja dilatiranja  glavnog cevovoda (slika  ).

8/18/2019 13-42K

13/17

PRIPREMNI RADOVI

  Radi  omoguć avanja   formiranja  tač nog  zapisnika  u  vezi   prednaprezanja cevovoda,  potrebno  je instalisati merni uređ aj u vidu  portala sa zategnutim kanapom,  a  na  oplatnu   plastič nu  cev  zalepiti  milimetarsku  skalu,  koja   je otporna  na  uticaj  vlage,  sunca  i  ostale  spoljne  uticaje,  kako  bi  se  mogli oč itavati  tač ni rezultati merenja.  Nakon  toga  treba  sekciju  cevovoda,  koja 

treba da se  ispita, zagrnuti  peskom  granulacije 0‐4mm do nivoa ose cevi  i to u slojevima uz ruč no sabijanje (slika  2). Pri tome  posebno treba obratiti  pažnju na montažni   prostor   ostavljen  izmeđ u  cevi.   Ne  vrši  se  zagrtanje  mesta  sa ukrojenim komadima cevi i mesta na kojim treba da se  priključ e merni uređ aji. 

Istovremeno  se  moraju  odstraniti  korišteni   podmetač i  u  vidu   gredica,  postavljenih ispod  cevi.

TERMIČKO PREDNAPREZANJE I

8/18/2019 13-42K

14/17

TERMIČKO PREDNAPREZANJE I 

FORMIRANJE ZAPISNIKA

  Kod   zagrevanja  cevovoda  treba   paziti  na  to  da  se  cevi  zagrevaju ravnomerno i  polako, kako ne bi došlo do  pojave temperaturnih šokova. Kada  se  dostigne  temperatura   prednaprezanja,  ona  se  održava konstantnom.  Pomoć u  mernog  uređ aja  vrši  se  kontrola  prorač unom određ ene neometane dilatacije  ΔLr   , a oč itana stvarna dilatacija  ΔLt unosi se u zapisnik.

  Nakon  završetka   prednaprezanja,  koje   je  dokumentovano  u  okviru koncepta i zapisnika, vrši se odstranjivanje mernih uređ aja i zavarivanje  predgrejanih ukrojenih komada cevi. 

  Na  kraju  se,  uz   pomoć   prethodno  navuč enih  mufova  na  cev,  vrši 

toplotno izolovanje ukrojenih komada cevi, kao  i montaža dilatacionih oslonaca cevovoda u ovim zonama, nakon  č ega se  pristupa zasipanju  i zagrtanju dela cevovoda.

TERMIČKO PREDNAPREZANJE I

8/18/2019 13-42K

15/17

TERMIČKO PREDNAPREZANJE I 

FORMIRANJE ZAPISNIKA

8/18/2019 13-42K

16/17

ZAKLJUČAK   Ukoliko se ne mogu realizovati  prirodni kraci istezanja (skretanja) i kada nema 

 prostora za ugradnju lira, koristi se tehnika termič kog  prednaprezanja. Ona se koristi  i  kada  je  prekorač ena dopuštena  dužina  postavljanja  (Lmax )  planiranog dela trase.  Na  poč etku i na kraju dela trase za  prednaprezanje treba da  postoji L,  Z  ili U ‐luk, odnosno s  jedne strane se može  postaviti č vrsta tač ka.

  Termič kim  prednaprezanjem osigurava  se  postavljanje  različ ito  dugih  deonica bez  prekorač enja  dopuštenog  aksijalnog napona.  Prednost  ovog  postupka  je  i donekle   jeftiniji  cevovod    jer   se  ugrađ uje  manje  kolena  (skretanja  i  lire). 

Upotreba ovog

  postupka

  je  posebno

 opravdana

 u zbijenim

  gradskim

 

zonama zbog  prostora ili za  već e  preč nike ukoliko  je toplana dislocirana  van  grada.

  Postoje  i određ eni  problemi  i mane u  vezi  sa  primenom  ovog  postupka.  Oni  se ogledaju  u  tome  što   je  naknadno   priključ enje  na  vrelovod nemoguć e  osim ubušivanjem cevi  koje  nije  zadovoljavajuć e  rešenje   po   pitanju   pouzdanosti, zatim  samo  izvođ enje  ako  se  prednaprezanje vrši  strujom  zahteva  upotrebu adekvatnog agregata koji  poseduju samo  pojedine kompanije  i to  je u  glavnom 

skup  proces.

8/18/2019 13-42K

17/17

Hvala na pažnji!!!