Технологія виконання земляних робіт при капітальному ремонті лінійної частини магістральних трубопроводів і комплекс технологічного обладнання для її здійснення

1. Технологія виконання земляних робіт при капітальному ремонті лінійної частини магістральних трубопроводів, згідно з якою, уточнюють положення трубопроводу, позначають його вісь та глибину залягання труби від денної поверхні ґрунту до її верхньої твірної, машиною пошарової розробки ґрунту знімають родючий шар ґрунту та переміщують його у відвал на сторону від трубопроводу, тією ж машиною за другий прохід знімають шар мінерального ґрунту на глибину, необхідну для стійкої і надійної роботи наступних технологічних машин і переміщують його у відвал на другу сторону від трубопроводу, за допомогою технологічної колони машин, які працюють одно 2 (19) 1 3 D - зовнішній діаметр трубопроводу (товщина стінки мінімальна), м; k 2  0,3 ; k 3  17,5 ; k 3  0,01 ; k 3  107  10 5 , 2 1 3 емпіричні коефіцієнти. 3. Технологія за будь-яким попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що додатково періодично вимірюють відстань між машиною для розкриття трубопроводу, яка є головною машиною технологічної колони, та машиною пошарової розробки ґрунту. 4. Технологія за попереднім пунктом, яка відрізняється тим, що мінімально допустиму відстань ( L1 2min ) у метрах між машиною для пошарової розробки ґрунту і машиною для розкриття трубопроводу визначають згідно з залежністю: L 1 2min  k1 1  1 D 2 , де: k1  12 - емпіричний коефіцієнт. 5. Комплекс технологічного обладнання для виконання земляних робіт при капітальному ремонті лінійної частини магістральних трубопроводів, що включає в себе машину пошарової розробки ґрунту та пристосовані для роботи у технологічній колоні одночасно та синхронно між собою та ремонтними машинами: машину для розкриття трубопроводу, машину підкопувальну роторну і машину підбивання ґрунту під трубопроводом, причому щонайменше машини технологічної колони оснащені системами керування, які включають в себе бортові ЕОМ, який відрізняється тим, що комплекс оснащений системою узгодженого керування машинами комплексу, що включає в себе центральну ЕОМ, засоби передачі даних між центральною ЕОМ та бортовими ЕОМ машин, та систему контролю дистанцій, яка пристосована для періодичного вимірювання відстані між двома або більше працюючими у технологічній колоні машинами, причому центральна ЕОМ запрограмована для того, щоб порівнювати фактичні відстані між машинами із граничними допустимими значеннями цих відстаней і за результатом порівняння формувати у режимі реального часу керуючі сигнали на збереження або зміну швидкості руху однієї чи декількох машин технологічної колони, а бортові ЕОМ запрограмовані для реалізації зазначених керуючих сигналів. 6. Комплекс за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що центральна ЕОМ запрограмована для визначення граничних допустимих значень відстаней між працюючими у технологічній колоні машинами згідно з залежностями: L 23max  k 2 2  D ,   L3  6max  k31  k32 D  k33 D2 , де: L 2 3max - максимально допустима відстань між робочими органами машини для розкриття трубопроводу і машини підкопувальної роторної, м; L 3  6max - максимально допустима відстань між робочим органом машини підкопувальної роторної 94374 4 та ґрунтоущільнювальним органом машини для підбивання ґрунту під трубопроводом, м; D - зовнішній діаметр трубопроводу (товщина стінки мінімальна), м; k 2  0,3 ; k 3  17,5 ; k 3  0,01 ; k 3  107  10 5 , 1 2 3 емпіричні коефіцієнти. 7. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом, який відрізняється тим, що система керування машиною пошарової розробки ґрунту включає в себе бортову ЕОМ, а система контролю дистанцій пристосована для періодичного вимірювання відстані між машиною для розкриття трубопроводу, яка є головною машиною технологічної колони, та машиною пошарової розробки ґрунту. 8. Комплекс за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що центральна ЕОМ запрограмована для визначення мінімально допустимої відстані ( L1 2min ) у метрах між машиною для пошарової розробки ґрунту і машиною для розкриття трубопроводу згідно з залежністю L 1 2min  k1 1  1 D 2 ,   де: k1  12 - емпіричний коефіцієнт. 9. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом, який відрізняється тим, що центральну ЕОМ виконано у вигляді окремої фізичної ЕОМ. 10. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом 18, який відрізняється тим, що, як апаратну частину центральної ЕОМ, використано бортову ЕОМ однієї з машин. 11. Комплекс за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що, як апаратну частину центральної ЕОМ, використано бортову ЕОМ машини для розкриття трубопроводу. 12. Комплекс за п. 5, який відрізняється тим,що засоби передачі даних між ЕОМ, які не встановлені на борту однієї машини, виконані бездротовими у вигляді радіоканалу або каналу супутникового зв'язку, або каналу стільникового телефонного зв'язку. 13. Комплекс за п. 5, який відрізняється тим, що засоби передачі даних між ЕОМ виконані у вигляді пристроїв технології Wi-Fi або пристроїв потужністю 100 мВт технології Bluetooth. 14. Комплекс за п. 5, який відрізняється тим, що система контролю дистанцій включає в себе щонайменше один пристрій, який пристосований для вимірювання відстані між щонайменше двома машинами технологічної колони, встановлений на борту однієї із цих машин і підключений до відповідної бортової ЕОМ або до центральної ЕОМ. 15. Комплекс за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що зазначений пристрій пристосований для вимірювання відстаней між усіма машинами технологічної колони. 16. Комплекс за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що зазначений пристрій встановлений на борту машини для розкриття трубопроводу, при цьому, як апаратну частину центральної ЕОМ, використано бортову ЕОМ цієї-ж машини. 17. Комплекс за п. 14, який відрізняється тим, що система контролю дистанцій включає два або більше пристроїв, кожен з яких встановлений на 5 94374 6 борту однієї із машин, підключений до відповідної бортової ЕОМ або до центральної ЕОМ і пристосований для вимірювання відстані до машини, яка є ближньою до машини, на борту якої встановлений пристрій. 18. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом 1417, який відрізняється тим, що зазначений пристрій виконаний на базі будь-якого активного далекоміра вибраного із звукового, радіо-, світлового або лазерного далекоміра. 19. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом, який відрізняється тим, що система дистанційного контролю пристосована для фіксації часу кожного вимірювання щонайменше однієї відстані, а центральна ЕОМ запрограмована для визначення темпу зміни цієї відстані та для формування керуючого сигналу із використанням результату аналізу величини та напрямку темпу зміни цієї відстані. 20. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом, який відрізняється тим, що центральна ЕОМ за програмована для аналізу робочих параметрів машин та формування керуючого сигналу із використанням результату цього аналізу. 21. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом, який відрізняється тим, що центральна ЕОМ запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну швидкості руху однієї чи декількох машин у вигляді, який дозволяє бортовій ЕОМ відповідної машини перетворити його у текстове чи графічне повідомлення, яке відтворюється на дисплеї системи керування цієї машини. 22. Комплекс за будь-яким попереднім пунктом, який відрізняється тим, що центральна ЕОМ запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну швидкості руху однієї чи декількох машин у вигляді, який дозволяє бортовій ЕОМ відповідної машини перетворити його у сигнали автоматичного керування механізмами цих машин без участі операторів. Взаємопов'язана група винаходів належить до галузі технології ремонту лінійної частини магістральних трубопроводів та технологічного устаткування, яке використовується при цьому. За довідковими даними [Ремонт магистральных и промышленных газопроводов. Справочное пособие / Груднистый В.Н., Зорин Е.Е., Егурцов С.А. и др. Под ред. Степаненко А.И. - К.: Интерграфик, 1996. - 192 с] випливає наступне: - з відомих схем укладання магістральних газопроводів (підземна, напівпідземна, наземна, надземна), які використовуються при їх прокладанні, 98% належить підземній схемі; - вартість лінійної частини магістрального газопроводу в середньому складає 50% його загальної вартості, а з урахуванням витрат на матеріали - до 85%. Абсолютно переважна частина нафто- та газопроводів змонтована з труб діаметрами 530...1420 мм. Саме тому запропоновані винаходи щодо технології виконання земляних робіт при капітальному ремонті (КР) лінійної частини магістральних трубопроводів можуть бути використані на підприємствах, які експлуатують та ремонтують газо-, нафто- та продуктопроводи. Відомий спосіб КР лінійної частини магістральних газопроводів з підйомом труби і укладанням її на підпірки (лежки) в траншеї [1], згідно з яким уточнюють положення газопроводу перед його відкриттям; позначають положення його осі; проводять планування траси для стійкої і надійної роботи машин і механізмів на ділянці трубопроводу, яку ремонтують; проводять розробку двох траншей обабіч труби, при цьому загальний переріз виїмки має форму трапеції з розміром по дну не менше (D+2·0,8) м, (D - діаметр трубопроводу), що дозволяє вільно переміщуватися по трубі, покладеній на підпірки (лежки) в траншеї очисних і ізоляційних машин; знімають старе ізоляційне пок риття; очищують поверхню трубопроводу; наносять нове ізоляційне покриття; укладають трубопровід на дно траншеї і засипають його. Недоліками цього способу є наступні: - порушення напружено-деформованого стану (НДС) тіла труби, що пов'язано з впливом підняття її на підпірки (лежки) в траншеї, або на бровку траншеї, в результаті чого НДС труби стає неконтрольованим; - неможливість проведення ремонту єдиним комплексом машин і безперервним методом; - складність установки в траншеї під трубою та подальшого демонтажу додаткових підпірок (лежок). Найбільш близькою за технічною суттю та сукупністю ознак до винаходу, який заявляється, є технологія виконання КР магістральних нафтопроводів діаметром 530...1220 мм із заміною ізоляції без підйому трубопроводу [2], вибрана як прототип. У відповідності до цієї технології уточнюють положення трубопроводу, позначають вішками його поздовжню вісь та глибину залягання труби від денної поверхні ґрунту до її верхньої твірної; знімають родючий шар ґрунту та переміщують його у відвал на сторону від трубопроводу; тією ж машиною за другий прохід знімають шар мінерального ґрунту на глибину, необхідну для стійкої та надійної роботи наступних технологічних машин та механізмів на ділянці трубопроводу, що ремонтується; переміщують розроблений мінеральний ґрунт у відвал на другу сторону від трубопроводу; спеціальною машиною розроблюють обабіч труби дві траншеї спеціального профілю з розмірами, які залежать від діаметра трубопроводу та глибини його залягання з відкосами траншей з кутом не менше 15° і приямками на дні кожної траншеї; переміщують розроблений при цьому ґрунт в попередній відвал мінерального ґрунту; розроблюють ґрунт під трубопроводом на глибину 0,75-0,82 м 7 нижче його нижньої твірної, який переміщують в приямки; знімають з трубопроводу старе ізоляційне покриття, виконують, при необхідності, ремонт труби та доочищують трубопровід, наносять нове ізоляційне покриття; підсипають ґрунт під трубопровід, ущільнюють його, остаточно засипають відремонтовану ділянку трубопроводу; проводять технічну рекультивацію родючого шару ґрунту. Недоліки даної технологічної схеми виконання КР магістральних трубопроводів полягають в наступному: - напружено-деформований стан трубопроводу під час виконання земляних робіт при його КР є змінним, неконтрольованим, мають місце чинники, дія яких може призвести до миттєвої (критичної) зміни НДС труби і можливого її руйнування з подальшими катастрофічними наслідками; - машини та обладнання, задіяні в процесі виконання КР, розміщені вздовж ділянки труби, що ремонтується, або безпосередньо на ній, без урахування впливу маси, силових факторів робочих процесів на зміну НДС трубопроводу; - спорудження приямків для розміщення розробленого під трубопроводом ґрунту призводить до збільшення глибини виїмок з обох боків трубопроводу, можливого підтоплення їх ґрунтовими водами; - необхідність спорудження приямків збільшує на 40...45% об'єм ґрунту, який необхідно розробити для розкриття трубопроводу, зменшує продуктивність виконання земляних робіт та КР в цілому, призводить до збільшення на 15...25% ширини смуги відводу родючої землі під КР ділянки трубопроводу для розміщення на ній збільшеного на 40...45% об'єму ґрунту (в залежності від діаметра трубопроводу), збільшує загальні енерговитрати на виконання земляних робіт при КР трубопроводів; - робить менш стійкою та більш схильною до руйнування призму ґрунту між відкопаними траншеями під трубопроводом, на якій утримується трубопровід та розміщені на ньому підкопувальна, очисна та ізолювальна машини, що може призвести до миттєвого руйнування призми та подальшого неконтрольованого збільшення НДС трубопроводу. Відомий комплекс машин підвищеної продуктивності для виконання КР магістральних трубопроводів діаметром 530...1220 мм із заміною ізоляції без підйому трубопроводу [2], у відповідності з яким комплекс складається з послідовно працюючих машин: - машини для пошарової розробки ґрунту (МПРГ); - машини для розкриття трубопроводу (МРТ); - машини підкопувальної роторної (МПР); - машини для підбивання ґрунту під трубопроводом (МП). Згідно з відомою технологією виконання робіт відстані між працюючими машинами фіксовані, за винятком максимальної довжини підкопаної ділянки трубопроводу, величина якої знаходиться в залежності від параметрівтруби (діаметра і товщини стінки труби). 94374 8 Недоліком зазначеної технології виконання робіт є те, що неконтрольовані відстані між працюючими машинами можуть призвести до недопустимої зміни НДС трубопроводу в результаті дії на трубопровід самих машин, а також факторів, які виникають в результаті роботи машин (наприклад, утворення нестійкої призми ґрунту під трубопроводом в результаті спорудження траншей обабіч трубопроводу, що ремонтується, та підкопу ґрунту під трубопроводом). Комплекс землерийних машин для КР магістральних трубопроводів [3], вибраний як прототип, складається з машин МПРГ, МРТ, МПР та МП, які працюють послідовно одна за одною. При цьому МПРГ та МРТ оснащені автоматичними пристроями, що забезпечують проходження цих машин по осі трубопроводу, всі машини оснащені автоматичними пристроями, що контролюють розміри заглиблення робочих органів і відстані їх до трубопроводу, що виключає можливість механічного пошкодження труби. До недоліків цього комплексу слід віднести те, що синхронність роботи машин і відстані між працюючими одночасно машинами неконтрольовані технічними засобами, що не дозволяє виключити помилки операторів. В основу групи винаходів покладено задачу удосконалення технології виконання земляних робіт при КР лінійної частини магістральних трубопроводів шляхом забезпечення синхронної роботи машин і контролю відстані між ними технічними засобами, що дозволить зменшити навантаження на операторів та виключити їх помилки. В результаті будуть усунені фактори, дія яких може спричинити миттєву або поступову негативну зміну НДС труби. Зазначена задача вирішена тим, що у процесі виконання земляних робіт при капітальному ремонті лінійної частини магістральних трубопроводів, згідно з яким, уточнюють положення трубопроводу, позначають його вісь та глибину залягання труби від денної поверхні ґрунту до її верхньої твірної, машиною пошарової розробки ґрунту знімають родючий шар ґрунту та переміщують його у відвал на сторону від трубопроводу, тією ж машиною за другий прохід знімають шар мінерального ґрунту на глибину, необхідну для стійкої і надійної роботи наступних технологічних машин і переміщують його у відвал на другу сторону від трубопроводу, за допомогою технологічної колони машин, які працюють одночасно та синхронно між собою та ремонтними машинами, розроблюють обабіч труби дві траншеї, з розмірами, які залежать від діаметра трубопроводу і глибини його залягання, переміщують розроблений ґрунт в попередній відвал мінерального ґрунту, розроблюють ґрунт під трубопроводом на глибину нижче його нижньої твірної, достатню для роботи ремонтних машин, після виконання необхідних ремонтних робіт підсипають ґрунт під трубопровід на обидва боки від нього, ущільнюють його, іншими машинами, які не входять до технологічної колони, остаточно засипають відремонтовану ділянку трубопроводу, проводять технічну рекультивацію родючого шару ґрунту, згідно із винаходом, періоди 9 94374 чно вимірюють відстані між працюючими у технологічній колоні двома або більше машинами, технічним засобом порівнюють фактичні відстані між машинами із граничними значеннями цих відстаней і за результатом порівняння формують керуючі сигнали на збереження або зміну швидкості руху однієї чи декількох машин технологічної колони і реалізують зазначені керуючі сигнали. Контроль відстаней між машинами і синхронізація їх роботи технічним засобом дозволить зменшити навантаження на операторів та виключити їх помилки. В результаті будуть усунені фактори, дія яких може спричинити миттєву або поступову негативну зміну НДС труби. В окремих випадках здійснення винаходу зазначений технічний результат посилюється та доповнюється додатковими результатами тим, що зазначені граничні значення відстаней між працюючими у технологічній колоні машинами визначають згідно з залежностями: L 23max  k 2 2  D , L 3  6max  k 31  k 3 2 D  k 3 3 D2 , де: L 2 3max - максимально допустима відстань між робочими органами машини для розкриття трубопроводу і машини підкопувальної роторної, м; L 3  6max - максимально допустима відстань між робочим органом машини підкопувальної роторної та ґрунтоущільнювальним органом машини для підбивання ґрунту під трубопроводом, м; D - зовнішній діаметр трубопроводу (товщина стінки мінімальна), м; k 2  0,3 ; k 31  17,5 ; k 3 2  0,01 ; k 3 3  107  10 5 - емпіричні коефіцієнти. , Також тим, що додатково періодично вимірюють відстань між машиною для розкриття трубопроводу, яка є головною машиною технологічної колони, та машиною пошарової розробки ґрунту. Також тим, що мінімально допустиму відстань ( L1 2min ) у метрах між машиною для пошарової розробки ґрунту і машиною для розкриття трубопроводу визначають згідно з залежності L 1 2min  k1 1  1 D , 2 де: k1  12 - емпіричний коефіцієнт. Зазначена задача вирішена також тим, що комплекс технологічного обладнання для виконання земляних робіт при капітальному ремонті лінійної частини магістральних трубопроводів, що включає в себе машину пошарової розробки ґрунту та пристосовані для роботи у технологічній колоні одночасно та синхронно між собою та ремонтними машинами: машину для розкриття трубопроводу, машину підкопувальну роторну і машину підбивання ґрунту під трубопроводом, причому щонайменше машини технологічної колони оснащені системами керування, які включають в себе бортові ЕОМ, згідно із винаходом, оснаще   10 ний системою узгодженого керування машинами комплексу, що включає в себе центральну ЕОМ, засоби передачі даних між центральною ЕОМ та бортовими ЕОМ машин та систему контролю дистанцій, яка пристосована для періодичного вимірювання відстані між двома або більше працюючими у технологічній колоні машинами, причому центральна ЕОМ запрограмована для того, щоб порівнювати фактичні відстані між машинами із граничними значеннями цих відстаней і за результатом порівняння формувати у режимі реального часу керуючі сигнали на збереження або зміну швидкості руху однієї чи декількох машин технологічної колони, а бортові ЕОМ запрограмовані для реалізації зазначених керуючих сигналів. Оснащення комплексу технічними засобами для контролю відстаней між машинами і синхронізації їх роботи дозволить зменшити навантаження на операторів та виключити їх помилки. В результаті будуть усунені фактори, дія яких може спричинити миттєву або поступову негативну зміну НДС труби. В окремих випадках здійснення винаходу зазначений технічний результат посилюється та доповнюється додатковими результатами тим, що центральна ЕОМ запрограмована для визначення граничних значень відстаней між працюючими у технологічній колоні машинами згідно з залежностями: L 23max  k 2 2  D , L 3  6max  k 31  k 3 2 D  k 3 3 D2 , де: L2  3max - максимально допустима відстань між робочими органами машини для розкриття трубопроводу і машини підкопувальної роторної, м; L3  6max - максимально допустима відстань між робочим органом машини підкопувальної роторної та ґрунтоущільнювальним органом машини для підбивання ґрунту під трубопроводом, м; D - зовнішній діаметр трубопроводу (товщина стінки мінімальна), м; k 2  0,3 ; k31  17,5 ; k 32  0,01 ; k33  107  105 - емпіричні коефіцієнти. , Також тим, що система керування машиною пошарової розробки ґрунту включає в себе бортову ЕОМ, а система контролю дистанцій пристосована для періодичного вимірювання відстані між машиною для розкриття трубопроводу, яка є головною машиною технологічної колони, та машиною пошарової розробки ґрунту. Також тим, що центральна ЕОМ запрограмована для визначення мінімально допустимої відстані ( L1 2min ) у метрах між машиною для пошарової розробки ґрунту і машиною для розкриття трубопроводу згідно з залежністю L 1 2min  k1 1  1 D , 2 де: k1  12 - емпіричний коефіцієнт.   11 Також тим, що центральну ЕОМ виконано у вигляді окремої фізичної ЕОМ. Також тим, що, як апаратну частину центральної ЕОМ, використано бортову ЕОМ однієї з машин. Також тим, що, як апаратну частину центральної ЕОМ, використано бортову ЕОМ машини для розкриття трубопроводу. Також тим, що засоби передачі даних між ЕОМ, які не встановлені на борту однієї машини, виконані бездротовими у вигляді радіоканалу або каналу супутникового зв'язку, або каналу стільникового телефонного зв'язку. Також тим, що засоби передачі даних між ЕОМ виконані у вигляді пристроїв технології Wi-Fi або пристроїв потужністю 100 мВт технології Bluetooth. Також тим, що система контролю дистанцій включає в себе щонайменше один пристрій, який пристосований для вимірювання відстані між щонайменше двома машинами технологічної колони, встановлений на борту однієї із цих машин і підключений до відповідної бортової ЕОМ або до центральної ЕОМ. Також тим, що зазначений пристрій пристосований для вимірювання відстаней між усіма машинами технологічної колони. Також тим, що зазначений пристрій встановлений на борту машини для розкриття трубопроводу, при цьому, як апаратну частину центральної ЕОМ, використано бортову ЕОМ цієї ж машини. Також тим, що система контролю дистанцій включає два або більше пристроїв, кожен з яких встановлений на борту однієї із машин, підключений до відповідної бортової ЕОМ або до центральної ЕОМ і пристосований для вимірювання відстані до машини, яка є ближньою до машини, на борту якої встановлений пристрій. Також тим, що зазначений пристрій виконаний на базі будь-якого активного далекоміра, вибраного із звукового, радіо-, світлового або лазерного далекоміра. Також тим, що система дистанційного контролю пристосована для фіксації часу кожного вимірювання щонайменше однієї відстані, а центральна ЕОМ запрограмована для визначення темпу зміни цієї відстані та для формування керуючого сигналу із використанням результату аналізу величини та напрямку темпу зміни цієї відстані. Також тим, що центральна ЕОМ запрограмована для аналізу робочих параметрів машин та формування керуючого сигналу із використанням результату цього аналізу. Також тим, що центральна ЕОМ запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну швидкості руху однієї чи декількох машин у вигляді, який дозволяє бортовій ЕОМ відповідної машини перетворити його у текстове чи графічне повідомлення, яке відтворюється на дисплеї системи керування цієї машини. Також тим, що центральна ЕОМ запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну швидкості руху однієї чи декількох машин у вигляді, який дозволяє бортовій ЕОМ відповідної машини перетворити його у сигнали автоматичного ке 94374 12 рування механізмами цих машин без участі операторів. Суть винаходів пояснюється кресленнями, де зображені: на фіг.1 - вигляд ділянки трубопроводу, що ремонтують, з розташованим на ній комплексом технологічного обладнання, вид збоку; на фіг.2 - те ж, вид зверху; на фіг.3 - переріз А - А на фіг.1; на фіг.4 - переріз Б - Б на фіг.1; на фіг.5 - переріз В - В на фіг.1; на фіг.6 - переріз Г - Г на фіг.1; на фіг.7 - структурна схема системи узгодженого керування машинами комплексу; на фіг.8 - те ж, другий варіант. На фігурах використані такі позначення: 1 - машина пошарової розробки ґрунту (МПРГ); 2 - машина розкривання трубопроводу (МРТ); 3 - машина підкопувальна роторна (МПР); 4 - машина очистки трубопроводу, що ремонтується, від старої ізоляції (МО); 5 - машина ізолювальна (МІ); 6 - машина для підбивки ґрунту під трубопровід (МП); 7 - трубопровід, що ремонтується; 8 - бульдозер; 9 - електростанція; 10 - відвал родючого ґрунту; 11 - відвал мінерального ґрунту; 12 - конвеєр підсипки мінерального ґрунту під трубопровід МП; 13 - станція системи узгодженого керування машинами комплексу на причіпному транспортному засобі; 14 - обладнання підбивки ґрунту під трубопроводом МП; 15 - багатоканальний радіопристрій телеавтоматики, який працює поперемінно на прийомпередачу сигналів 16 - одноканальний радіопристрій телеавтоматики, який працює поперемінно на прийомпередачу сигналів; 17 - пристрій для вимірювання відстані між машинами; 18 - центральна ЕОМ системи узгодженого керування машинами комплексу; 19 - бортові ЕОМ машин комплексу; 20 - радіоканал. В - ширина полоси відведення; L - довжина одночасної захватки. Комплекс технологічного обладнання для здійснення технології виконання земляних робіт при КР лінійної частини магістральних трубопроводів, як показано на фіг.1-6, складається з машини пошарової розробки ґрунту (МПРГ) 1 (наприклад, виконаної за патентом України на винахід №24550), машини розкривання трубопроводу (МРТ) 2 (наприклад, виконаної за патентом України на винахід № 20377), машини підкопувальної роторної (МПР) 3 (наприклад, виконаної за патентом України на винахід №17163) та машини для підбивки ґрунту під трубопровід (МП) 6 (наприклад, виконаної за патентом України на винахід №44294). Ці машини 1-3, 6 розміщені послідовно 13 одна за одною вздовж осі трубопроводу 7, пристосовані для самохідного переміщення вздовж осі трубопроводу і оснащені системами керування робочими процесами машин. Зазначені відповідні системи керування включають в себе бортові ЕОМ (комп'ютери) 19 (фіг.7) машин: МПРГ 1, МРТ 2, МПР 3 та МП 6, а також датчики, які пристосовані для контролю робочих параметрів механізмів та робочих органів машин. Зокрема, системи керування МПРГ 1, МРТ 2 та МП 6 пристосовані для того, щоб контролювати параметри заглиблення робочих органів та відстані їх до тіла трубопроводу 7, що виключає можливість його пошкодження. Комплекс також оснащений системою узгодженого керування машинами комплексу, що включає в себе центральну ЕОМ (сервер) 18 комплексу, яка може бути виконаною у вигляді окремої ЕОМ (на фіг.7), або, як апаратна частина центральної ЕОМ може бути використано бортову ЕОМ 19 однієї з машин 1-3, 6 (фіг.8). На фіг.8 показаний варіант виконання системи керування комплексом за яким, як апаратна частина центральної ЕОМ використана бортова ЕОМ 19 МРТ 2, яка рухається в голові технологічної колони із машин 2-6, які мають рухатись із однією середньою швидкістю. Система узгодженого керування машинами комплексу оснащена засобами передачі даних між центральною ЕОМ 18 (на фіг.8 бортовою ЕОМ 19 МРТ 2) та бортовими ЕОМ 19 машин 1, 2, 3, 6 комплексу (системою телеавтоматики або телемеханіки). Якщо центральна ЕОМ і відповідні бортові ЕОМ є фізично різними ЕОМ і встановлені на бортах різних машинах комплексу 1-3, 6, то відповідні засоби передачі даних виконані бездротовими, наприклад у вигляді радіоканалу, каналу супутникового зв'язку, каналу стільникового телефонного зв'язку тощо. У варіанті виконання за фіг.7 засоби передачі даних (система телеавтоматики або телемеханіки) багатоканального, зокрема, чотириканального радіопристрою 15, який працює у напівдуплексному режимі (поперемінно на прийом-передачу сигналів) або у дуплексному режимі, і підключений до відповідного порту центральної ЕОМ 18, та чотирьох одноканальних радіопристроїв 16, які працюють у напівдуплексному або дуплексному режимі, підключено до відповідних портів відповідних бортових ЕОМ 19 і розміщено на бортах відповідних машин: МПРГ 1, МРТ 2, МПР 3 та МП 6. Центральна ЕОМ 18 і чотириканальний радіопристрій 15 можуть бути розміщені на борту причіпного транспортного засобу 13, який, наприклад, причіплений до електростанції 9, яка в свою чергу причіплена до бульдозера 8. Причіпний транспортний засіб 13 із змонтованим на ньому обладнанням є мобільною автономною станцією системи узгодженого керування машинами комплексу. У варіанті виконання за фіг.8 засоби передачі даних (система телеавтоматики або телемеханіки) виконано у вигляді триканального радіопристрою 15, який підключений до відповідного порту бортової ЕОМ 19, яка одночасно є центральною ЕОМ 18, і відповідно розміщений на борту МРТ 2, та трьох одноканальних радіопристроїв 16, які підк 94374 14 лючено до відповідних портів відповідних бортових ЕОМ 19 і розміщено на бортах відповідних машин: МРТ 2, МПР 3 та МП 6. У цьому варіанті причіпний транспортний засіб 13 (мобільна автономна станція системи узгодженого керування машинами комплексу) не використовується. У іншому варіанті, який на кресленнях не показаний, передача даних між центральною ЕОМ 18 і бортовими ЕОМ 19 може здійснюватись по технології Wi-Fi (Wireless Fidelity на базі стандарту IEEE 802.11) або Bluetooth (на базі стандарту IEEE 802.15.1) із використанням пристроїв потужністю 100 мВт. Система керування комплексом також оснащена системою контролю дистанцій, яка пристосована для визначення відстані (дистанції) між щонайменше двома машинами комплексу. Ця система може включати в себе, щонайменше один пристрій 17, який пристосований для вимірювання відстані L2-6 між МРТ 2 та МП 6. Відстань між віссю обертання натяжного вала ланцюгового робочого органа МРТ 2 та геометричною віссю обладнання підбивки ґрунту під трубопроводом 14 МП 6 визначає довжину ділянки трубопроводу 7, яка позбавлена обпирання на ґрунт, і зі збільшенням цієї відстані збільшуються напруження та деформації трубопроводу, тобто ускладнюється його НДС. Зазначений пристрій може бути встановлений на борту однієї із машин МРТ 2 або МП 6 і підключений до бортової ЕОМ 19 або до центральної ЕОМ 18 за допомогою відповідного одноканального радіопристрою 16. Цей пристрій 17 може бути виконаний на базі будь-якого активного дальноміра (звукового, радіо-, світлового, лазерного (наприклад, "Leica DISTO™ D8" (http://www.geosight.com/product_info.php?products_id=106)) тощо). Передача даних від пристрою 17 до бортової ЕОМ 19 або центральної ЕОМ 18 може здійснюватись по технології Bluetooth (на базі стандарту IEEE 802.15.1) із використанням пристроїв потужністю 2,5 (до бортової ЕОМ 19) або 100 мВт. Система контролю дистанцій може бути пристосована для безпосереднього вимірювання відстаней між будь-якими машинами (їх шасі чи робочими органами) комплексу, наприклад, між МПРГ 1 та МРТ 2 (L1-2), між МРТ 2 та МПР 3 (L2-3), між МРТ 2 та МП 6 (L2-6), між МПР 3 та МП 6 (L3-6), а також відстаней між машинами комплексу та ремонтними машинами: машиною очистки трубопроводу (МО) 4 та машиною ізолювальною (МІ) 5, наприклад, між МРТ 2 та МО 4 (L2-4), між МРТ 2 та МІ 4 (L2-5). Деякі відстані між машинами 1-6 або їх робочими органами можуть визначатись методом розрахунку на базі інших відстаней, які отримані методом безпосереднього вимірювання. Таким чином, система дистанційного контролю може включати в себе один пристрій 17 із декількома дальномірами, який установлений на борту однієї машини, наприклад, МРТ 2 (фіг.8), або декілька пристроїв 17, які встановлені на борту різних машин. Наприклад, на фіг.7 зображений варіант системи дистанційного контролю, яка включає в себе чотири пристрої 17, які встановлені на бортах машин: МПРГ 1, МРТ 2, МПР 3 та МП 6 і підключені до бортових ЕОМ 19 або до центральної ЕОМ 18 15 94374 за допомогою відповідних одноканальних радіопристроїв 16 або інших радіопристроїв по технології Wi-Fi або по технології Bluetooth із використанням пристроїв потужністю 2,5 або 100 мВт. Центральна ЕОМ 18 запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну швидкості однієї чи декількох машин 1-3, 6 у режимі реального часу за результатом порівняння фактичних відстаней із наперед заданими або граничними значеннями цих відстаней. Центральна ЕОМ 18 може бути запрограмована для визначення граничних значень відстаней між працюючими послідовно і одночасно машинами, наприклад, згідно з залежностями: L1 2min  k1 1  1 D , (1) 2 L2 3max  k 2 2  D , (2)   (3) L3  6max  k31  k32 D  k33 D2 , де: L 12min - мінімально допустима відстань між машиною для пошарової розробки ґрунту і машиною для розкриття трубопроводу, м; L 2 3max - максимально допустима відстань між робочими органами машини для розкриття трубопроводу і машини підкопувальної роторної, м; L3  6max - максимально допустима відстань між робочим органом машини підкопувальної роторної та ґрунтоущільнювальним органом машини для підбивання ґрунту під трубопроводом, м; D - зовнішній діаметр трубопроводу (товщина стінки мінімальна), м; ki- емпіричні коефіцієнти: k1  12 ; k 2  0,3 ; k3  17,5 ; k 3  0,01 ; k3  107  105 . , 1 2 3 Додатково система дистанційного контролю може бути пристосована для фіксації часу кожного вимірювання відстані, а центральна ЕОМ 18 запрограмована для визначення темпу зміни відстані між машинами комплексу 1-3, 6 та ремонтними машинами 4, 5 та для формування керуючого сигналу на зміну швидкості руху однієї чи декількох машин 1-3, 6 не тільки за результатом порівняння фактичних відстаней із наперед заданими граничними значеннями цих відстаней, а також із використанням результату аналізу величини та напрямку темпу зміни відповідної відстані. Додатково центральна ЕОМ 18 запрограмована для аналізу робочих параметрів машин комплексу 1-3, 6 та формування керуючого сигналу на зміну швидкості однієї чи декількох машин 1-3, 6 із використанням результату цього аналізу. Центральна ЕОМ 18 може бути запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну швидкості руху однієї чи декількох машин 1-3, 6 у вигляді, який дозволяє бортовим ЕОМ 19 машин комплексу 1-3, 6 перетворити його у текстове чи графічне повідомлення, яке відтворюється на дисплеях систем керування машин комплексу 1-3, 6. Центральна ЕОМ 18 може бути запрограмована для формування керуючого сигналу на зміну шви 16 дкості однієї чи декількох машин 1-3, 6 у вигляді, який дозволяє бортовим ЕОМ 19 машин комплексу 1-3, 6 перетворити його у сигнали автоматичного керування механізмами цих машин без участі операторів. Виконання земляних робіт при капітальному ремонті (КР) лінійної частини магістральних трубопроводів здійснюється наступним чином. Уточнюють положення трубопроводу, позначають його вісь вішками або маяками та глибину залягання труби від денної поверхні ґрунту до його верхньої твірної. Машиною пошарової розробки ґрунту (МПРГ) 1 знімають родючий шар ґрунту та переміщують його у відвал 10 (фіг.2, 3), розташований з боку від трубопроводу. За другий прохід тією ж машиною (МПРГ) 1 знімають шар мінерального ґрунту на глибину, необхідну для стійкої і надійної роботи наступних машин та механізмів на ділянці трубопроводу 7, що ремонтується, і переміщують його у відвал 11 (фіг.2) на другу сторону від трубопроводу 7. Для розкриття трубопроводу 7 машиною розкривання трубопроводу (МРТ) 2 розроблюють обабіч труби дві траншеї з розмірами, які залежать від діаметра трубопроводу (фіг.3-6) і глибини його залягання. Розроблений ґрунт переміщують в попередній відвал мінерального ґрунту 11 (фіг.4). Машиною підкопувальною роторною (МПР) 3 розроблюють ґрунт під трубопроводом 7 на глибину нижче його нижньої твірної, достатню для роботи ремонтних машин (механізмів): машини очистки трубопроводу, що ремонтується, від старої ізоляції 4 та 5 машини ізолювальної (фіг.5). Після виконання необхідних ремонтних робіт машиною для підбивки ґрунту під трубопровід (МП) 6 підсипають ґрунт під трубопровід на обидва боки від нього та ущільнюють його (фіг.6). Іншою машиною, яка на фігурах не показана, наприклад бульдозером, остаточно засипають відремонтовану ділянку трубопроводу та проводять технічну рекультивацію родючого шару ґрунту відповідними машинами. У процесі роботи пристрої (дальноміри) 17 періодично вимірюють відстані між працюючими одночасно колоною машинами та фіксують час кожного вимірювання. Дані стосовно результатів вимірювань та часу їх проведення, а також дані стосовно робочих параметрів машин комплексу 13, 6 через бездротову мережу на базі пристроїв 15, 16 надходять до центральної ЕОМ 18, яка розраховує швидкості зміни відстані тільки між машинами комплексу 1-3, 6 або між машинами комплексу 1-3, 6, а також ремонтними машинами 4, 5. Центральна ЕОМ 18 аналізує величини та напрямки темпів зміни відстаней між машинами, а також аналізує робочі параметри машин комплексу 1-3, 6. За результатами порівняння фактичних відстаней між машинами із граничними значеннями цих відстаней та із врахуванням результатів аналізу величини та напрямки темпів зміни відстаней між машинами та результатів аналізу робочих параметрів машин центральна ЕОМ 18 у режимі реального часу формує керуючі сигнали на збереження або зміну швидкості однієї чи декількох машин 1-3, 6. Ці сигнали через бездротову мережу на базі 17 пристроїв 15, 16 надходять до бортових ЕОМ 19, які перетворюють їх у текстові чи графічні повідомлення, які відтворюються на дисплеях систем керування машин комплексу 1-3, 6, та/або у сигнали автоматичного керування механізмами цих машин без участі операторів. Результати аналізу величини та напрямки темпів зміни відстаней між машинами враховуються тим, що формування керуючого сигналу здійснюється із упередженням і величина коригування швидкості руху машин збільшується, якщо темп зміни відстані є істотним і спрямований у напрямку наближення до граничного значення. Результати аналізу робочих параметрів машин враховуються тим, що сигнал на збільшення швидкості машин, які працюють практично на максимальній потужності (із максимальною продуктивністю) не формується. 94374 18 Проведені лабораторні (стендові) та експлуатаційні випробування продемонстрували ефективність, як заявленої технології, так і технологічного обладнання для її здійснення. Джерела інформації: 1. Правила производства капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов ВСН 2-112-79. - М.: Миннефтегазстрой, 1979. 136с. 2. Технология капитального ремонта магистральных нефтепроводов диаметром 530-1220 мм с заменой изоляции без подъема трубопровода с применением комплекса машин повышенной производительности ВБН В.3.1.-320.20077720.01 2001. - 188с. 3. Комплекс землерийних машин для капітального ремонту магістральних трубопроводів. - К.: НТУ, НДТЦ "Ротор", ДП "Завод ім. В.О. Малишева", ДАТ "ПДМН", 2009. - 34с. 19 94374 20 21 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 94374 Підписне 22 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601