CC BY
2УДК 621.592
Нигматуллина Э.Г.
студент,
кафедра «Трубопроводный транспорт», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования
«Самарский государственный технический университет»,
Самара Nigmatullina E. G.
Student,
Department of "Pipeline Transport", Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education
"Samara State Technical University",
Samara
E-mail: [email protected]
Строительство подводных переходов магистральных трубопроводов с использованием
экскаваторов, оснащенных системами GPS Construction of underwater crossings of main pipelines using excavators equipped with GPS
systems
Аннотация: В статье рассмотрены проблемы производства земляных работ при строительстве подводных переходов магистральных нефтепроводов, в качестве решения предложено применение 3D систем GPS с подводными датчиками, описан принцип работы устройства, выявлены основные преимущества и недостатки.
Abstract: The article deals with the problems of excavation during the construction of underwater crossings of oil trunk pipelines, the use of 3D GPS systems with underwater sensors is proposed as a solution, the principle of operation of the device is described, the main advantages and disadvantages are identified.
Ключевые слова: GPS; земляные работы; автоматизированные системы управления экскаватором.
Keywords: GPS; earthworks; automated excavator control systems.
Магистральные трубопроводы (МН) имеют большую разветвленную сеть на территории России и за ее пределами. Транспортирующие нефть и нефтепродукты трубы прокладываются на участках с различными климатическими и гидрогеологическими условиями, в том числе в многолетнемерзлых грунтах, карстах, под водой. Нулевым циклом строительства МН являются земляные работы, связанные с рытьем траншей и обратной засыпкой траншей с уложенными в них трубопроводами [2]. Эффективность производства земляных работ базируется на грамотном подборе землеройной техники с оптимальными в конкретных условиях характеристиками [1].
Рытье траншей для прокладки нефтепроводов под водой — производственный процесс, осложненный разработкой грунтов в условиях отсутствия видимости, а также местоположением разрабатываемого участка ниже уровня стоянки экскаватора.
Экскаватор — землеройная машина с основным рабочим органом в виде одного или нескольких ковшей. Ковш имеет режущие кромки (нож или отдельные зубья). При углублении в грунт и движении ковша происходит срезание слоев грунта и заполнение им ковша. По мере заполнения ковша срезанным грунтом происходит удаление его в отвал и цикл повторяется [5]. Как правило, для осуществления подобных работ под водой при строительстве подводных переходов МН применяются экскаваторы-драглайн или одноковшовые экскаваторы с минимальной глубиной от 2 м. Для производства работ технику устанавливают на специализированные заякоренные понтоны. Машинист осуществляет производство работ практически «вслепую», что снижает производительность и увеличивает сроки осуществления выемки грунтов из-под воды. Схема разработки подводной траншеи экскаватором представлена на рисунке 1 [4].
Рисунок 1 — Схема разработки подводной траншеи экскаватором 1 — экскаватор; 2 — понтон; 3 — разрабатываемая траншея; 4 — временный отвал
грунта
Совершенствование механизированной техники для разработки грунтов с помощью монтажа на экскаваторы специализированных приборов GPS-нивелирования, приведет к оптимизации сроков и стоимости реализации объекта, а также повысит качество, точность, производительность земляных работ, снизит риск возникновения аварийных ситуаций, уменьшит рабочую нагрузку машиниста.
Исходя из вышеизложенного вопросы изучения способов строительства подводных переходов магистральных трубопроводов с использованием экскаваторов, оснащенных системами GPS, являются актуальными и имеют прямой научный и практический интерес для компаний соответствующей отрасли.
В результате проведения литературно-патентного обзора существующих методов автоматизации механизированной техники определены наиболее оптимальные устройства. В качестве инновационного способа автоматизации процесса раскопки подводных траншей при строительстве МН предлагается установка на экскаватор специализированных 3D систем нивелирования с подводными датчиками MSS420 производства компании Leica Geosystem (Рис. 2). Датчики позволяют определять положение экскаватора в пространстве
с помощью спутниковых систем GPS или ГЛОНАСС. Трекеры монтируются на ковш, рукоять и стрелу экскаватора, давая возможность машинисту видеть положение ковша экскаватора на мониторе, обеспечивая точность выемки грунта до 10 мм. По данным с датчиков система с помощью GPS-антенн определяет положение рабочего инструмента и показывает в режиме реального времени на модуле управления в кабине машиниста кромку ковша экскаватора относительно определенной проектом координатной сетки, что позволяет эффективно производить земляные работы в соответствие с проектом. Работа датчиков основана на технологии SP, которая является гиростабилизированной платформой с акселерометрами. Поэтому MSS400 имеют наивысшую чувствительность и скорость обновления угловых значений в динамике среди аналогов. Также, технология SP производит фильтрацию шумов GNSS, улучшая качество работы от спутниковых систем позиционирования, даже в зонах с плохим покрытием и при временной потере источника поправок.
Рисунок 2 — Устройство 3D систем нивелирования с подводными датчиками MSS420
производства компании Leica Geosystem
Результаты анализа основных преимуществ и недостатков применения систем GPS с датчиками MSS420 производства компании Leica Geosystem представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Преимущества и недостатки применения систем GPS с датчиками MSS420
Система GPS с датчиками MSS420 производства компании Leica Geosystem
преимущества недостатки
Возможность проведения земляных работ на глубине до 40м под водой Труднодоступность программного обеспечения ввиду наложенных на Россию санкций
Устойчивость корпусов датчиков и кабелей к морской воде Высокая стоимость оборудования
Возможность быстрой установки на ковш, стрелу или рукоять экскаватора и калибровки
Увеличение скорости и производительности техники
Увеличение рабочего диапазона экскаватора до 360°
Современное развитие техники позволяет выполнять земляные работы механизированным способом с высокой точностью [3]. Применение систем навигации GPS/ГЛОНАСС с установкой на экскаватор подводных датчиков MSS420 увеличивает производительность, обеспечивает оценку машинистом положения ковша под водой в реальном времени (местоположение машины, ковша, необходимая глубина раскопки), что способствует обеспечению безопасности производимых работ, минимизации сроков рытья траншеи при строительстве подводных переходов магистральных нефтепроводов, благодаря отсутствию необходимости проведения топографической съемки, а также снижению количества повторных работ на строительной площадке.
Список литературы
1. Ахмедов А.М. Совершенствование подготовительных процессов при осуществлении земляных работ на линейной части магистральных трубопроводов // Инженерный вестник Дона — №1, — 2017.
2. Васильев Г.Г., Писарев В.М., Насиров Р.К., Лурье М.В. Правда о российских нефтепроводах // сайт Обществ системы «Транснефть» // 2011 — [Электронный ресурс]. — Электрон. данн. — Режим доступа. — URL: https://www.transneft.ru/pressReleases/view/id/10289/ Дата обращения 16.08.2022 — Загл. с экрана.
3. Габидуллин Т.Р., Загетдинов Р.В. Повышение производительности систем управления дорожно-строительной техникой при использовании систем глобального спутникового позиционирования // Известия КГАСУ, — выпуск №4, — 2013.
4. РД-75.200.00-КТН-012-14 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Переходы магистральных трубопроводов через водные преграды. Нормы проектирования // ПАО «Транснефть», — 2015 год.
5. Статья Основы нефтяной и газовой промышленности. Земляные работы // сайт компании ООО «Матрица-продакшн Плюс» — [Электронный ресурс]. — Электрон. данн. — Режим доступа. — URL: // http://www.matrixplus.ru/ongprom-037.htm/ Дата обращения 16.08.2022 — Загл. с экрана.
