Einführung

Der Druck in einer Minenentwässerungsleitung ist selten so einfach wie eine feste Zahl.

Ein HDPE-Bergbaurohr kann mehrere Stunden lang bei einem relativ stabilen Druck betrieben werden und dann eine schnelle Änderung erfahren, wenn eine Pumpe startet, eine Pumpe stoppt, die Position eines Ventils ändert oder sich der Wasserstand im System ändert.

Ein weiterer Faktor ist die Tiefenentwässerung von Minen.

Der Höhenunterschied zwischen unterirdischen Pumppunkten und der Oberfläche erzeugt statischen Wasserdruck. Das Pumpen erhöht dann den Druck zusätzlich zu diesem hydraulischen Zustand.

Infolgedessen können verschiedene Abschnitte desselben HDPE-Bergbaurohrs unterschiedlichen Druckbedingungen ausgesetzt sein.

Ein Rohr in der Nähe des Bodens eines tiefen vertikalen Abschnitts kann einem viel höheren statischen Druck ausgesetzt sein als ein Rohr in der Nähe der Auslassstelle.

Für Käufer im Bergbau ist dies der Grund, warum der Druckbedarf eines HDPE-Bergbaurohrs nicht einfach anhand des Typenschilds der Pumpe ermittelt werden kann.

Der tatsächliche Druck entlang der Pipeline muss verstanden werden.

Der Wasserdruck ändert sich mit der Höhe

Der Wasserdruck steigt mit der Tiefe aufgrund des Gewichts des darüber liegenden Wassers.

Für eine vertikale Wassersäule kann die hydrostatische Beziehung wie folgt ausgedrückt werden:

P=ρghP=\\rho gh

Dabei ist PP der hydrostatische Druck, ρ\\rho die Wasserdichte, gg die Gravitationsbeschleunigung und hh die Wassersäule.

Die Formel ist einfach.

Der wichtige Teil für ein HDPE-Bergbaurohr ist, was passiert, wenn der Höhenunterschied groß wird.

Ein Grubenentwässerungssystem kann Wasser aus einer tiefen Untergrundebene an die Oberfläche befördern.

Daher kann der untere Abschnitt der Rohrleitung einer erheblichen statischen Druckhöhe ausgesetzt sein.

Pumpendruck und statische Förderhöhe werden dann im eigentlichen Betriebssystem kombiniert.

Aus diesem Grund kann eine Rohrspezifikation, die nur auf dem Förderdruck der Pumpe basiert, irreführend sein, wenn das Höhenprofil nicht berücksichtigt wird.

Der Druck ist nicht überall gleich

Ein langes HDPE-Bergbaurohr erfährt keinen gleichmäßigen Druck.

Druckänderungen entlang der Rohrleitung.

Der Druck an der Pumpstation hängt von der Pumpe und den örtlichen Gegebenheiten ab.

Wenn das Wasser nach oben fließt, verbraucht die Höhe hydraulische Förderhöhe.

Dadurch ändert sich der Druck, der im weiteren Verlauf der Rohrleitung zur Verfügung steht.

Wenn die Rohrleitung stark ansteigt, kann es in den unteren Abschnitten zu einem höheren Druck kommen.

Dies ist bei der Auswahl der Druckklasse von Bedeutung.

Ein Rohr, das für einen Abschnitt geeignet ist, muss nicht unbedingt für einen anderen geeignet sein, wenn die Druckbedingungen erheblich unterschiedlich sind.

In vielen Minenentwässerungssystemen ist die Verwendung mehrerer Druckklassen entlang einer Trasse jedoch möglicherweise nicht praktikabel. Daher muss das vollständige Druckprofil berücksichtigt werden, bevor das HDPE-Bergbaurohr spezifiziert wird.

Der Innendruck verändert die Rohrform geringfügig

Wenn der Wasserdruck im HDPE-Bergbaurohr ansteigt, wird die Rohrwand nach außen gedrückt.

Der Durchmesser nimmt leicht zu.

Auch die Wand erfährt eine Umfangsbeanspruchung.

Wenn der Druck sinkt, nähert sich das Rohr wieder seinen ursprünglichen Abmessungen an.

Bei einem starren Rohr ist diese Verformung relativ gering.

HDPE verhält sich anders, da Polyethylen flexibler ist.

PE100-Referenzdaten ergeben einen Langzeitmodul von etwa 200 MPa und eine Poissonzahl von etwa 0,45.

Diese Eigenschaften beeinflussen, wie das HDPE-Bergbaurohr auf Änderungen des Innendrucks reagiert.

Bei Druckänderungen bleibt das Rohr nicht absolut formstabil.

Es reagiert.

Diese Reaktion gehört zum normalen Verhalten von HDPE-Rohren.

Warum normaler Betriebsdruck nicht ausreicht

Ein Grubenentwässerungssystem kann einen normalen Betriebsdruck von beispielsweise mehreren MPa haben.

Das sind nützliche Informationen, sie stellen jedoch nicht unbedingt den maximalen Druck dar, dem das HDPE-Bergbaurohr ausgesetzt ist.

Möglicherweise startet eine Pumpe.

Ein Ventil kann schließen.

Der Durchfluss kann sich ändern.

Der Druck kann vorübergehend über den stationären Betriebswert steigen.

Aus demselben Grund müssen Wasserschläge getrennt vom Normaldruck betrachtet werden.

Die PE100+-Anleitung identifiziert den Pumpenbetrieb und den Ventilbetrieb als mögliche Ursachen für Druckstöße und empfiehlt eine Druckstoßanalyse, wenn vorübergehende Bedingungen von Bedeutung sind.

Daher muss ein HDPE-Bergbaurohr anhand der Druckhülle und nicht anhand eines konstanten Manometerwerts bewertet werden.

Die Entwässerung tiefer Minen führt zu einem anderen Druckproblem

Stellen Sie sich eine unterirdische Pumpstation in beträchtlicher Tiefe vor.

Die Pipeline steigt vom Untergrund zur Oberfläche.

Die Pumpe muss den Höhenunterschied überwinden.

Die Wassersäule selbst erzeugt Druck.

Dies bedeutet, dass der untere Teil des Systems auch bei nicht sehr hohen Durchflussraten einem erheblichen Innendruck ausgesetzt sein kann.

Dies ist einer der Gründe, warum Minenentwässerungssysteme häufig druckbelastete HDPE-Bergbaurohre anstelle von gewöhnlichen Niederdruck-Entwässerungsrohren erfordern.

Das Rohr wird nicht nur aufgrund der Wassermenge ausgewählt, die es transportiert.

Es wird aufgrund des Drucks ausgewählt, der durch die Bewegung des Wassers durch die Mine entsteht.

Rohrdruck und Durchflusskapazität sind unterschiedlich

Diese Unterscheidung ist leicht zu übersehen.

Ein großes HDPE-Bergbaurohr kann eine hohe Durchflussrate bei relativ geringem Reibungsverlust transportieren.

Ein kleineres Rohr kann eine größere Hydraulikhöhe erfordern, um den gleichen Durchfluss zu transportieren.

Aber keine Aussage sagt uns, ob die Rohrwand dem Systemdruck standhalten kann.

Die Durchflusskapazität hängt stark vom Innendurchmesser und dem hydraulischen Widerstand ab.

Die Druckkapazität hängt von der Materialstärke, der Wandstärke, dem SDR, der Temperatur und den Konstruktionsbedingungen ab.

Die beiden hängen durch die physikalische Geometrie des Rohrs zusammen, es handelt sich jedoch nicht um dieselbe Eigenschaft.

Aus diesem Grund benötigt eine Bergbaurohrspezifikation sowohl einen Durchmesser als auch eine Druckklasse.

Die Temperatur verändert die Druckkapazität

Bei der Diskussion über den Druck von HDPE-Bergbaurohren sollte die Temperatur nicht außer Acht gelassen werden.

PE100-Referenzeigenschaften basieren im Allgemeinen auf definierten Testbedingungen.

Mit steigender Temperatur wird Polyethylen weniger steif und seine zulässige langfristige Druckleistung kann abnehmen.

Die PE100+-Richtlinie weist darauf hin, dass je nach anwendbarer Norm eine Druckreduzierung bei erhöhten Temperaturen erforderlich sein kann.

Bei der unterirdischen Minenentwässerung kann die Wassertemperatur relativ stabil bleiben.

Oberflächenrohrleitungen können einem viel größeren Temperaturbereich ausgesetzt sein.

Ein langes HDPE-Bergbaurohr, das direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist, kann Temperaturen erreichen, die sich erheblich vom umgebenden Wasser oder Boden unterscheiden.

Die Druckangabe muss daher mit dem tatsächlichen Betriebstemperaturbereich übereinstimmen.

Was passiert, wenn der Druck plötzlich abfällt?

Die Druckreduzierung ist ein weiterer Zustand, der Aufmerksamkeit verdient.

Wenn eine Pumpe stoppt oder sich die Strömungsverhältnisse schnell ändern, kann der Innendruck sinken.

Abhängig vom System kann der Druck in bestimmten Abschnitten unter den Atmosphärendruck absinken.

Nun ändert sich die Belastungsrichtung.

Statt dass das Wasser nach außen gegen die Rohrwand drückt, kann der äußere Druck wichtiger werden.

Wenn Grundwasser ein erdverlegtes HDPE-Bergbaurohr umgibt und der Innendruck deutlich abfällt, kann das Rohr einem Außendruckzustand ausgesetzt sein.

Dies verbindet Druckschwankungen mit Knickwiderstand.

Ein Rohr muss daher sowohl einem hohen Innendruck als auch dem umgekehrten Zustand, bei dem die innere Unterstützung verringert ist, standhalten.

HDPE-Bergbaurohrparameter für die Druckauswahl

Dies sind PE100-Referenzimmobilien. Die tatsächliche Druckklasse und der zulässige Betriebsdruck eines bestimmten HDPE-Bergbaurohrs sollten der zertifizierten Produktspezifikation und der geltenden Konstruktionsnorm entnommen werden.

Druckklasse und SDR

Bei PE100-Rohren hängt SDR direkt von der Wandstärke im Verhältnis zum Außendurchmesser ab.

Ein niedrigerer SDR bedeutet eine dickere Wand.

Ein höherer SDR bedeutet eine dünnere Wand.

Die PE100+-Referenzdesigndaten geben typische maximale Betriebsdruckwerte unter bestimmten Annahmen an und veranschaulichen die Beziehung zwischen SDR und Druckkapazität.

Für einen Käufer von Grubenentwässerungsanlagen ist dies nützlicher, als einfach nach „dickwandigen Rohren“ zu fragen.

Die Druckklasse sollte klar definiert sein.

Wenn das System PN10 erfordert, muss die Rohrgeometrie der geltenden PN10-Spezifikation entsprechen.

Wenn der Druckbedarf geringer ist, kann ein anderer SDR einen größeren Innendurchmesser bei gleichem Außendurchmesser bieten.

Dadurch kann die hydraulische Kapazität verbessert werden.

Auch hier sind Druck und Durchfluss durch die tatsächliche Rohrgeometrie verbunden.

Die Pumpstation ist Teil der Druckumgebung des Rohrs

Ein HDPE-Bergbaurohr sollte nicht unabhängig von der Pumpstation bewertet werden.

Die Pumpe bestimmt, wie der Druck erzeugt wird.

Die Ventile bestimmen, wie sich der Druck ändern kann.

Das Höhenprofil bestimmt, wie viel statische Fallhöhe vorhanden ist.

Der Rohrleitungsdurchmesser bestimmt, wie groß der hydraulische Verlust ist.

Die Rohrwand bestimmt, wie das Rohr den entstehenden Druck aufnimmt.

Diese Komponenten bilden ein System.

Dies ist besonders wichtig in der Nähe des Pumpenauslasses.

Im ersten Abschnitt des HDPE-Bergbaurohrs kann es zu schnellen Druckänderungen kommen, wenn die Pumpe startet oder stoppt.

Das Rohr weiter stromabwärts kann dieselbe Druckwelle zu einem anderen Zeitpunkt und mit anderen lokalen Druckbedingungen erfahren.

Aus diesem Grund müssen lange Grubenwasserleitungen als Gesamtsysteme betrachtet werden.

Welche Informationen sollte ein Käufer bereitstellen?

Bei der Anfrage nach HDPE-Bergbaurohren für die Grubenentwässerung machen mehrere Informationen die Auswahl wesentlich zuverlässiger.

Der erforderliche DN ist erforderlich.

Der normale Betriebsdruck ist erforderlich.

Noch wichtiger ist der maximale Druck.

Zur Überprüfung der hydraulischen Kapazität wird die erforderliche Durchflussmenge benötigt.

Die Länge der Rohrleitung und der Höhenunterschied zeigen die jeweilige hydraulische Förderhöhe an.

Die Start- und Stoppbedingungen der Pumpe helfen dabei, mögliche Druckschwankungen zu erkennen.

Die Installationsmethode ist wichtig, da ein erdverlegtes Rohr dem äußeren Boden- und Grundwasserdruck ausgesetzt sein kann.

Insbesondere bei freiliegenden Rohrleitungen sollte auch die Betriebstemperatur bekannt sein.

Diese Details ermöglichen es, das Rohr an die tatsächliche Mine anzupassen und nicht aus einer Drucknummer auszuwählen.

Abschluss

Der Druck in einem HDPE-Bergbaurohr ist nicht unbedingt konstant.

Aufgrund der Höhenlage kann die Entwässerung tiefer Minen zu erheblichen statischen Fallhöhen führen.

Pumpen erhöhen den Betriebsdruck.

Ventile und Pumpenabschaltungen können vorübergehenden Druck erzeugen.

Die Temperatur kann die zulässige Druckleistung des PE-Materials verändern.

Ein plötzlicher Druckabfall kann sogar dazu führen, dass sich das Problem von Innendruck auf Außendruck ändert.

Bei PE100-Bergbaurohren sind MRS, SDR, Wandstärke und Betriebstemperatur Teil des Druckdesigns.

Aus diesem Grund sollte bei der Auswahl eines Grubenentwässerungsrohrs nicht nur nach einer DN-Größe gefragt werden oder der Normaldruck der Pumpe angepasst werden.

Das Rohr muss an die gesamte Druckumgebung angepasst sein.

Für einen Bergbaukäufer lautet die nützliche Spezifikation daher nicht einfach:

„HDPE-Rohr für die Grubenentwässerung.“

Es ist ein Rohr mit einer definiertenDN, Druckklasse, Wandstärke oder SDR, Durchflussbedarf und Betriebszustand.

Sobald diese Bedingungen geklärt sind, kann das HDPE-Bergbaurohr als tatsächliche Druckrohrleitung und nicht einfach als Kunststoffrohr mit Nenndurchmesser ausgewählt werden.

Fordern Sie ein Angebot für HDPE-Rohre an

Für HDPE-Bergbaurohre senden Sie uns:

DN + PN/SDR + Medium + Arbeitstemperatur + Installationsmethode + Rohrleitungslänge + Menge

Für Minenentwässerungs- und Entwässerungsanwendungen stellen Sie bitte außerdem Folgendes bereit:

Anwendung + Arbeitsdruck + Installationsumgebung

Für mineral-haltiges Grubenwasser, falls verfügbar:

Wasserchemie / pH + Temperatur + Schwebstoffe

Luoyang Zhengju Neue Materialtechnologie Co., Ltd.

WhatsApp: +86 19937270645
E-Mail:baibaili456@gmail.com
WeChat: +86 19937270645

Erhalten Sie den besten Preis für Ihr HDPE-Bergbaurohr.