sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2020-17-1-12-21sibadi-1020Research ArticleТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕTRANSPORT, MINING AND BUILDING MACHINERY ENGINEERINGСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРАIMPROVEMENT OF THE HYDRAULIC EXCAVATOR’S WORKING EQUIPMENTДемиденкоА. И.DemidenkoA. I.

Демиденко Анатолий Иванович – канд. техн. наук, проф., зав. кафедрой «Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур» 

644080, г. Омск, пр. Мира, 5

Anatoly I. Demidenko – Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Head of the Department of Machines for the Construction and Maintenance of Oil and Gas Complexes and Infrastructures

644080, Omsk, 5, Mira Ave.

demidenko_ai@sibadi.orgКузнецовИ. С.KuznetsovI. S.

Кузнецов Илья Сергеевич – студент факультета «Нефтегазовая и строительная техника» 

644080, г. Омск, пр. Мира, 5 

Ilya S. Kuznetsov – Student of the Faculty of Oil and Gas and Construction Equipment

644080, Omsk, 5, Mira Ave.

dissovetsibadi@bk.ruФГБОУ ВО «СибАДИ»РоссияSiberian State Automobile and Highway University (SibADI)Russian Federation2020050320201711221Copyright © Демиденко А.И., Кузнецов И.С., 20202020Демиденко А.И., Кузнецов И.С.Demidenko A.I., Kuznetsov I.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/1020Введение

Введение. Возрастной состав магистральных трубопроводов России значительно превышает срок их нормативной эксплуатации, что обусловливает необходимость обеспечения их надежной, безаварийной работы порой в сложных природных условиях. От качества и скорости проведения ремонтных работ зависит своевременная поставка требуемого количества углеводородного сырья в различные районы нашей страны и зарубежья. Скорость проведения капитального ремонта трубопровода, который заключается в замене старых труб на новые, зависит от эффективности всей ремонтной колонны в целом. Основной машиной для проведения земляных работ является одноковшовый гидравлический экскаватор. С его помощью происходит удаление грунта с обеих сторон от трубопровода, но существует проблема выемки грунта под трубопроводом. Существующие решения проблемы обладают высокой сложностью, что только затрудняет процесс ремонта. В связи с этим было разработано рабочее оборудование экскаватора, которое устанавливается после откапывания приямков траншеи.

Материалы и методы

Материалы и методы. Выполнен обзор и анализ существующих конструкций оборудования для разработки грунта под трубопроводом. Обозначены их ключевые недостатки. Разработана новая конструкция сменного рабочего оборудования одноковшового экскаватора. Проведен расчет основных силовых параметров.

Результаты

Результаты. Приведено подробное описание конструкции рабочего оборудования одноковшового экскаватора и принципа его работы. На основе силового и гидравлического расчета был выбран гидромотор для привода фрезерной головки.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Предложенное техническое решение позволит исключить выемку грунта из-под магистрального трубопровода при помощи шанцевого инструмента или сложных технических устройств. Это значительно повысит эффективность земляных работ и темп проведения ремонта трубопровода работ в целом.

Прозрачность финансовой деятельности: авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

Introduction

Introduction. The age composition of the main pipelines of Russia significantly exceeds the period of their standard operation, which necessitates the provision of their reliable, trouble-free operation sometimes in difficult environmental conditions. Timely delivery of the required amount of hydrocarbon raw materials to various regions of our country and abroad depends on the quality and speed of the repair work. The speed of the pipeline overhaul, which consists in replacing old pipes with new ones, depends on the effectiveness of the entire repair string as a whole. The main excavation machine is a hydraulic excavator. Soil is removed on both sides of the pipeline, but there is a problem of excavation under the pipeline. Existing solutions to the problem are highly complex, which only complicates the repair process. Therefore, the authors develop the working equipment of the excavator, which is installed after digging the pits of the trench.

Materials and methods

Materials and methods. The authors performed a review and analysis of existing equipment designs for the soil development under the pipeline. Moreover, the authors developed a new design of interchangeable working equipment for a single-bucket excavator.

Results

Results. As a result, the authors presented a detailed description of the working equipment of a single-bucket excavator and the principle of its operation.

Discussion and conclusions. The proposed technical solution allows excluding excavation under the main pipeline, which is carried out using a trench tool. This method significantly increases the efficiency of excavation and the pace of repair work as a whole.

The authors have read and approved the final manuscript. Financial transparency: the authors have no financial interest in the presented materials or methods. There is no conflict of interest.

экскаватор гидравлическийоборудование рабочеефреза роторнаястрела телескопическаятрубопроводремонтподкопгрунтэффективностьhydraulic excavatorworking equipmentrotary milling cuttertelescopic boompipelinerepairunderminingsoilefficiencyАвторы благодарят за поддержку научных исследований коллектив кафедры «ТНКИ» ФГБОУ ВО «СибАДИ», а также рецензентов статьи.The authors express their gratitude to the staff of the Department of the Machine for the Construction and Maintenance of Oil and Gas Complexes and Infrastructures in the Siberian Automobile and Highway University and to the reviewers of the paper.ReferencesАладинский В.В., Малков А.Г., Ушаков A.B. Метод ремонта газопроводов с использованием труб, бывших в эксплуатации // Территория Нефтегаз. 2009. № 8. С. 56–60.Aladinskiy V.V., Malkov A.G., Ushakov A.B. Metod remonta gazoprovodov s ispol’zovaniyem trub, byvshikh v ekspluatatsii [Method of gas pipeline repair using used pipes]. Territoriya Neftegaz. 2009; 8: 56–60 (in Russian).Hopkins, P. Pipelines: Past, Present, and Future / P. Hopkins // The 5th Asian Pacific IIW International Congress. Sydney, 2007. 27 p.Hopkins P. Pipelines: Past, Present, and Future // The 5th Asian Pacific IIW International Congress. Sydney. 2007: 27.Bruce, W.-A. Advantages of Steel Sleeves over Composite Materials for Pipeline Repair / W.A. Bruce, W.E. Amend // Evaluation, Rehabilitation & Repair of Pipelines : conferences. Berlin, 2010. pp. 32–34.Bruce W.-A., Amend W.- E. Advantages of Steel Sleeves over Composite Materials for Pipeline Repair. Evaluation, Rehabilitation & Repair of Pipelines: conferences. Berlin. 2010: 32–34.Куркин А.С., Бровко В.В., Пономарев П.А. Особенности ремонтных конструкций и технологий их сварки при ремонте магистральных трубопроводов без замены // Журнал нефтегазового строительства. 2015. № 1. С. 40–43.Kurkin A. S., Brovko V.V., Ponomarev P.A. Osobennosti remontnykh konstruktsiy i tekhnologiy ikh svarki pri remonte magistral’nykh truboprovodov bez zameny [Features of repair structures and their welding technologies during repair of main pipelines without replacement]. Zhurnal neftegazovogo stroitel’stva. 2015; 1: 40–43 (in Russian).Мерициди И.И., Шотиди К.Х. Сравнительный анализ методов ремонта подводных нефтепроводов // Нефть, газ и бизнес. 2016.№ 9. С. 8–12.Meritsidi I.I., Shotidi K.KH. Sravnitel’nyy analiz metodov remonta podvodnykh nefteprovodov [Comparative analysis of methods of repair of underwater oil pipelines]. Neft’, gaz i biznes. 2016; 9: 8–12 (in Russian).Archibald I.C. Soil stabilizer // Pipeline and qas Journal. 1984. № 11. pp. 44–46.Archibald I.C. Soil stabilizer. Pipeline and qas Journal. 1984; 11: 44–46.Большаков А.М., Сыромятникова А.С., Алексеев А.А. Непроектные положения газопроводов, проложенных подземным способом в районах многолетнемерзлых грунтов // Газовая промышленность. 2014. №4. С. 66–69.Bol’shakov A.M., Syromyatnikova A.S., Alekseyev A.A. Neproyektnyye polozheniya gazoprovodov, prolozhennykh podzemnym sposobom v rayonakh mnogoletnemerzlykh gruntov [Non-project positions of underground gas pipelines in areas of long-term frozen soils]. Gazovaya promyshlennost’. 2014; 4: 66–69 (in Russian).Ботвина Л.Р., Махутов Н.А., Пермяков В.Н. Безопасность магистральных и технологических трубопроводов: влияние расслоений на их работоспособность // Нефть, газ и бизнес. 2002. №1. С. 41–46.Botvina L.R., Makhutov N.A., Permyakov V.N. Bezopasnost’ magistral’nykh i tekhnologicheskikh truboprovodov: vliyaniye rassloyeniy na ikh rabotosposobnost’ [Safety of main and process pipelines: effect of stratification on their operability]. Neft’, gaz i biznes. 2002; 1: 41–46 (in Russian).Богоявленский В.И. Арктика и Мировой океан: современное состояние, перспективы и проблемы освоения ресурсов углеводородов: монография. М.:ВЭО, 2014. 175 с.Bogoyavlenskiy V.I. Arktika i Mirovoy okean: sovremennoye sostoyaniye, perspektivy i problemy osvoyeniya resursov uglevodorodov. Monografiya [Arctic and oceans: current state, prospects and problems of hydrocarbon resources development. Monograph]. Moscow, VEO, 2014:11–175 (in Russian).Зорин Е.Е., Толстов А.Э., Ефимов В.М. Напряженно-деформированное состояние трубопроводов подземной прокладки в условиях криолитозоны // Нефть, газ и бизнес. 2015. №9. С. 9–12.Zorin Ye.Ye., Tolstov A.E., Yefimov V.M. Napryazhenno-deformirovannoye sostoyaniye truboprovodov podzemnoy prokladki v usloviyakh kriolitozony [Stress-deformed condition of underground gasket pipelines in cryolitosone conditions]. Neft’, gaz i biznes. 2015; 9: 9–12 (in Russian).Черняев К.В. Мониторинг технического состояния нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. 2000. № 9. С. 14–17.Chernyayev K.V. Monitoring tekhnicheskogo sostoyaniya nefteprovodov [Monitoring of the technical condition of oil pipelines]. Truboprovodnyy transport nefti. 2000; 9: 14–17 (in Russian).Булавинцева А.Д., Мазуркин П.М. Динамика аварий по причиненному ущербу на линейной части магистральных нефтепроводов ОАО «АК «Транснефть» // Современные наукоемкие технологии. 2011. № 4. С. 64–67.Bulavintseva A.D., Mazurkin P.M. Dinamika avarij po prichinennomu ushherbu na linejnoj chasti magistral’nyh nefteprovodov OAO «AK «Transneft’» [Dynamics of accidents on the damage caused on the linear part of the main oil pipelines of JSC “AK Transneft”]. Sovremennyye naukoyemkiye tekhnologii. 2011; 4: 64–67 (in Russian).Hopkins, P. Pipelines: Past, Present, and Future/P. Hopkins // The 5th Asian Pacific IIW International Congress. Sydney, 2007. 27 p.Hopkins P. Pipelines: Past, Present, and Future. The 5th Asian Pacific IIW International Congress. Sydney, 2007: 27.Набиев Р.Р. Обеспечение надёжности длительно эксплуатируемых нефтепроводов // Трубопроводный транспорт нефти. 2010. № 12. С. 9–11.Nabiyev R.R. Obespecheniye nadozhnosti dlitel’no ekspluatiruyemykh nefteprovodov [Ensuring reliability of long-term operated oil pipelines]. Truboprovodnyy transport nefti. 2010; 12: 9–11 (in Russian).Душин В.А., Шаммазов, А.М. Капитальный ремонт линейной части магистральных нефтепроводов: монография. Уфа , 2008. 272 с.Dushin V.A.; Shammazov, A.M. Kapital’nyy remont lineynoy chasti magistral’nykh nefteprovodov: monografiya [Major repair of line part of main oil pipelines: monograph]. Ufa 2008: 272 (in Russian).Amiya K. L. Material Selection and Performance in Oil and Gas Industry // Applied Metallurgy and Corrosion Control . 2017. pp 269-347. DOI: 10.1007/978-981-10-4684-1-9 269.Amiya K.L. Material Selection and Performance in Oil and Gas Industry. Applied Metallurgy and Corrosion Control . 2017: 269-347. DOI: 10.1007/978- 981-10-4684-1-9 269.Timashev S., Bushinskaya A. Methods of Assessing Integrity of Pipeline Systems with Different Types of Defects // Diagnostics and Reliability of Pipeline Systems. 2016. pp. 9-43. DOI: 10.1007/978- 3-319-25307-7-2.Timashev S., Bushinskaya A. Methods of Assessing Integrity of Pipeline Systems with Different Types of Defects. Diagnostics and Reliability of Pipeline Systems. 2016: 9–43. DOI: 10.1007/978-3-319- 25307-7-2.Mourad N., Rabia K. Pipelines Reliability Analysis Under Corrosion Effect and Residual Stress // Arabian Journal for Science and Engineering. 2015, Vol. 40, Iss. 11. pp. 3273–3283. DOI: 10.1007/s13369- 015-1723-9.Mourad N., Rabia K. Pipelines Reliability Analysis Under Corrosion Effect and Residual Stress. Arabian Journal for Science and Engineering. 2015; 40, Iss. 11: 3273–3283. DOI: 10.1007/s13369-015- 1723-9.Булавинцева А.Д., Мазуркин П.М. Динамика аварий по причиненному ущербу на линейной части магистральных нефтепроводов ОАО АК «Транснефть» // Современные наукоемкие технологии. 2011. № 4. С. 64–67.Bulavintseva A. D., Mazurkin P. M. Dinamika avariy po prichinennomu ushcherbu na lineynoy chasti magistral’nykh nefteprovodov OAO AK «Transneft’»[ Dynamics of accidents on the damage caused on the linear part of the main oil pipelines of JSC Transneft]. Sovremennyye naukoyemkiye tekhnologii. 2011; 4: 64–67 (in Russian).Шарыгин Ю.М., Романцов С.В., Шарыгин А.М. Повышение прочности дефектных труб, уси ленных композитными муфтами с болтовым соединением // Транспорт и подземное хранение газа. 2002. № 3. С. 104–107.Sharygin YU. M., Romantsov S. V., Sharygin A. M. Povysheniye prochnosti defektnykh trub, usilennykh kompozitnymi muftami s boltovym soyedineniyem [Increased strength of defective pipes reinforced by composite couplings with bolted connection]. Transport i podzemnoye khraneniye gaza. 2002; 3:104–107 (in Russian).Лукьянов А.А. Анализ напряженно-деформированного состояния ремонтных конструкций магистральных трубопроводов // Сварка и контроль. 2013. С. 181–188.Luk’yanov A. A. Analiz napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya remontnykh konstruktsiy magistral’nykh truboprovodov [Analysis of stress-strain state of repair structures of main pipelines]. Svarka i kontrol’. 2013: 181–188 (in Russian).Емельянов Р.Т., Султанов Н.С., Закурдаев А.В., Скурихин Л.В. Моделирование динамики регулируемого гидромотора // Вестник КрасГАУ. 2014. № 8. С. 181–185.Yemel’yanov R.T., Sultanov N.S., Zakurdayev A.V., Skurikhin L.V. Modelirovaniye dinamiki reguliruyemogo gidromotora [Simulation of controlled hydraulic motor dynamics] Vestnik KrasGAU. 2014; 8: 181–185 (in Russian).Tiratsoo John About decommissioning of production and transportation of oil: the UK experience // Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2017. № 1. pp. 82–83.Tiratsoo John About decommissioning of production and transportation of oil: the UK experience. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2017; 1: 82–83.Hibbeler R.C. Fluid Mechanics. Part 2. Pearson Pumtke Hall, 2015. 904 p. 25. Charru F. Hydrodynamic Instabilities. Cambridge University Press, 2011. 391 p.Hibbeler R.C. Fluid Mechanics. Part 2. Pearson Pumtke Hall, 2015; 904. 25. Charru F. Hydrodynamic Instabilities. Cambridge University Press, 2011; 391.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.