A study of the influence of friction forces on the transmission of soil vibration on gas pipelines

• Autorzy: Gawędzki W. , Tarnowski J.

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu sił tarcia na przenoszenie drgań gruntu na rurę gazociągu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the influence of friction force values during the contact of a gas pipeline with sand pack on the transmission of soil vibrations on a tested pipe section. Field experiments were carried out on standard gas pipeline insulations subjected to dynamic interactions. The load sources comprised artificially generated soil vibrations with an impulsive character. Within the course of experiments, soil and pipe vibration acceleration signals were registered for different values of friction forces in its contact with the soil. The value of friction forces being a variable parameter during experiments were applied by the change of values of the tension static force of the gas pipeline section. The analysis of the registered soil and pipe vibration acceleration signals were conducted based on the time-domain signal decomposition method, Hilbert-Huang Transform (HHT). This method enables one to decompose the non-stationary vibration acceleration signal into narrowband components. For each component, a course of instantaneous values for frequency and amplitude was specified. The dependence of the pipe vibration acceleration amplitude on the pipe tensile force and friction force of the pipe in the contact with the soil was demonstrated.

PL

W artykule przedstawiono wpływ wartości sił tarcia w kontakcie rury gazociągu z obsypką piaskową na przenoszenie drgań gruntu na badany odcinek rury. Przeprowadzono eksperymenty poligonowe, w trakcie których standardowo posadowiona w gruncie rura gazociągu poddawana była oddziaływaniom dynamicznym. Źródłem obciążeń były wywoływane sztucznie drgania gruntu o charakterze impulsowym. W trakcie eksperymentów zarejestrowano sygnały przyspieszeń drgań gruntu oraz rury dla różnych wartości sił tarcia w jej kontakcie z gruntem. Będąca parametrem zmiennym podczas eksperymentów wartość siły tarcia zadawana była poprzez zmianę wartości siły statycznego naciągu odcinka rury gazociągu. Analizę zarejestrowanych sygnałów przyspieszeń drgań gruntu oraz rury przeprowadzono w oparciu o czasową metodę dekompozycji sygnałów Hilbert Huang Transform (HHT). Metoda ta umożliwia rozkład niestacjonarnego sygnału przyspieszenia drgań na składowe wąskopasmowe. Dla każdej składowej określono przebieg chwilowych wartości częstotliwości oraz amplitudy. Wykazano zależność amplitudy przyspieszeń drgań rury od sił naciągu oraz siły tarcia rury w kontakcie z gruntem.

Słowa kluczowe

EN

friction; vibration; gas pipeline; pipe; HHT transform; vibration transmission

PL

tarcie; drgania; gazociąg; rura; transformacja HHT; przenoszenie drgań

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 2
• Strony: 49--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Gawędzki W.

• AGH University of Science and Technology, Department of Measurement and Electronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Tarnowski J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Measurement and Electronics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Abdoun T.H., et al., Factors influencing the behavior of buried pipelines subjected to earthquake faulting. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29 (3), 2009, 415–427.
• 2. Chen W.W., et al.: Seismic response of natural gas and water pipelines in the Ji-Ji earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22 (9–12), 2012, 1209–1214.
• 3. Dulińska J., Zięba A.: Wpływ wstrząsów górniczych i odstrzałów w kamieniołomach na odpowiedź dynamiczną gazociągu. Czasopismo Techniczne 2007, Budownictwo z. 2-B, 19–28.
• 4. Figiel W., Tarnowski J.: Badania współczynnika tarcia rurociągu i gruntu na terenach górniczych w obecności wstrząsów. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 4, 2005, 55–63.
• 5. Gawędzki W.: Analiza wpływu drgań gruntu na odkształcenia rurociągów w warunkach ich dodatkowego obciążenia statycznego. Pomiary, Automatyka, Kontrola, 56 (8), 2010, 879–882.
• 6. Honegger D.G., Wijewickreme D., Seismic risk assessment for oil and gas pipelines. In Seismic Risk Analysis and Management of Civil Infrastructure Systems. Woodhead Publishing, Part IV, 2013, 682–715.
• 7. Kim D.S., Lee J.S.: Propagation and attenuation characteristics of various ground vibrations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 19, 2000, 115–126.
• 8. Lepiarczyk D., Gawędzki W., Tarnowski J.: Analysis of the influence of friction force on the strains of gas pipeline using the Hilbert-Huang transform. Tribologia, 4, 2016, 145–155.
• 9. Gawedzki W., Tarnowski J., Design and testing of the strain transducer for measuring deformations of pipelines operating in the mining-deformable ground environment. Measurement Science Review, 15 (5), 2015, 256–262.
• 10. Dubiński J., Mutke G., Tatara T., Muszyński L., Barański A., Kowal T.: Zasady stosowania zweryfikowanej górniczej skali intensywności drgań GSIGZWKW-2012 do prognozy i oceny skutków oddziaływania wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego w zakładach górniczych Kompanii Węglowej S.A. na obiekty budowlane i ludzi. Kompania Węglowa, Katowice 2013.
• 11. Mutke G., Dubiński J.: Weryfikacja skali GSI-2004 oceny skutków drgań wywołanych wstrząsami górniczymi w obszarze LGOM. Materiały sympozjum ”Warsztaty” z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie, 2006, 79–93.
• 12. Hoffmann K.: An Introduction to Measurements using Strain Gages. Publisher Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt 1989.
• 13. Gawędzki W.: Pomiary elektryczne wielkości nieelektrycznych. Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.
• 14. Hottinger Baldwin Messtechnik: Spider8 amplifier and Catman® software Technical Documentation, http://www.hbm.com.
• 15. Huang N.E. et al., The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis, The Royal Society – Proc. R. Soc. Lond. A, 454, 1998, 903–995.
• 16. Feldman M., Hilbert Transform Applications in Mechanical Vibration. John Wiley & Sons, Ltd, 2011.
• 17. Gawędzki W., Serzysko B., Zastosowanie transformacji Hilbert Vibration Decomposition do analizy sygnałów parasejsmicznych w dziedzinie czasu. Przegląd Elektrotechniczny, 91 (8), 2015, 7–10.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).