Устройство для предохранения опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжения

Использование: Полезная модель относится к области трубопроводного транспорта и может быть использована для защиты участков, проходящих в особо экологически охраняемых зонах (водоемы, заповедники, курортные зоны и т.п.), ветхих участков, а также подверженных изменяющимся внешним воздействиям.

Задача: Предупреждение разрушения опасных участков трубопровода. Сущность полезной модели: Предохранение опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжения, включает контроль основного трубопровода и состоит из сильфонного компенсатора, предохранительной катушки со сварным контрольным стыком посредине. Катушка врезана в опасный участок трубопровода и выполнена из трубы диаметром и длиной, равной диаметру основного трубопровода и толщиной меньше толщины основного трубопровода в пределах от 30 до 60% толщины основного трубопровода. На контрольном стыке размещены датчики контроля напряжений и утечек, подключенные к микропроцессору, сигналы с которого поступают на диспетчерский пункт, управляют задвижками автоматического аварийного закрытия основного трубопровода, а также управляют задвижками автоматического открытия резервной линии. Резервная линия может быть выполнена из гибкого металлического трубопровода.

Известно устройство автоматического перекрытия трубопровода при его повреждении (Трубопроводный транспорт нефти, М., N 3, 1996, с 11), в котором обратный клапан и задвижка устанавливаются в опасных местах меньшего диаметра, чем основной трубопровод. При повреждении участка происходит срабатывание обратного клапана и перекрывается часть участка - обратный клапан-пункт приема перекачиваемого продукта.

Недостаток - не устраняется перенапряжение трубопровода, разрыв может произойти в любом месте, утечка в случае аварии только уменьшается, но не устраняется. Не срабатывает это устройство при повреждении в промежутке между началом участка и обрывом трубопровода.

Известно техническое решение, в котором критерием оценки уровня прочности трубопровода является испытание повышенным давлением. Критерием допустимости дефекта принято условие неразрушимости трубопровода при его гидравлическом испытании

где _0,2 - предел текучести трубной стали;

t - номинальная толщина;

D - наружный диаметр (СНиП III-42.80).

Как известно, любое испытание полностью не исключает, а только снижает вероятность повреждения трубопровода от перенапряжения.

Известен гаситель разрушений, выполненный в виде многозаходной спирали с переменным шагом, уменьшающимся к концам спирали до замыкания ее в кольцо (А.с. SU 1033812, опубликованное 07.08.1983 г).

Недостатком данного технического решения является низкая надежность при высокой стоимости его реализации.

Известно также техническое решение, заключающееся в предохранении опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжения, включающее контроль основного трубопровода, установку сильфонного компенсатора, предохранительной катушки со сварным контрольным стыком посредине, врезанную в опасный участок трубопровода, выполненную из трубы диаметром и длиной, равной диаметру основного трубопровода и толщиной меньше толщины основного трубопровода, в пределах от 30 до 60% толщины основного трубопровода, и размещенными на нем датчиками контроля напряжений и утечек, предохранительной системы, включающей две задвижки с системой автоматического аварийного закрытия (Патент RU 2143136, опубликованный 1999.12.27), взятое за прототип.

Данное техническое решение не решает вопрос бесперебойности транспортировки перекачиваемого продукта при возникновении недопустимых напряжений в теле трубы и перекрытии в связи с этим трубопровода.

Кроме того, все датчики и локальные средства автоматизации, к которым они подсоединены, находятся постоянно в подключенном состоянии, что снижает надежность, из-за течения времени наработки на отказ, как самих датчиков, так и локальных средств автоматизации, а также приводит к дополнительному расходованию электроэнергии.

Цель полезной модели - повышение эффективности предохранения опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжений в случае их неконтролируемого роста при обеспечении бесперебойного транспорта перекачиваемого продукта.

Поставленная цель достигается предохранением опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжения, включающее контроль основного трубопровода, сильфонный компенсатор, предохранительную катушку со сварным контрольным стыком посредине, врезанную в опасный участок трубопровода, выполненную из трубы диаметром и длиной, равной диаметру основного трубопровода и толщиной меньше толщины основного трубопровода, в пределах от 30 до 60% толщины основного трубопровода, и размещенными на нем датчиками контроля напряжений и утечек, предохранительную систему, включающую две задвижки с системой автоматического аварийного закрытия, отличающееся тем, что датчики подключены к микропроцессору, сигналы с которого поступают на диспетчерский пункт и управление задвижками как аварийного закрытия основного трубопровода, так и открытия резервной линии осуществляется автоматически, причем резервная линия может быть выполнена из гибкого металлического трубопровода.

На фиг.показана схема полезной модели, состоящая из основного трубопровода 1, электрозадвижек 2, предохранительной катушки 3 со сварным стыком 4, сильфона 5, а также резервного трубопровода 7, подсоединенного к основному трубопроводу 1 через электрозадвижки 6. Датчики контроля напряжений и утечек 9 подключены к микропроцессору 8, управляющие выходы с которого подключены к электрозадвижкам 2 и 6, а информационный сигнал поступает на диспетчерский пункт (ДП).

Предохранение опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжений осуществляется следующим образом.

Первоначальные напряжения, возникающие в основном трубопроводе, компенсируются сильфоном 5. Сигнал с датчика контроля напряжений и утечек 9, в качестве которого может быть использован тензометрический датчик, через устройство ввода поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микропроцессора 8, где сравнивается с сигналом задания предельного значения возникающих напряжений в сварном стыке 4 предохранительной катушки 3. При достижении предельного значения напряжений микропроцессор отрабатывает сигнал на закрытие электрозадвижек 2 и открытие электрозадвижек 6. В случае резкого возрастания напряжений происходит разрыв контрольного стыка 4 предохранительной катушки 3, на что реагирует датчик контроля напряжений и утечек 9, сигнал от которого поступает на микропроцессор 8, который также в этом случае отрабатывает сигнал на закрытие электрозадвижек 2 и открытие электрозадвижек 6. Сигнал о превышении напряжений выше заданного или о порыве контрольного стыка и о переключении задвижек поступает на диспетчерский пункт.

Резервный трубопровод обычно выполняется из жестких металлических труб. При эксплуатации же ветхого трубопровода, планируемого в ремонт, можно, с целью повышения экономической эффективности, резервный трубопровод выполнить из гибкого металлического трубопровода (ГМТ), который гораздо проще монтировать, а после ремонта основного трубопровода, демонтировать.

Кроме того, ГМТ, в силу своих конструктивных особенностей, превосходно компенсирует напряжения, возникающие в основном трубопроводе.

В случае превышения напряжений в контрольном стыке выше заданного значения или его порыве, катушка вырезается и вваривается катушка большей длины.

Устройство для предохранения опасных участков магистральных трубопроводов от перенапряжения, включающее контроль основного трубопровода, сильфонный компенсатор, предохранительную катушку со сварным контрольным стыком посредине, врезанную в опасный участок трубопровода, выполненную из трубы диаметром и длиной, равными диаметру основного трубопровода, и толщиной меньше толщины основного трубопровода, в пределах от 30 до 60% толщины основного трубопровода, и размещенными на нем датчиками контроля напряжений и утечек, предохранительную систему, включающую две задвижки с системой автоматического аварийного закрытия, отличающееся тем, что датчики подключены к микропроцессору, сигналы с которого поступают на диспетчерский пункт, управление задвижками как аварийного закрытия основного трубопровода, так и открытия резервной линии осуществляется автоматически, причем резервная линия может быть выполнена из гибкого металлического трубопровода.