Автоматизированный агрегат подготовки битумной мастики для изоляции газо-нефтепроводов
Изобретение относится к оборудованию для восстановления нефтегазопроводов, а более конкретно - для подготовки изоляционной мастики непосредственно на месте проведения ремонтно-восстановительных работ на магистральных газо-нефтепроводах. Устройство агрегата основано на системном объединении основных технологических операций подготовки изоляционной мастики от расплава брикетов битума до выдачи жидкой массы в изоляционную машину, что способствует повышению производительности всего комплекса машин трассового восстановления газо-нефтепроводов. Особенностью изобретения является наличие в агрегате обогреваемой гидравлической коммуникационной системы, обеспечивающей с помощью автоматизированной системы управления, наборы комбинаций включения запорно-направляющей арматуры для выполнения всех операций по подготовке, поддержанию в требуемом состоянии и дозированной выдаче мастики потребителю; предусмотрена также возможность промывки всей коммуникационной системы перед остановом работы агрегата в холодное время года.
Изобретение относится к оборудованию для восстановления газонефтепроводов, а более конкретно для подготовки изоляционной мастики непосредственно на месте проведения ремонтно-восстановительных и строительных работ на магистральных газонефтепроводах.
Известны котлы и установки, обеспечивающие расплавление битума, поддержание заданной температуры мастики и выдачу ее в изоляционную машину ремонтного комплекса, использующие для нагрева различные энергоносители - электроэнергию, природный газ, дизельное топливо.
Котлы могут загружаться и расплавленным битумом. Тогда их функции сводятся к разогреву расплава, поддержанию заданной температуры и выдаче готовой мастики потребителю.
Так котел горячих мастик КГМ-4, созданный и выпускаемый предприятием ООО "Газстроймашина" (196084, Россия, С.-Петербург, ул. Смоленская, 9. Опубл. Проспект ООО "Газстроймашина", С.-Петербург, 2002), используется в составе комплекса машин для изоляции горячей мастикой методом экструзии при ремонте или строительстве трубопроводов. Котел содержит бак, оснащенный электронагревателями; лопастной смеситель; систему регулирования температуры мастики; насосную группу, обеспечивающую заполнение бака мастикой извне,
циркулирование мастики для разогрева и поддержания заданной температуры, подачу готовой мастики в изоляционную машину. Такой котел выполняет функцию накопителя предварительно подготовленной мастики, поэтому нормальная работа всего ремонтного комплекса машин зависит от ее своевременной поставки.
Более близким к изобретению по функциональному назначению и комплексности решений можно считать комплекс, состоящий из котлов серий КП и КС, разработанный и выпускаемый научно-производственной фирмой "ТЕХВАГОНМАШ" (39617. Украина, г.Кременчуг. Опубл. http://www.tragonm.com.ua/kote.htm). Котел серии КП предназначен для разогрева битума до рабочей температуры 160...180°С, а серии КС - для разогрева и приготовления мастики, выполняя все функции по аналогии с котлом КГМ-4, рассмотренным выше.
Конструктивно комплекс содержит емкости и системы обеспечения их функционирования. Нагрев битумных мастик осуществляется горелками, работающими на дизельном топливе или природном газе. Исходя из требований эксплуатации, комплекс может быть изготовлен для работы как в стационарных, так и в трассовых условиях.
Положительным решением данных разработок является функциональное разделение операций расплава битума и хранения его с поддержанием заданной температуры с последующей дозированной выдачей потребителю, что обеспечивает более высокое качество мастики - улучшение ее склеивающих способностей.
Территориальное разделение указанных операций в комплексе является существенным недостатком, так как нарушает непрерывность технологического процесса, разрывает конструктивно-компоновочные связи в оборудовании подготовки мастики и ведет к дублированию всех систем обеспечения работы котлов, повышает стоимость их изготовления и эксплуатации, в особенности, в условиях трассового восстановления трубопроводов, где мобильность и комплексность машин имеет важнейшее значение.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и производительности оборудования, обеспечение непрерывности процесса и требуемого качества подготовленной изоляционной мастики.
Данный результат достигается наличием в одном агрегате двух котлов - для плавления брикетов битума и подготовки и выдачи порции готовой мастики потребителю; гидравлической коммуникационной системы; единой автоматизированной системы управления всеми основными операциями, выполняемыми агрегатом; устройств обогрева гидросистемы и ее промывки при необходимости останова работы агрегата в холодное время года.
Новым в изобретении является системное объединение выполнения основных технологических операций подготовки изоляционной мастики в одной агрегатированной машине, что способствует повышению надежности работы и производительности всего комплекса машин трассового восстановления газо-нефтепроводов.
Изобретение поясняется графическими изображениями: на фиг.1 показана общая компоновка (вид сбоку) агрегата; на фиг.2 дана структурная схема гидравлической коммутационной систем агрегата.
Автоматизированный агрегат подготовки битумной мастики (фиг.1) содержит два основных технологических компонента - котел 1 хранения, поддержания готовности мастики и выдачи ее потребителю и котел 2 плавления битума до жидкого состояния. Котлы установлены на одной опорной раме 3 с полозьями и сцепками для транспортировки. На раме 3 также смонтированы коммуникационная гидравлическая система 4 с двумя насосными группами 5 и 6, система подачи сжатого воздуха 7 с компрессорной установкой 8, система подачи топлива 9 к котлам с топливным баком 10, шкафы 11 с электроаппаратурой и аппаратурой автоматизированной системы управления (АСУ) с пультом 12.
Котлы 1 и 2 имеют одинаковую конструкцию. Их емкости изготовлены из стального листа толщиной 4 мм, теплоизолированы матами из стекловолокна и облицованы стальными листами. В верхней части емкостей имеются горловины для загрузки исходного материала и обслуживания внутренних частей котлов. На передних стенках емкостей котлов 1 и 2 установлены горелки для ручного розжига 13 и 14 и автоматические горелки 15 и 16, шиберы 17 и 18 (заслонки шиберов находятся внутри емкостей), баки 19 и 20 с жидкостью для промывки гидросистемы, цифровые термометры и указатели уровня мастики в котлах (на схеме не показаны). Внутри емкостей размещены жаровые трубы, концы которых выведены на переднюю стенку и
в них вмонтированы горелки, а противоположные концы труб введены в дымовую коробку (на схеме не показаны).
Гидравлическая обогреваемая коммуникационная система 4 (фиг.2) создает давление и направляет потоки мастики для осуществления всех рабочих операций, выполняемых агрегатом. Система включает в себя емкости котлов 1 и 2, насосные группы 5 и 6, соединенные между собой трубопроводом с клиновой задвижкой 21. Насосные группы содержат в своем составе насосы 22 и 23, трехходовые краны 24 и 25, задвижки клиновые 26 и 27, заслонки 28 и 29 шиберов 17 и 18, сливные проходные краны 30, 31 и 32. Насос 22 снабжен электроприводом с инвертором, например типа L300P, обеспечивающим регулирование расхода мастики при ее выдаче потребителю. Трехходовые краны 24 и 25, задвижки клиновые 21, 26 и 27, заслонки шиберов 28 и 29 снабжены электромеханическими приводами с автоматическим управлением.
Автоматизированная система управления (АСУ) агрегатом в качестве основных структурных элементов включает в себя устройства управления:
гидравлической коммуникационной системой 4, системой подачи сжатого воздуха 7, системой подачи топлива 9 и системой отвода продуктов сгорания. Управляющим устройством АСУ является программируемый промышленный контроллер модульного типа, например NZ6000, к которому подключены: пульт оператора 12, устройства всех управляемых систем и все датчики: пути (конечные выключатели), уровней мастики в емкостях котлов, температуры в котлах, давления воздуха и топлива, контроля пламени,
расхода топлива, расхода воздуха горелками, разряжения в "топках", содержания СО и содержания СН4 в продуктах сгорания. Все устройства и датчики АСУ являются готовыми покупными изделиями.
Работа автоматизированного агрегата осуществляется следующим образом.
Выполнение основных технологических операций производится посредством комбинаций включений запорно-направляющей арматуры гидравлической коммуникационной системы 4 (фиг.2), обеспечивающих АСУ автоматически или оператором с пульта управления 12. Комбинации включения элементов гидравлической системы для выполнения основных операций приведены в таблице.
| Таблица | |||||||||
| Наименование операции | Элементы гидравлической системы (фиг.2) | ||||||||
| 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 21 | 28 | 29 | |
| Перемешивание мастики в котле плавления | - |  | - |  | - | | - | - | - |
| Перекачка мастики в котел готовой мастики | - | | - |  | - | - | | - | |
| Перемешивание мастики в котле готовой мастики | | - | | - | | - | - | - | - |
| Выдача мастики потребителю | | - | ###U191 | - | - | - | - | | - |
| Откачка мастики из котла плавления в котел готовой мастики | - | | - | | - | | | - | - |
| Откачка мастики из котла готовой мастики | | - | | - | | - | - | - | - |
Обозначения: ,  , - элемент включен (открыт для прохода мастики); | |||||||||
| (-) - элемент закрыт. | |||||||||
Пневматическая система 7 агрегата обеспечивает получение осушенного сжатого воздуха от компрессорной установки 8 и подает его потребителям: горелкам 13 и 14, 15 и 16; в топливный бак 10, создавая в нем давление, под действием которого топливо вытесняется в топливную систему 9 и подается к горелкам. Кроме того, сжатый воздух в холодное время при остановке работы агрегата системой 9 подается в баки 19 и 20 с промывочной жидкостью, которая после слива из котлов мастики подается в коммуникационную систему, промывает ее, сливаясь через проходной кран 31.
Для розжига ручных горелок 13 и 14 и переносной горелки используется специальный факел, прикладываемый в ЗИП агрегата. Розжиг автоматических горелок 15 и 16 осуществляется с пульта управления АСУ от блока автоматики, например "Бит-АВТО-21". Наличие пламени горения контролируется датчиками-реле, например марки СЛ-90-1/24.
Электрооборудование 11 агрегата обеспечивает работу электродвигателей насосов, электроприводов запорно-направляющей арматуры коммутационной системы, оборудования автоматических горелок, электронагревательных взрывозащищенных элементов обогрева устройств коммутационной системы и металлорукава выдачи мастики, например ЭНГЛУ-400, а также обеспечивает питание всех элементов автоматизированной системы управления, включая автоматику безопасности, обеспечивающую отсечку подачи воздуха и топлива при нахождении какого-либо из котлов в состоянии близком к аварийному.
Источником электроэнергии является отдельный дизель-генератор, устанавливаемый на санях или на сцепке с агрегатом подготовки мастики.
Положительными результатами предлагаемого агрегата являются непрерывность технологического процесса подготовки мастики за счет объединения операций расплава битума и подготовки мастики с выдачей готовой продукции потребителю; повышение производительности в 1,5...1,7 раза, достигаемое автономностью работы котлов и совмещения операций во времени; повышение надежности, обеспечиваемое применением АСУ всеми рабочими операциями, исключающее допущение возможных ошибок при ручном управлении.
Автоматизированный агрегат подготовки битумной мастики для изоляции газо-нефтепроводов, содержащий котел хранения мастики с поддержанием ее готовности и дозированной выдачи потребителю, снабженный гидравлической системой и системой питания горелок дизельным топливом, отличающийся тем, что дополнительно содержит котел для плавления битума и выдачи жидкой массы в котел готовой мастики, гидравлическую обогреваемую коммуникационную систему и автоматизированную систему управления всеми основными рабочими операциями.
