КОЛОДЕЦ НЕФТЕПРОВОДА С ЗАЩИТНОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙ

Полезная модель относится к трубопроводному оборудованию, а именно, к колодцам, установленным на технологические и магистральные нефтепроводы, для размещения контрольно-измерительных приборов (КИП).
Конструкция колодцев с КИП предусматривает возможность установки внутри него различных измерительных средств, например:
манометрической колонки отбора давления с задвижкой, разделительным сосудом, датчиком и манометром избыточного давления;
сигнализатора прохождения средств очистки и диагностики;
сигнализатора уровня жидкости в колодце;
датчиков несанкционированного доступа;
накладных ультразвуковых датчиков расхода;
датчика температуры и других устройств.
Для нормальной эксплуатации измерительного оборудования необходимы условия, исключающие коррозию и ледообразование внутри колодца.
В процессе эксплуатации колодцев с КИП на объектах линейной части трубопроводной системы «Восточная Сибирь - Тихий океан» в холодных климатических условиях при прохождении по магистральным трубопроводам нефти, имеющей положительную температуру, происходит нагрев воздуха в нижней части колодца. При этом относительная влажность окружающего воздуха не меняется, но происходит рост абсолютной влажности в более теплом слое вблизи трубопровода за счет того, что с увеличением температуры увеличивается максимально возможное количество воды, которая может в нем содержаться.
При изобарическом охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент (точка росы), когда пар насыщается и избыточный пар конденсируется в виде тумана или кристалликов льда.
Таким образом, в результате теплообмена нагреваемого нефтью воздуха с окружающей средой, избыточная влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется с последующим его замораживанием на внутренних поверхностях вентиляционных труб и внутреннем объеме колодца. Процесс ледообразования может сопровождаться повреждением оборудования КИП, в том числе падающими осколками льда.
Вероятность опасного ледообразования и повышенной коррозии в результате таяния льда возрастает при неизбежной в эксплуатации частичной потери герметичности монтажных креплений с попаданием в пространство колодца грунтовых вод.
Из уровня техники известен колодец для доступа к оборудованию трубопровода (патент RU 141984, кл. F17D 5/00, опубл. 20.06.2014).
Колодец для наблюдения за оборудованием трубопровода содержит полый корпус, герметично подведенный к полости корпуса кабельный ввод и герметичный смотровой люк. Корпус снабжен патрубком с закрепленной на нем полой крышкой. Внутри указанной крышки расположено наблюдаемое оборудование. Смотровой люк расположен на боковой стенке указанной крышки и закрыт защитной крышкой.
К недостатку устройства следует отнести сложность применяемых герметизирующих устройств. В случае их нарушения и проникновения грунтовых вод внутрь колодца оборудование может выйти из строя из-за повышенной коррозии. Кроме того, в холодных климатических условиях аппаратное оборудование будет подвержено интенсивному ледообразованию.
Из уровня техники также известен колодец для обеспечения наблюдения за работой трубопровода и его оборудования (патент RU 62207, кл. F17D 5/00, опубл. 27.03.2007). Колодец, предназначенный для обеспечения наблюдения за работой трубопровода и его оборудования, монтируется на действующем нефтепроводе для размещения контрольно-измерительных приборов и автоматики нефтепровода.
Единый полый корпус колодца с двумя отверстиями и крышкой присоединяют к действующему нефтепроводу при помощи полумуфты и полукольца и оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.
Основным недостатком известного устройства является низкий уровень надежности эксплуатации контрольно-измерительных приборов и автоматики нефтепровода в условиях низких температур наружного воздуха при частичной потере герметичности подземных монтажных креплений и попадании в рабочее пространство грунтовых вод. Неизбежные в этих условиях ледообразование и повышенная коррозия при таянии льда могут вызвать отказы приборов.
Задачей полезной модели является защита внутренних поверхностей и оборудования колодца от процесса ледообразования.
Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации колодцев с КИП нефтепроводов в условиях низких температур наружного воздуха при частичной потере герметичности подземных монтажных креплений с попаданием в рабочее пространство грунтовых вод.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что колодец нефтепровода с защитной теплоизоляцией содержит полый корпус, установленный на трубопроводе, разделенный с помощью теплоизолированной перегородки на нижний отсек, примыкающий к нефтепроводу и верхний отсек, размещенный над нижним отсеком; приточную и вытяжную вентиляционные трубы, сообщающие внутреннее пространство верхнего отсека с атмосферой; теплоизолированную вытяжную вентиляционную трубу с дефлектором, сообщающую внутреннее пространство нижнего отсека с атмосферой, при этом теплоизолированная перегородка представляет собой сплошную сборно-разборную конструкцию из стальных листов с теплоизоляцией нижних поверхностей, при этом стальные листы имеют толщину, предотвращающую разрушение теплоизоляции при работе персонала, при этом теплоизолированная перегородка оборудована съемными теплоизолированными с нижней стороны откидными люками с возможностью быстрого доступа к датчикам, установленным на нефтепроводе.
В качестве теплоизоляции нижних поверхностей стальных стальных листов могут быть использованы слой или плиты из пенополиуретана, рулонная изоляция из вспененного каучука с алюминиевым покрытием или плиты из пеностекла, а в качестве теплоизоляции теплоизолированной вытяжной вентиляционной трубы могут быть использованы скорлупы теплоизоляционные из пеностекла с креплением между собой клеящей мастикой PC 88 ADHESIVE.
В качестве дефлектора может быть использован дефлектор круглый вентиляционный из оцинкованной стали для воздуховодов.
Стальные листы выполнены с односторонним чечевичным либо ромбовидным рифлением.
На фиг. представлен предлагаемый колодец нефтепровода с защитной теплоизоляцией, где обозначено:
1 - нефтепровод;
2 - корпус колодца;
3 - верхний отсек;
4 - нижний отсек;
5 - теплоизолированная перегородка;
6 - приточная вентиляционная труба;
7 - вытяжная вентиляционная труба;
8 - теплоизолированная вытяжная вентиляционная труба;
9 - дефлектор;
10 - теплоизоляция.
Новизна полезной модели заключается в отличии принципа защитной теплоизоляции колодца от защиты, примененной в рассмотренных аналогах.
В предлагаемом техническом решении происходит не снижение интенсивности теплообмена внутреннего влажного воздуха нижнего отсека 4 с окружающей средой, а разделение внутреннего пространства корпуса колодца 2 на два независимых в термодинамическом отношении отсека теплоизолированной перегородкой 5. Нижний отсек 4, примыкающий к магистральному трубопроводу, оснащается теплоизолированной вытяжной вентиляционной трубой 8 с дефлектором 9, что позволяет исключить возможность непосредственного взаимодействия нагретого влажного воздуха нижнего отсека с холодным воздухом верхнего.
Особенностью полезной модели является защита внутренних поверхностей стен и горловины колодца процесса ледообразования, которое может сопровождаться повреждением КИП падающими осколками льда, а в дальнейшем при таянии льда коррозией КИП.
Теплоизолированная перегородка 5 предназначена для разделения внутреннего пространства полого корпуса 2 колодца на нижний отсек 4, примыкающий к нефтепроводу 1 и верхний отсек, размещенный над нижним отсеком. По влажности воздуха условно нижний отсек 4 можно считать «влажным», а верхний отсек 3 «сухим».
Теплоизолированная перегородка 5 представляет собой сплошную сборно-разборную конструкцию из стальных листов, нижние поверхности которых покрыты теплоизоляцией 10.
Теплоизолированная перегородка 5 оборудована съемными теплоизолированными с нижней стороны откидными люками (на фиг. не показаны) с возможностью быстрого доступа к датчикам (на фиг. не показаны), установленным на нефтепроводе 1.
Теплоизолированная перегородка 5 выполняет также функцию площадки для обслуживания персоналом оборудования КИП. Толщина металла листов для изготовления площадки должна обеспечить необходимую жесткость для предотвращения разрушения теплоизоляции 10, нанесенной на нижнюю поверхность стальных листов. Кроме того, для удобства перемещения персонала и предотвращения травматизма стальные листы выполнены с чечевичным либо ромбовидным рифлением.
Поэтому для теплоизолированной перегородки 5 применяют стальные листы с односторонним ромбическим и чечевичным рифлением толщиной не менее 6 мм, например лист чечевица (или ромб) В-К-ПУ-3,0x1000 Ст3сп ГОСТ 8568-77.
В качестве теплоизоляции 10 нижних поверхностей стальных листов может быть использовано напыление слоя пенополиуретана или наклеивание рулонной изоляции из вспененного каучука с алюминиевым покрытием или крепление плит из пенополиуретана или пеностекла.
Теплоизолированная вытяжная вентиляционная труба 8 с дефлектором 9 предназначена для удаления нагретого нефтью влажного воздуха из «влажного» отсека без взаимодействия с менее нагретым воздухом в «сухом» отсеке.
Кроме теплоизолированной вытяжной вентиляционной трубы, колодец оснащен приточной вентиляционной трубой 6 и вытяжной вентиляционной трубой 7, сообщающими внутреннее пространство верхнего отсека 3 с атмосферой.
В качестве теплоизоляции 10 теплоизолированной вытяжной вентиляционной трубы для исключения конденсации водяных паров может быть использованы скорлупы теплоизоляционные из пеностекла с креплением между собой клеящей мастикой PC 88 ADHESIVE.
Дефлектором 9 может служить дефлектор круглый вентиляционный из оцинкованной стали для воздуховодов диаметром 100 мм типовой серии 1492-32 или дефлектор Ханжонкова.
Работа устройства.
В условиях отрицательных температур наружного воздуха при прохождении по трубопроводу 1 нефти с положительной температурой происходит нагрев воздуха в нижнем отсеке 4 колодца. Кроме того этот воздух имеет повышенную влажность вследствие неизбежной в эксплуатации частичной потери герметичности подземных монтажных креплений и попадания в рабочее пространство колодца грунтовых вод.
Ввиду того, что температура воздуха в нижнем отсеке 4 выше, а плотность влажного воздуха ниже, чем в верхнем отсеке 3 тяга в теплоизолированной вытяжной вентиляционной трубе 8 по сравнению с вытяжной вентиляционной трубой 7 будет выше, а значит давление воздуха в нижнем отсеке 4 ниже, чем в верхнем отсеке 3.
Данный физический эффект обеспечит подсос сухого воздуха из верхнего отсека 3 в нижний отсек 4 колодца, тем самым предотвращая поступление более влажного воздуха в верхней отсек 3. Это устраняет условия для ледообразования в верхнем отсеке 3 и позволяет избежать необходимости обеспечения повышенной герметичности теплоизолированной перегородки 5, поскольку влажный воздух запирается во «влажном» отсеке противодавлением через неплотности в сборно-разборной конструкции перекрытия. Это особенно важно в связи с наличием технологических отверстий для вывода кабелей и импульсных трубок через теплоизолированную перегородку 5, абсолютная герметизация которых практически не возможна.
В холодное время года, через приточную вентиляционную трубу 6 более сухой наружный воздух из атмосферы будет поступать в верхний отсек 3, а теплый влажный воздух из нижнего отсека 4 будет выходить через теплоизолированную вентиляционную вытяжную трубу 8, к которой для увеличения тяги в верхней части присоединен дефлектор 9.
Опытный образец колодца нефтепровода с защитной теплоизоляцией прошел тестовые испытания в двух местах с различными гидрогеологическими условиями при температурах наружного воздуха минус 21°С и минус 24°С с относительной влажностью 61% и 70% соответственно, при которых установлено полное отсутствие намерзаний на внутренних поверхностях верхнего отсека колодца.
Предложенное техническое решение устраняет ледообразование внутренних поверхностей верхнего отсека колодца, что повышает надежность эксплуатации колодцев с КИП нефтепроводов в условиях низких температур наружного воздуха при частичной потере герметичности подземных монтажных креплений с попаданием в рабочее пространство грунтовых вод.