СПОСОБ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ АППАРАТА ВНУТРИТРУБНОГО КОНТРОЛЯ И УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ДЛЯ ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ
EXPLOSION PROTECTION METHOD OF IN-TUBE MONITORING DEVICE, AND ARRANGEMENT OF EXPLOSION PROTECTION SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля качества магистральных газопроводов, в частности к обеспечению взрывозащиты дефектоскопа-снаряда в процессе проведения внутритрубной дефектоскопии газопровода.
Наиболее близким к заявляемому решению по количеству общих признаков является «Способ защиты от взрыва при работе внутритрубного дефектоскопа и устройство системы защиты» (Патент RU 2301940, МПК F17D 5/00, G01M 3/00, дата публикации 27.06.2007).
Известный способ защиты заключается в том, что электрическое питание дефектоскопа отключают при отсутствии в окружающей среде избыточного, по сравнению с атмосферным, давления.
Известное устройство системы защиты внутритрубного дефектоскопа содержит, по меньшей мере, одну секцию внутритрубного дефектоскопа, содержащую электрический источник питания приборов и устройств дефектоскопа, выключатель электрического источника питания и устройство контроля давления, соединенное с датчиком давления, установленным с возможностью измерения давления в среде, окружающей секцию, при этом устройство контроля давления соединено с выключателем электрического источника питания с возможностью управления выключателем для отключения питания при отсутствии в окружающей секцию среде избыточного, по сравнению с атмосферным, давления. Кроме этого устройство дополнительно содержит датчик определения отсутствия движения дефектоскопа в трубе, при этом выход датчика определения отсутствия движения дефектоскопа и выход упомянутого устройства контроля давления соединены по схеме «И» с возможностью управления выключателем электрического источника питания для отключения питания. В качестве датчика определения отсутствия движения может быть применен одометр.
Недостатком указанного способа защиты от взрыва и устройства системы защиты является то, что в процессе замены воздуха газом наличие избыточного, по сравнению с атмосферным, давления газовоздушной смеси в камере запуска, при котором включается питание приборов дефектоскопа, не гарантирует взрывобезопасность смеси. При заполнении газом камеры запуска недопустимо неполное удаление воздуха из камеры. Кроме этого, представляется возможным несанкционированное включение питания приборов дефектоскопа при наличии в камере запуска взрывоопасной газовоздушной смеси сразу после начала вытеснения воздуха газом, которое производится естественно под давлением газа, превышающим атмосферное давление.
Известны низкочастотные электромагнитные передатчики и приемники, используемые для обнаружения внутритрубных дефектоскопов-снарядов, двигающихся внутри трубопроводов. Например, предприятием «Апродит» серийно выпускаются низкочастотные передатчики ПНТ и приемники НПР.
Передатчик ПНТ является генератором магнитного поля, пульсирующего с низкой частотой 22 Гц. Этот сигнал проходит через металлические стенки трубопровода, грунт или воду над трубопроводом, а также через железобетонные перекрытия. Передатчик закрепляется на корпусе внутритрубного дефектоскопа-снаряда.
Серийный передатчик ПНТ имеет автономный источник питания, излучает непрерывный или прерывистый сигнал.
Приемник НПР является носимым автономным устройством и предназначен для обнаружения и определения местоположения дефектоскопа-снаряда, оснащенного передатчиком ПНТ, излучающим электромагнитные колебания частотой 22 Гц.
Известно «Устройство для определения местонахождения очистных и диагностических снарядов в трубопроводе» (Патент RU 2110729, МПК F17D 5/00, дата публикации 10.05.1998). Устройство включает в себя передатчик, монтируемый на снаряде, и приемник с антенной для приема сигналов передатчика, располагаемый над трубопроводом. Передатчик излучает сигналы в диапазоне частот 7-11 Гц со скважностью, которая устанавливается в зависимости от скорости движения снаряда. Передатчик содержит герметичный контейнер, в котором размещены автономный источник питания, соединенный через электронный ключ, управляемый блоком контроля напряжения питания, с модулятором, выход которого соединен с генератором, выход последнего соединен с излучающей антенной. Приемник сигнала передатчика содержит дешифратор, вход которого соединен с выходом усилителя-преобразователя, а выход - с устройством контроля и индикации.
Недостатком известных устройств для определения местонахождения дефектоскопа-снаряда в трубопроводе является то, что их нельзя дополнительно использовать для передачи сигналов о выполнении штатных режимов работы дефектоскопа-снаряда, запасованного в камеру запуска, а также во время движения дефектоскопа-снаряда по трубопроводу при проведении внутритрубной дефектоскопии и при достижении камеры приема.
Например, режим работы передатчика ПНТ (непрерывный или прерывистый) однозначно устанавливается с помощью пульта дистанционного управления перед запасовкой дефектоскопа-снаряда в камеру запуска до начала процесса внутритрубной дефектоскопии трубопровода. Таким образом, излучение передатчика ПНТ нельзя модулировать по времени для того, чтобы сформировать сигналы о выполнении штатных режимов работы дефектоскопа-снаряда после его запасовки в камеру запуска.
Цель изобретения - повышение эффективности взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля в период нахождения его во взрывоопасных зонах газопровода путем получения и использования дополнительной информации о наличии электропитания приборного отсека и выполнении штатных режимов работы аппарата с помощью получения и анализа сигналов низкочастотного электромагнитного передатчика, управляемого бортовым вычислителем аппарата.
Заявленный способ взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля заключается в том, что вводят аппарат в камеру запуска магистрального газопровода с цепями питания приборного отсека аппарата, отключенными от источника питания, в процессе замены в камере запуска воздуха на природный газ контролируют повышение избыточного, по сравнению с атмосферным, давления газовоздушной смеси, подключают цепи электропитания приборного отсека к источнику питания, проводят диагностику линейной части магистрального газопровода, вводят аппарат в камеру приема, в процессе замены в камере приема природного газа на воздух контролируют снижение давления природного газа, отключают цепи электропитания приборного отсека от источника питания, выводят аппарат из камеры приема.
В отличие от известного способа, в заявленном способе подключают цепи электропитания приборного отсека к источнику питания при давлении, гарантирующем отсутствие в камере запуска взрывоопасной газовой смеси, например 3 атм., и отключают цепи питания приборного отсека от источника питания при снижении давления в камере приема до, например, 3 атм., а также дополнительно контролируют наличие электропитания приборного отсека и исполнение штатных режимов функционирования аппарата внутритрубного контроля по сигналам низкочастотного электромагнитного передатчика.
Основной технический результат, достигаемый в результате реализации заявленного способа взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля, заключается в повышении степени взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля и газопровода, а также в появлении дополнительной информации, позволяющей предотвратить нежелательное развитие взрывоопасной ситуации.
2
Процесс запасовки аппарата внутритрубного контроля в камеру запуска и замена воздуха газом проводится в условиях образования взрывоопасной газовоздушной смеси. Взрывоопасная газовоздушная смесь присутствует в камере запуска вплоть до почти полной замены воздуха газом. Газ для вытеснения воздуха подается под давлением не более 0,2 МПа (2 кГс/см).
Вытеснение воздуха считается законченным, когда содержание кислорода в газе, выходящем из камеры запуска, составляет не более 2% и определяется газоанализатором (пункт 3.21 СП 111-34-96 «Свод правил сооружения магистральных газопроводов. Очистка полости и испытание газопроводов»).
Следовательно, для повышения эффективности взрывозащиты аппарата следует подключать цепи электропитания приборного отсека к источнику питания при наличии не просто избыточного, а более высокого избыточного давления в камере запуска, например 3 атм., гарантирующего отсутствие в камере взрывоопасной газовоздушной смеси.
После запасовки аппарата внутритрубного контроля в камере запуска начинается замена воздуха газом. При этом открывается вентиль, через который стравливается газовоздушная смесь. Содержание кислорода в выходящей из камеры газовоздушной смеси контролируется газоанализатором. Когда содержание кислорода в газовоздушной смеси, выходящей из камеры запуска, опускается ниже 2%, стравливающий вентиль перекрывается, и давление газа в камере запуска начинает подниматься. В момент достижения давления газа в камере запуска в 3 атм. бортовой вычислитель по сигналу от сигнализатора давления подключает цепи электропитания приборного отсека аппарата к источнику питания. В этот же момент бортовой вычислитель начинает получать сигнал от датчика отсутствия движения. Таким образом, можно с уверенностью считать, что в момент подключения цепей электропитания приборного отсека аппарата к источнику питания в камере запуска полностью отсутствует взрывоопасная ситуация, т.к. камера полностью заполнена газом, и движение аппарата отсутствует.
Далее давление газа в камере запуска достигает номинального значения в 8-10 атм. и начинается штатная работа аппарата по дефектоскопии газопровода.
Процесс выпасовки аппарата внутритрубного контроля из камеры приема и замена газа воздухом также проводится в условиях образования взрывоопасной газовоздушной смеси. Открывается вентиль, через который стравливается газ. При падении давления газа в камере приема до 3 атм. бортовой вычислитель по сигналу от сигнализатора давления отключает цепи электропитания приборного отсека от источника питания. Таким образом, можно с уверенностью считать, что отключение питания приборного осека происходит до момента начала образования в камере приема взрывоопасной газовоздушной смеси.
Заявляемый способ взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля позволяет получить дополнительную информацию о рабочем состоянии аппарата, запасованного в камеру запуска, застрявшего в газопроводе или пришедшего в камеру приема перед выпасовкой аппарата, с помощью приема группы сигналов низкочастотного передатчика, модулированных по времени бортовым вычислителем. Модуляция сигнала передатчика по времени осуществляется бортовым вычислителем коммутацией цепей электропитания передатчика по времени.
Заявляемое устройство системы взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля содержит герметичный приборный отсек с установленным в нем электронным оборудованием, источником электропитания, бортовым вычислителем, низкочастотным электромагнитным передатчиком, датчиком отсутствия движения аппарата и сигнализатором давления внешней окружающей среды. При этом бортовой вычислитель производит включение цепей питания приборного отсека по показаниям сигнализатора давления внешней окружающей среды при наличии в окружающей аппарат среде избыточного давления, превышающего атмосферное на величину, гарантирующую отсутствие в камере запуска взрывоопасной газовоздушной смеси. Низкочастотный электромагнитный передатчик подключен к источнику электропитания аппарата через коммутатор, управляемый бортовым вычислителем.
После запасовки аппарата внутритрубного контроля в камеру запуска бортовой вычислитель, выполняя заданный алгоритм функционирования аппарата, включает питание низкочастотного передатчика на разные по длительности интервалы времени. Излучение низкочастотного передатчика в интервале определенной длительности соответствует выполнению аппаратом определенного штатного режима работы, например включение электропитания приборного отсека, контроль бортовых систем, готовность к штатной работе, начало движения, проход входного крана, подача питания на систему диагностики, маршевый режим и далее при приближении к камере приема: прошел кран, прибыл, контроль наличия питания, контроль давления, отключение электропитания приборного отсека (прекращение излучения передатчика). Кроме этого, на маршевом режиме при дефектоскопии магистральной части газопровода могут выдаваться сигналы: отказ, аварийная остановка, снятие электропитания с системы диагностики, отключение электропитания приборного отсека (прекращение излучения передатчика). Все низкочастотные сигналы принимаются и идентифицируются приемником с выдачей соответствующей информации оператору на дисплее. Таким образом, оператор, получая достоверную информацию о наличии или отсутствии электропитания приборного отсека, может предотвратить развитие взрывоопасной ситуации, давая своевременные команды по открытию и закрытию входного крана и камеры запуска (приема).
В соответствии с требованиями технологии дефектоскопии трубопроводов недопустимо возникновения движения аппарата внутритрубного контроля при заполнении камеры запуска продуктом перекачки. Поэтому на вход бортового вычислителя заведен сигнал от датчика отсутствия движения аппарата, в качестве которого используется акселерометр.
Для повышения надежности получения сигнала о величине давления газовоздушной смеси в камере запуска (приема) в качестве сигнализатора давления используются три реле давления, уставка срабатывания которых настроена на давление в 3 атм., а сигналы обрабатываются бортовым вычислителем по логике два из трех.
Для увеличения взрывобезопасности аппарата приборный отсек заполнен инертным газом и герметизирован.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг.1 приведена схема устройства системы взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля.
Способ взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля рассмотрен на примере работы устройства, представленного на фиг.1.
Устройство системы взрывозащиты аппарата внутритрубного контроля использует специальные функциональные возможности составляющих аппарат устройств, размещенных в приборном отсеке 1: источника электропитания 3, бортового вычислителя 5, датчика отсутствия движения 6, сигнализатора давления внешней окружающей среды 7 и низкочастотного электромагнитного передатчика 8. Причем шина электропитания приборного отсека 1 подключается к источнику электропитания 3 через коммутатор 2, управляемый бортовым вычислителем 5. С помощью другого коммутатора 4, подающего электропитание на низкочастотный электромагнитный передатчик 8, бортовой вычислитель 5 может модулировать излучаемый передатчиком 8 сигнал по времени. Бортовой вычислитель 5 снабжен низковольтным автономным источником питания.
Устройство работает следующим образом. После запасовки аппарата в камере приема при повышении давления, гарантирующего отсутствие в камере запуска взрывоопасной газовой смеси, например 3 атм., срабатывает сигнализатор давления 7 и бортовой вычислитель 5 выдает команду на коммутатор электропитания приборного отсека 2 для подключения шины электропитания приборного отсека к источнику питания. В это же время низкочастотный электромагнитный передатчик 8 по команде от бортового вычислителя 5 запитывается через коммутатор 4 на заранее установленное время, соответствующее, например, сигналу - электропитание приборного отсека включено. Далее может следовать сигнал - движение аппарата отсутствует и т.д.
При распасовке аппарата в камере приема при понижении давления до 3 атм. срабатывает сигнализатор давления 7 и бортовой вычислитель 5 выдает команду на коммутатор 2 для отключения электропитания приборного отсека 1. В этот момент питание с передатчика 8 снимается, он перестает излучать сигнал, что говорит о том, что можно снижать давление в камере приема до атмосферного и открывать ее для извлечения аппарата.
При несанкционированной остановке аппарата внутри линейной части газопровода может последовать сигнал - отказ, а затем отключение шины электропитания приборного отсека.