КОМПЛЕКС ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ

Изобретение, касающееся комплекса оборудования для очистки труб, относится к технике очистки внутренних поверхностей труб от различных видов загрязнений и дефектных слоев, и может быть использовано, например, для очистки нефтяных насосно-компрессорных труб (НКТ), штанг от парафина и грязи при подготовке их к повторному применению в нефтяной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение, касающееся электрогидроимпульсного устройства, относится к технике очистки поверхностей изделий от загрязнений с помощью электрогидравлического удара и может быть использовано как в составе предлагаемого комплекса, так и самостоятельно для очистки тепло-обменных аппаратов или трубопроводов в энергетике, химической и металлургической промышленностях.
В процессе эксплуатации внутренние поверхности труб загрязняются различными отложениями, которые ухудшают эксплуатационные характеристики аппаратов, в которых они применяются. Существуют различные способы и устройства для удаления отложений.
Известен технологический комплекс для очистки длинномерных изделий [1], содержащий устройство для подачи длинномерного изделия, камеру предварительной пропарки, устройство очистки от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), камеру очистки от коррозии, камеру для покрытия наружной поверхности, устройство для утилизации АСПО. Длинномерное изделие посредством устройства для подачи подается на захватный механизм и поступает в камеру предварительной пропарки для обработки пароводяной смесью (ПВС). Непрерывно перемещаясь при помощи встроенного конвейера, труба последовательно подается в устройство очистки от АСПО, где подвергается интенсивному воздействию
потоков ПВС, сжатого воздуха и горячей воды, которые перемешиваются в результате наличия противотока в барботажной камере, чем создается эффект «бани». За счет закручивания потока ПВС и увеличения его скорости, а также увеличения площади воздействия труба максимально очищается от АСПО.
Недостатком известного технологического комплекса является невысокое качество промывки при очистке труб от отложений, отличных от асфальтосмолопарафиновых, например, солей, содержащих ионы кальция, магния или железа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому комплексу оборудования является стационарный комплекс технологического оборудования для ремонта труб нефтяного сортамента [2]. Работа комплекса построена по принципу автоматизированных технологических линий. Комплекс содержит систему перемещения труб (рольганги, стеллажи, съемоукладчики), установку для очистки труб от АСПО путем термодинамического воздействия высоконапорной парогазовой струей на поверхность очищаемой трубы, установку для механической очистки внутренней и внешней поверхности, например, шарошками, и установку для очистки труб до чистого металла путем термомеханического воздействия сверхзвуковой струей с абразивной компонентой на поверхность очищаемой трубы.
Недостатком прототипа является то, что механическая и термомеханическая очистка внутренней поверхности НКТ эффективны только при толщине отложений не более 2 мм.
В электрогидроимпульсных установках для очистки труб большого диаметра (d≥100 мм) используют электроразрядный рабочий орган различной конструкции, установленный на конце высоковольтного кабеля, например, как в установке Зевс-421 для очистки артезианских скважин и трубопроводов [3]. При диаметре очищаемых труб d≤100 мм рабочие органы такой конструкции имеют небольшой ресурс из-за нарушения изоляции электродов под действием ударных волн при электрическом разряде.
Известно устройство для очистки трубок теплообменных аппаратов от накипи электрическими импульсными разрядами [4], которое имеет высоковольтный электрод, соединенный электрически с токопроводом, и заземленный электрод, выполненный в виде надетой на изолятор высоковольтного электрода цилиндрической пружины сжатия, выступающей за край высоковольтного электрода. Устройство обеспечивает высокое качество счистки трубок, однако имеет невысокую надежность и ресурс работы.
Наиболее близким для предлагаемого электрогидроимпульсного устройства очистки труб является устройство для очистки внутренней поверхности труб [5], содержащее источник импульсного питания, полюса которого соединены с электродами электрогидравлического излучателя. Положительный полюс источника питания соединен с первым электродом, выполненным в виде изолированной жилы кабеля, а отрицательный - со вторым электродом, выполненным в виде другой жилы кабеля. Для труб круглого сечения оптимальной является коаксиальная конструкция кабеля, в которой центральная жила является первым электродом, а внешняя жила (оплетка) - вторым электродом. В этом устройстве электрический разряд происходит между двумя жилами кабеля, что предотвращает повреждение стенки трубы.
кабеля
трубы
Однако при использовании разряда на конце высоковольтного кабеля происходит износ кабеля, кабель укорачивается, и при длине l≤2l оставшийся кабель нужно отбрасывать и заменять полностью. Таким образом, недостатком устройства является большой расход кабеля.
Задачей изобретения, касающегося комплекса оборудования, является повышение эффективности и качества очистки труб при различных отложениях.
Поставленная задача решается тем, что в комплексе оборудования для очистки труб, содержащем систему перемещения труб и устройство для очистки труб, введены ванна для замачивания, рама, каретки для фиксации
очищаемых труб на раме, а устройство для очистки труб содержит электрогидроимпульсное устройство очистки и высоконапорный гидродинамический аппарат.
В предлагаемом комплексе оборудования обеспечивается высокое качество очистки труб за счет комбинированной очистки: сначала трубы подвергаются электрогидроимпульсной очистке, а затем финишная очистка осуществляется высоконапорным гидродинамическим аппаратом.
Задачей изобретения, касающегося электрогидроимпульсного устройства очистки труб, является уменьшение расхода кабеля.
Поставленная задача решается тем, что в электрогидравлическом устройстве для очистки внутренней поверхности труб, содержащем источник импульсного питания, полюса которого соединены с электродами электрогидравлического излучателя, выполненного в виде высоковольтного кабеля, причем положительный полюс источника соединен с первым электродом, выполненным в виде изолированной жилы кабеля, а отрицательный полюс - со вторым электродом, выполненным в виде другой жилы кабеля, высоковольтный кабель выполнен разъемным, причем сменный отрезок изолированной жилы кабеля подсоединен к кабелю посредством высоковольтной муфты.
Выполнение высоковольтного кабеля разъемным позволяет уменьшить расход кабеля, т.к. при износе рабочего отрезка кабеля заменяют только сменную часть.
На фиг.1 схематически представлен комплекс оборудования для очистки труб, на фиг.2 представлено схематическое изображение электрогидравлического излучателя.
Комплекс содержит ванну 1 для замачивания труб 2, раму 3, каретки 4, 5, 6 для фиксации очищаемых труб 2 на раме 3, электрогидроимпульсное (ЭГИ) устройство 7 очистки, высоконапорный гидродинамический аппарат (ВГА) 8, а также устройства 9 для подачи рабочего органа ЭГИ устройства и ВГА. Кроме того, комплекс содержит систему 10 перемещения
труб и склады 11, 12, соответственно, для грязных и чистых труб. Для управления комплексом используется пульт управления 13.
Комплекс работает следующим образом.
Трубы со склада 11 грязных труб при помощи системы 10 перемещения поступают в ванну 1 для замачивания. В ванне 1 трубы отмокают, затем поочередно устанавливаются на раму 3. На раме 3 труба 2 зажимается сначала между каретками 4 и 5. Устройство 9 для подачи рабочего органа ЭГИ устройства 7 через каретку 4 подает излучатель ЭГИ устройства в очищаемую трубу 2. Со стороны каретки 5 подается вода, которая заполняет трубу 2 (устройство для подачи воды на фиг. не показано). При включении ЭГИ устройства на конце его излучателя непрерывно происходят высоковольтные электрические разряды с заданной амплитудой и частотой, которые разрушают отложения внутри трубы 2. Вода, подаваемая в трубу 2 через каретку 5, вымывает отложения в ванну для сбора продуктов очистки (на фиг. не показана, располагается под кареткой 4). После очистки трубы ЭГИ устройством отложения могут частично оставаться на стенках трубы, но при этом в оставшихся отложениях появляются трещины под воздействием ударных волн, возникающих при электрическом разряде. Оставшиеся после ЭГИ очистки отложения смываются высоконапорными струями ВГА. Для этого труба 2 при помощи системы 10 устанавливается и фиксируется между каретками 4 и 6. При помощи устройства 9 через каретку 4 в трубу 2 подается рабочий орган ВГА 8 и производится финишная очистка трубы 2. Благодаря трещинам в отложениях процесс очистки ВГА идет более интенсивно. Следующая операция состоит в перекладке очищенной трубы 2 с рамы 3 на склад 12 чистых труб. Операции по перемещению труб с одного рабочего места на другое, зажим трубы между каретками, подача рабочего органа ЭГИ устройства и ВГА в очищаемую трубу, подача воды в трубу для смыва продуктов очистки осуществляются автоматически с пульта 13 управления комплексом.
Электрогидравлическое устройство для очистки внутренней поверхности труб содержит источник импульсного питания (на фиг.2 не показан), полюса которого соединены с электродами электрогидравлического излучателя, выполненного в виде высоковольтного кабеля. Кабель выполнен разъемным и имеет постоянную часть 14 и сменный отрезок 15 изолированной жилы кабеля, соединенные между собой при помощи высоковольтной муфты, представляющей собой отрезок трубы 16, закрытый с торцов заглушками 17 с отверстиями под кабели 14 и 15. Изолированная жила 18 кабеля 14 и сменный отрезок 15 соединены при помощи наконечников и винтов 19. Внутренняя поверхность трубы 16 покрыта изоляционным материалом 20, чтобы исключить пробой внутри муфты с места соединения 19 кабелей на трубу 16. Оплетка 21 кабеля 14 надежно соединена с металлической трубой 16.
Устройство работает следующим образом.
Электрогидравлический излучатель вводят в очищаемую трубу 22. С другого конца трубы 22 подают воду. При включении высоковольтного импульсного источника питания происходит высоковольтный электрический разряд с конца сменного отрезка 15 кабеля на очищаемую трубу 22, в результате которого возникают ударные волны, разрушающие отложения на стенках трубы. После износа сменного отрезка 15 кабеля его отбрасывают и вставляют новый отрезок жилы кабеля. При этом постоянная часть кабеля 14 остается неизменной. Таким образом, обеспечивается уменьшение расхода кабеля.
Литература:
1. Описание изобретения к патенту РФ №2182527, МПК В08В 9/00, опубликовано 20.05.2002 г.
2. Стационарный комплекс оборудования для ремонта труб нефтяного сортамента. - Сайт www.nts-leader.ru. (прототип)
3. Руководство по эксплуатации электрогидроимпульсной установки ЗЕВС-421 - ЗАО «ЗЕВС-ТЕХНОЛОГИИ», г.Истра, 1999 г.
4. Описание изобретения к патенту РФ №2152575, МПК F28G 7/00, опубликовано 10.07.2000 г.
5. Описание полезной модели к свидетельству №1643, МПК F28G 7/00, опубликовано 16.02.96 г. (прототип).