Трубопроводная обвязка магистрального насосного агрегата для отвода утечек

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту нефти, а именно к сбору и откачки утечек от магистрального насосного агрегата (далее МНА).
Из уровня техники известна система сбора и откачки утечек, обеспечивающая централизованный сбор утечек из концевых уплотнений МНА в емкость и последующую откачку нефти из емкости в приемный нефтепровод нефтеперекачивающей станции (НПС). Сбор утечек от концевых уплотнений осуществляется через трубопроводы, присоединенные к узлам уплотнений и подземной емкости. (Корж В.В., Эксплуатация и ремонт оборудования насосных и компрессорных станций, учебное пособие, Ухта: УГТУ, 2010 г. 184 с., с. 88).
В известной системе сбора и откачки утечек применяются поплавковые датчики для контроля за объемом утечек, размещенные в камере для сбора утечек с дроссельной шайбой, установленной на дне камеры, обеспечивающей определенную пропускную способность.
К недостаткам известной системы сбора и откачки утечек относятся высокая вероятность закупоривания отверстия дроссельной шайбы и невозможность своевременной и оперативной ревизии дроссельной шайбы или линии в целом, при засорениях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели относится трубопроводная обвязка МНА, применяемая согласно типовым проектным решениям при строительстве НПС. В частности, данная схема реализована на НПС-3, НПС-7 магистрального нефтепровода Балтийская трубопроводная система - 2 «Унеча-Усть-Луга», 2011 года постройки.
Утечки с торцевых уплотнений (ТУ) отводятся трубопроводами через камеру датчика утечек, содержащую на дне дроссельную шайбу, в коллектор утечек. При большем объеме утечек, превышающем пропускную способность отверстия дроссельной шайбы, нефть поступает по трубопроводу в карман утечек и отводится разгружаемым трубопроводом в коллектор.
Недостатками известной трубопроводной обвязки МНА являются высокая вероятность закупоривания по разным причинам отверстия дроссельной шайбы, а при наличии аварийных утечек, нефть быстро заполнит объем камеры датчика утечек, что приведет к срабатыванию аварийного сигнала и остановки МНА; отсутствие возможности постоянного визуального контроля работоспособности обвязки; отсутствие предупредительных сигналов автоматики.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является гарантированный и безопасный отвод внутренних утечек (между основным и резервным уплотнениями МНА) и внешних утечек (после резервного уплотнения), обеспечение оперативной ревизии дроссельной шайбы или линии в целом, при засорениях и обеспечение постоянного визуального контроля работоспособности обвязки.
Технический результат - повышение надежности и безопасности работы МНА за счет изменения схемы трубопроводной обвязки, добавления новых конструктивных элементов, установки дополнительного (второго) геркона в камеру датчика утечек с выводом через систему автоматики НПС на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора НПС для получения предупредительного сигнала по уровню утечек в камере датчика утечек, а также установки смотровых окон в узле подключения камеры датчика утечек.
Указанная техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что трубопроводная обвязка магистрального насосного агрегата для отвода утечек, содержащая основной трубопровод, сообщенный с камерой датчика утечки нефти, оборудованной герконом и содержащей дроссельную шайбу, резервный трубопровод для сбора аварийных утечек нефти, при этом основной и резервный трубопроводы соединены между собой перемычкой, камера датчика утечки нефти снабжена дополнительным герконом и выполнена с возможностью подачи сигнала на автоматизированное рабочее место оператора нефтеперекачивающей станции, причем камера датчика утечки сообщена с обводным трубопроводом, соединенным с общим трубопроводом ниже дроссельной шайбы, при этом камера датчика утечек обеспечивает возможность монтирования фланцевым соединением на крестовину, содержащую смотровые окна, а над фланцевым соединением дроссельной шайбы имеется фланец с заглушкой.
Развитием и уточнением предлагаемой полезной модели является то, что камера датчика утечки нефти дополнительно содержит сигнализатор уровня с поплавком.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема трубопроводной обвязки МНА; на фиг. 2 изображен узел подключения камеры датчика утечек на линии утечек и на фиг. 3 изображена схема камеры датчика утечек с поплавком.
На чертежах позиции имеют следующие обозначения:
1 - магистральный насосный агрегат; 2 - трубопровод впуска-выпуска газовоздушной смеси; 3 - трубопровод для перелива; 4 - трубопровод отвода внутренних утечек, 5 - трубопровод отвода внешних утечек; 6 - смотровые окна; 7 - датчик утечек; 8 - дроссельная шайба; 9 - основной трубопровод; 10 - резервный трубопровод; 11 - перемычка; 12 - общий трубопровод; 13 - камера датчика утечек; 14 - заглушка; 15 - коллектор утечек; 16 - обводной трубопровод; 17 - крестовина; 18 - тройник; 19 - поплавок; 20 - предупредительный уровень; 21 - аварийный уровень.
Трубопроводная обвязка МНА содержит трубопровод отвода внутренних утечек 4 и трубопровод отвода внешних утечек 5, соединенные между собой основным трубопроводом 9, который соединен перемычкой 11 с резервным трубопроводом 10, соединенным с коллектором утечек 15 через общий трубопровод 12, причем основной трубопровод 9 соединен через смотровые окна 6 с камерой датчика утечек 13 и через общий трубопровод 12 с дроссельной шайбой 8, а камера датчика утечек 13 через обводной трубопровод 16 и общий трубопровод 12 соединена с коллектором утечек 15, а трубопровод для перелива 3 с карманов утечек МНА выведен в резервный трубопровод 10, врезаемый в общий трубопровод 12 ниже дроссельной шайбы 8. Резервный трубопровод 10 при штатной работе обвязки утечек не функционирует, нефть через него не проходит он служит для гарантированного отвода утечек на случай аварийной ситуации. Основной 9 и резервный трубопроводы 10 соединены вместе перемычкой 11 выше уровня срабатывания аварийного сигнала датчиком утечек 7 - для гарантирования отвода аварийных утечек в обход дроссельной шайбы 8 в аварийной ситуации, но уже после срабатывания предупредительного и аварийно - максимального уровня датчика 7, поскольку данный трубопровод по высоте монтируется выше. Датчик утечек 7 (фиг. 3), смонтированный в камере датчика утечек представляет собой сигнализатор уровня с поплавком 19, перемещение которого приводит к срабатыванию предупредительного и аварийного сигнала, что дает возможность оперативно предупредить или избежать возникновения отказа МНА. Датчик утечек 7 контролирует объем утечек проходящий в камеру датчика утечек 13 и при постепенном или резком накоплении утечек подает сигнал на АРМ оператора НПС при достижении поплавка предупредительного и аварийного уровня.
Камера датчика утечек 13 (фиг. 2) монтируется фланцевым соединением на крестовину 17, содержащую смотровые окна 6 «на просвет», как на горизонтальном участке основного трубопровода 9, так и после тройника 18, непосредственно перед камерой датчика утечек 13. Данное техническое решение позволяет визуально фиксировать наличие нефти в трубопроводе отвода утечек основном 9, а также в камере датчика 13, что позволит оперативно реагировать персоналу при обходах и осмотрах оборудования.
Добавление (второго) геркона в камеру датчика утечки нефти с выводом через систему автоматики НПС на АРМ оператора НПС обеспечивает получение предупредительного сигнала при достижении поплавка предупредительного уровня 20 в камере датчика и аварийного сигнала при достижении поплавка максимального уровня 21, т.е. камера датчика утечки нефти содержит два места прилегания поплавка, где установлены герконы с выводами через систему автоматики НПС на АРМ оператора НПС. Данное техническое решение, наряду с возможностью визуального контроля наличия нефти в трубопроводах исключает возможность возникновения «ложных» отказов оборудования, а также обеспечивает наличие запаса времени между срабатыванием предупредительного и аварийного сигналов для оперативного реагирования.
Дроссельная шайба 8 монтируется в последнем фланцевом соединении общего трубопровода 12 от коллектора утечек 15. Над фланцевым соединением дроссельной шайбы имеется фланец с заглушкой 14 (ревизия) для возможности беспрепятственного доступа к дроссельной шайбе и очистки дроссельной шайбы при засорении ее отверстия. Камера датчика утечек 13 монтируется фланцевым соединением вертикально над основным трубопроводом 9, через тройник 18 (фиг. 2) и на фланец крестовины 17 со смотровыми окнами 6 на просвет.
Трубопроводная обвязка магистрального насосного агрегата для отвода утечек функционирует следующим образом.
Нефть по трубопроводу отводу внутренних утечек 4 попадает в основной трубопровод 9 и далее через общий трубопровод 12 и дроссельную шайбу 8 поступает в коллектор утечек 15. При аварийных или штатных утечках, в случае засорения отверстия дроссельной шайбы 8, пропускная способность дроссельной шайбы 8 уменьшится, и нефть будет накапливается в общем трубопроводе 12 выше дроссельной шайбы 8, заполняя основной трубопровод 9 и камеру датчика утечек 13. Далее происходит срабатывание датчика утечек 7 по предупредительному, а затем и аварийному сигналу, после чего система автоматики формирует сигнал агрегатной защиты «Аварийно максимальные утечки ТУ» и автоматически дается команда на остановку магистрального насосного агрегата. Камера датчика утечек содержит обводной трубопровод 16 с условным диаметром 25 мм (Ду25) (фиг. 1), подсоединяемую к общему трубопроводу 12 ниже дроссельной шайбы 8 для отвода аварийных утечек в обход дроссельной шайбы. Поэтому нефть, после подъема и заполнения камеры датчика утечек 13, имеет возможность через обводной трубопровод 16 уйти в общий трубопровод 12 и далее в коллектор утечек 15 без помех и сопротивлений. Данное техническое решение дублирует отвод аварийных утечек аналогично перемычке 11 от основного трубопровода 9 к резервному трубопроводу 10. В случае наличия объема утечек, не позволяющего справится по пропускной способности обводного трубопровода 16 Ду25, нефть по основному трубопроводу 9 Ду50 поднимается выше, пока не попадет в перемычку 11 Ду50 между основным 9 и резервным 10 трубопроводами и благополучно разгрузится общим трубопроводом 12 и далее поступит в коллектор утечек 15, таким образом объем отводимых аварийных утечек разгружается двумя трубопроводами Ду25 и Ду50.
Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить ряд преимуществ:
- визуальная фиксация в режиме реального времени работоспособности линии утечек;
- наличие запаса времени между закупориванием дроссельной шайбы, срабатыванием предупредительного сигнала и срабатыванием агрегатной защиты, необходимого для оперативного реагирования и предотвращения «ложных» остановок оборудования;
- возможность оперативного реагирования и ревизии дроссельной шайбы и линий в целом;
- надежность и безопасность: фиксация и внутренних утечек с торцевых уплотнений и внешних, т.е. полностью всех, потенциально возможных на уплотнениях.