УЗЕЛ ДАТЧИКОВ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ НА ТРУБОПРОВОДЕ

Полезная модель относится к устройствам для контроля целостности магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов с целью выявления и локализации утечек транспортируемой среды, а именно к датчиковым системам средств мониторинга.
Из патентного документа RU 2462656 С2 известна система обнаружения утечек (СОУ) нефтепродуктопровода, содержащая датчики статического и динамического давления. В известном устройстве датчики размещены на монтажной конструкции участка трубопровода, представляющей собой Г-образный фитинг, или на принадлежащем участку трубопровода патрубке, соединенном с телом трубопровода. Однако создание производимой на практике отдельной врезки в тело трубопровода усложняет монтаж датчиковой системы и ведет к чрезмерному простою трубопровода.
Задачей является упрощение и повышение оперативности монтажа узлов датчиков СОУ на трубопроводе.
Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в исключении необходимости создания отдельной (дополнительной) врезки в трубопровод для узла датчиков СОУ, если трубопровод снабжен штатным узлом предохранительного спускного клапана.
Технический результат достигается благодаря тому, что в узле датчиков СОУ на трубопроводе, содержащем датчики и монтажный элемент для их крепления, данный монтажный элемент выполнен с возможностью соединения с присоединительным патрубком трубопровода или трубопроводной арматуры, предназначенным для установки предохранительного спускного клапана.
В частном случае по меньшей мере один из датчиков предназначен для измерения динамического давления и соединен со сквозным рабочим каналом в монтажном элементе, причем монтажный элемент при этом выполнен с возможностью формирования совместно с патрубком предварительного канала датчиков, в отношении которого выполняется соотношение (1).
Где d - внутренний диаметр предварительного канала датчиков;
D - внутренний диаметр трубопровода.
Полезная модель поясняется следующими иллюстрациями.
Фиг. 1: узел датчиков.
Фиг. 2: узел датчиков, смонтированный непосредственно на патрубке отвода трубопровода (первый вариант установки).
Фиг. 3: трубопровод с узлом датчиков на патрубке запорного крана (второй вариант установки).
Фиг. 4: структурная схема СОУ.
Осуществление полезной модели показано на предпочтительном примере конструкции узла датчиков.
Узел датчиков СОУ состоит из датчика 1 динамического давления (гидрофона), датчика 2 статического давления, монтажного элемента в виде диска 3, защитного кожуха 4 датчика 1 и двух предохранительных спускных клапанов 5, 6 (фиг. 1).
Датчики 1 и 2 являются приемниками динамического и статического давления соответственно, служат для получения электрических сигналов, несущих измерительную информацию для СОУ. Данные датчики способны обеспечить чувствительность около 0,01 Па при измерении динамического давления и 1 Па для статического давления. Чувствительный датчик 1 защищен от внешних механических воздействий защитным кожухом 4. Предохранительные спускные клапаны 5 и 6 обеспечивают безопасный режим работы трубопровода, а также служат для стравливания воздуха, чтобы жидкость имела максимальный контакт с чувствительным элементом датчиков давления.
Диск 3 служит единым основанием для крепления всех остальных элементов узла датчиков, жестко связанных с диском 3 при помощи резьбовых соединений. Датчик 2 и предохранительный спускной клапан 5 размещены на ребре диска 3. Датчик 1 в защитным кожухе 4 и предохранительный спускной клапан 6 расположены на внешней плоскости 7 диска 3. Противоположная сторона 8 диска 3 является внутренней, т.к. обращена в смонтированном состоянии узла датчиков к транспортируемой по трубопроводу среде. В диске 3 выполнены сквозные рабочие каналы 9 диаметром 7÷20 мм, играющие роль импульсных трубок и служащие для обеспечения контакта чувствительных элементов датчиков 1 и 2, а также предохранительных спускных клапанов 5 и 6, с транспортируемой средой. При этом канал датчика 1 соединен с каналом предохранительного спускного клапана 5, а канал датчика 2 соединен с каналом клапана 6. Свободное прохождение перекачиваемой среды через узел датчиков как оконечное устройство в отводе трубопровода невозможно. Показанное на фиг. 1 расположение элементов узла датчиков и рабочих каналов 9 в диске 3 выбрано из условий обеспечения высокой надежности работы узла датчиков и технологичности его изготовления. Надежность узла датчиков обеспечивается также независимой работой предохранительных спускных клапанов 5 и 6.
Так как внутренний канал трубопровода подвергается периодическому техническому обслуживанию, например, очистке от отложений парафина, то на практике целесообразно размещать узел датчиков в отводе трубопровода, чтобы не затруднять очистку его центрального канала выступающими частями узла датчиков, исключить при этом опасность повреждения данного узла и упростить его обслуживание. Представляющим интерес для монтажа узла датчиков элементом отвода от трубы 10 (тела трубопровода) является присоединительный патрубок 11 (фиг. 2) или патрубок 12 запорного крана 13 (фиг. 3), изначально предназначенные для установки предохранительного спускного клапана на монтажной конструкции, то есть штатного узла предохранительного спускного клапана (не показан). Для обеспечения герметичности фланцевого соединения диска 3 с патрубком 11 или 12 в диске 3 выполнены отверстия под болты или шпильки, соответствующие отверстиям во фланце патрубка 11 или 12, а также ровная площадка на внутренней стороне 8 диска 3.
Диск 3 совместно с патрубком 11 или 12 формирует предварительный канал 14 для датчиков 1 и 2, находящийся непосредственно перед рабочими каналами 9 указанных датчиков.
Ряд узлов 15-18 датчиков последовательно размещен вдоль трубы 10 (фиг. 4). Узлы 15-18 датчиков и устройство 19 для обработки данных и подачи сигнала тревоги информационно связаны между собой и образуют СОУ.
Оснащение магистрального трубопровода узлами датчиков производят следующим образом.
Сначала находят подходящие для монтажа узлов датчиков присоединительные патрубки, выходящие в центральный канал трубопровода. Так как современные магистральные трубопроводы практически повсеместно оборудованы предохранительными спускными клапанами, установленными на патрубках отводов, то ищут отводы заканчивающиеся именно клапанами указанного назначения. При этом, по возможности, выбирают отводы снабженные запорными кранами 13, позволяющими проведение монтажных работ без временного выведения трубопровода из эксплуатации.
Затем перекрывают краны 13, а при отсутствии таковых понижают давление в трубопроводе до значения близкого к атмосферному. После этого демонтируют штатные узлы предохранительных спускных клапанов и освобождают фланцы патрубков 11 или 12. На открытые фланцы указанных патрубков устанавливают узлы датчиков и при помощи болтов или шпилек фиксируют фланцевые соединения, добиваясь их герметичности. Проверив соединение узлов датчиков с патрубками открывают краны 13 или приводят величину давления в трубопроводе к рабочему значению. Затем при помощи предохранительных спускных клапанов 5 и 6 стравливают остатки воздуха спускными клапанами и перекачиваемая среда полностью заполняет предварительные каналы 14 и рабочие каналы 9 в дисках 3, достигая чувствительных элементов датчиков 1 и 2, что обеспечивает высокую точность измерений.
При работе узла датчики 1 и 2 регистрируют давление на данном участке трубопровода и передают информацию в устройство 19 для обработки данных и подачи сигнала тревоги. В случае возникновения утечки 20 устройство 19 определяет ее характеристики и подает сигнал тревоги. При превышении критического значения давления в трубопроводе открываются предохранительные спускные клапаны 5 и 6, автоматически снижающие давление до допустимой величины.
Таким образом, благодаря тому, что монтажный элемент узла датчиков выполнен с возможностью соединения с присоединительным патрубком трубопровода или трубопроводной арматуры, предназначенным для установки предохранительного спускного клапана, исключена необходимость создания отдельной врезки в трубопровод для узла датчиков СОУ, если трубопровод снабжен штатным узлом предохранительного спускного клапана.
Если конструкция узла датчиков характеризуется соединением датчика 1 динамического давления со сквозным рабочим каналом 9 в диске 3, как показано на фиг. 1, то в отношении патрубка 11 или 12 необходимо проверить выполнение соотношения (1), т.к. в противном случае не будет обеспечено качество передачи звука, необходимое для эффективной работы датчика 1 динамического давления. При этом диаметр d предварительного канала 14 датчиков должен составлять от 1/10 до 1/2 от диаметра D трубы 10 магистрального трубопровода (фиг. 2). Верхняя граница данного диапазона обусловлена возникновением в трубопроводе при отражении звуковых волн от преград стоячей волны, длина которой составляет примерно половину диаметра D трубы 10. Нижняя граница диапазона определена опытным путем. Таким образом, достичь исключения необходимости создания отдельной врезки в трубопровод для узла датчиков СОУ указанной конструкции можно только при выборе патрубка подходящего диаметра. Если в альтернативном варианте конструкции узла датчиков чувствительный элемент датчика 1 выведен напрямую на сторону 8 диска 3, то проверка соотношения (1) не требуется.
Показанная на фиг. 1 конструкция узла датчиков позволяет заменить все штатные узлы предохранительных спускных клапанов и обойтись без создания новых врезок в тело трубопровода благодаря наличию предохранительных спускных клапанов 5 и 6, придающих узлу датчиков защитную функцию. При выполнении узла датчиков без клапанов 5, 6 и сохранении необходимости в защите трубопровода от перегрузок, создания дополнительной врезки в трубопровод можно избежать, например, путем замены на узел датчиков не каждого штатного узла предохранительного спускного клапана, а только некоторых из них, чередуя узлы датчиков СОУ и штатные узлы предохранительных спускных клапанов, если это является допустимым в отношении защиты трубопровода от аварийных ситуаций.