УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ НАГРУЗОК ОТ ПРИЕМО-РАЗДАТОЧНЫХ ПАТРУБКОВ НА СТЕНКУ ВЕРТИКАЛЬНОГО СТАЛЬНОГО РЕЗЕРВУАРА

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в различных видах промышленности, в том числе нефтяной, где необходима компенсация угловых и линейных перемещений трубопроводов в больших пределах.
Аварии в системе нефтепроводного транспорта наносят серьезный ущерб окружающей среде и приводят к экономическим потерям в масштабах страны.
Важное место в технологической цепочке транспорта нефти занимают резервуарные парки. Причем наиболее распространены резервуары стальные вертикальные, применяемые для хранения нефти и нефтепродуктов.
Осадка фундамента является проблемой любого сооружения, этот процесс со временем затрагивает и резервуары в которых возникают нагрузки при осадке основания резервуара и опор подводящих трубопроводов.
При работе нефтепровода происходит изменение многих факторов, таких как гидравлическое давление в трубопроводе, температура окружающего воздуха, температура перекачиваемого либо хранимого продукта.
Под воздействием этих факторов происходит деформация трубопровода или стенки резервуара, которые необходимо компенсировать. Это и является задачей предлагаемого технического решения.
Из уровня техники известен патент РФ RU 2451864 (опубликован 27.05.2012; МПК F16L 51/02). Предложено два варианта компенсационного устройства трубопровода.
В компенсационном устройстве трубопровода, содержащем патрубки и фланцы, задача по первому варианту решается за счет того, что патрубки соединены между собой изогнутым патрубком, причем патрубки лежат в одной плоскости, в качестве компенсирующих элементов применены три сильфонных компенсатора, компенсирующие перемещения в телесном угле, два из которых входят в состав одного патрубка, а третий - в составе другого патрубка; в средней части компенсационного устройства установлена опора, обеспечивающая перемещения в плоскости компенсационного устройства, а сама опора жестко закреплена к неподвижному элементу конструкции.
В компенсационном устройстве трубопровода, содержащем компенсирующие элементы, патрубки и фланцы, задача по второму варианту решается за счет того, что патрубки соединены между собой изогнутым патрубком, причем патрубки лежат в одной плоскости, в качестве компенсирующих элементов применены три сильфонных компенсатора, два из них компенсируют перемещения в телесном угле и входят в состав одного патрубка, а третий сильфонный компенсатор, который входит в состав другого патрубка, компенсирует угловые перемещения в плоскости компенсационного устройства, причем ось поворота компенсатора перпендикулярна плоскости компенсационного устройства.
Данное устройство в его первом варианте является наиболее близким по своему техническому решению к предлагаемой системе компенсации нагрузок от приемо-раздаточных патрубков на стенку стального вертикального резервуара и принято за прототип.
Недостатком прототипа является то, что опора компенсационного устройства жестко закреплена к неподвижному элементу конструкции, ограничивает его вертикальные и горизонтальные перемещения и не обеспечивает полной компенсации переменных весовых нагрузок от трубопровода при его деформациях в широком диапазоне
Признаком прототипа, совпадающим с существенным признаком заявляемой полезной модели, является горизонтальный трехшарнирный трубопровод с сильфонными компенсаторами карданного типа, соединенными с патрубками трубопровода.
Задачей предложенного технического решения является снижение механической нагрузки на стенку резервуара до безопасных величин.
Техническим результатом является компенсация переменных весовых нагрузок от трубопровода и обеспечение вертикальных и горизонтальных перемещений участков трубопровода при его деформациях.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство для компенсации нагрузок от приемо-раздаточных патрубков на стенку вертикального стального резервуара, содержащее горизонтальный трехшарнирный трубопровод с сильфонными компенсаторами карданного типа, соединенными с патрубками трубопровода, причем прямой патрубок и Г-образный патрубок между осями сильфонными компенсаторами карданного типа закреплены на подвесках, прикрепленных к ригелям и установленных на стойках, которые размещены в плоскостях, перпендикулярных оси прямого патрубка, а подводящий трубопровод, шарнирно соединенный с Г-образным патрубком, установлен на катковой опоре с возможностью горизонтального перемещения по фундаменту.
Регулирование рабочей нагрузки на подвеске производится натягом пружинного блока подвески с помощью талрепа.
Стойки жестко закреплены на фундаментах.
Стойки и катковая опора заземляются к контуру заземления резервуара с помощью шин заземления, а электрический контакт между ригелями и стойками обеспечиваются шунтирующими перемычками.
На прямом патрубке между сильфонным компенсатором и стойкой установлен шаровой кран с отсечным клапаном на конце, обеспечивающий связь внутренней полости патрубка с атмосферой.
Приемо-раздаточный патрубок резервуара и подводящий трубопровод соединены с прямыми патрубками с помощью фланцев.
В отличие от прототипа применение предложенного устройства позволяет компенсировать переменные весовые нагрузки от трубопровода и обеспечивать вертикальные и горизонтальные перемещения участков трубопровода при его деформациях.
Из уровня техники не выявлено средства, признаки которого полностью совпадают с признаками рассматриваемого объекта. Следовательно, рассматриваемое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» и может быть защищено патентом на полезную модель.
Полезная модель поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3 и. фиг.4.
На фиг.1 изображен общий вид устройства для компенсации нагрузок от приемо-раздаточных патрубков на стенку вертикального стального резервуара.
На фиг.2 изображен общий вид устройства вид А.
На фиг.3 изображен общий устройства вид в плане.
На фиг.4 изображен общий вид стойки в аксонометрической проекции.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - Трубопровод.
2 - Сильфонный компенсатор.
3 - Прямой патрубок.
4 - Г-образный патрубок.
5 - Подвеска.
6 - Ригель.
7 - Стойка.
8 - Катковая опора.
9 - Пружинный блок подвески.
10 - Талреп.
11 - Фундамент.
12 - Шина заземления.
13 - Шунтирующая перемычка.
14 - Шаровой кран с отсечным клапаном на конце.
15 - Подводящий трубопровод.
16 - Приемо-раздаточный патрубок резервуара.
17 - Стенка резервуара.
18 - Прямой патрубок.
19 - Сильфонный компенсатор.
20 - Сильфонный компенсатор.
21 - Фланец.
Устройство для компенсации нагрузок от приемо-раздаточных патрубков на стенку вертикального стального резервуара предназначено для компенсации относительных пространственных перемещений и герметичного соединения трубопроводов, транспортирующих жидкие среды (горючие, легковоспламеняющиеся жидкости) до условного давления 1,0 МПа и рабочих температур от минус 30°C до плюс 50°C и эксплуатирующихся на магистральных нефтепроводах и нефтебазах.
Предложенное устройство применяется для трубной обвязки приемо-раздаточных патрубков 16 стальных вертикальных резервуаров, номинальным объемом от 10 до 50 тыс. куб. м и высотой стенки резервуаров 17, равной 18,1 м и менее, с подводящим трубопроводом 15 диаметром от 400 до 700 мм и давлением до 1,0 Мпа.
Оно обеспечивает снижение нагрузок на приемо-раздаточные патрубки резервуаров, возникающих при осадке основания резервуара и опор подводящего трубопровода, деформациях стенки резервуара и трубопроводов при изменениях гидравлического давления, температуры окружающего воздуха и перекачиваемого (хранимого) продукта; изменении веса трубопровода при его заполнении и опорожнении.
Трубопровод 1 состоит из трех сильфонных компенсаторов 2, 19 и 20, соединенных между собой прямыми патрубками 3 и 18, и Г-образным патрубком 4, а приемо-раздаточный патрубок резервуара 16 и подводящий трубопровод 15 соединены соответственно с прямыми патрубками 3 и 18 с помощью фланцев 21.
В устройстве применены общеупотребительные сильфонные компенсаторы 2, 19 и 20 карданного типа.
Компенсация относительных пространственных перемещений концов приемо-раздаточного патрубка резервуара 16 осуществляется за счет угловых деформаций шарниров. Роль шарниров трубопровода выполняют оси карданов сильфонных компенсаторов 2, 19 и 20. На сильфонах закреплены с помощью хомутов защитные чехлы (на фигурах не показаны).
Участки трубопровода, расположенные между осями карданов, закреплены на подвесках 5.
На прямом патрубке 3, между сильфонными компенсаторами 2 и стойкой 6 установлен шаровой кран с отсечным клапаном на конце 14, обеспечивающий связь внутренней полости патрубка с атмосферой.
Подводящий трубопровод 15 установлен на катковую опору 8.
Стойки 7 и катковая опора 8 заземляются к контуру заземления резервуара с помощью шин заземления 12, а электрический контакт между ригелями и стойками обеспечиваются шунтирующими перемычками 13.
Подвески 5 предназначены для компенсации переменных весовых нагрузок от трубопровода и обеспечения вертикальных и горизонтальных перемещений участков трубопровода при его деформациях. Конструкция подвесок для всех типоразмеров устройства унифицирована. Подвески состоят из пружинного блока подвески 9, талрепа 10. Кроме того, в подвеске имеются балка, тяга и хомут (на фигурах не показаны).
На пружинном блоке установлен узел контроля нагрузок на подвеску (на фигурах не показан).
Регулирование рабочей нагрузки на подвеске 5 производится натягом пружинного блока подвески 9 с помощью талрепа 10.
Подвеска 9 закреплена на ригеле 6. Ригель установлен на стойке 7 и закреплен к ней болтами.
Стойка 7 снабжена шунтирующей перемычкой 13. Стойки монтируются на железобетонных фундаментах с помощью фундаментных болтов и заземляются к контуру заземления с помощью шины заземления 12.
Катковая опора 8 предназначена для разгрузки трубопровода и подвесок от воздействия весовых нагрузок от подводящего трубопровода 15 и обеспечивает горизонтальные перемещения подводящего трубопровода 15 при его температурных деформациях.
Катковая опора 8 состоит из основания, опорных плит, блоков катков, опоры трубопровода и стопорных шпилек (на фигурах не показаны), монтируется на железобетонном фундаменте 11 и заземляются к контуру заземления.
Использование устройства.
Перед применением предложенное устройство монтируется трубопровод 1 на железобетонных фундаментах с помощью болтов и заземляется к контуру заземления с помощью шин заземления 12.
Приемо-раздаточный патрубок резервуара 16 подсоединяется к стенке резервуара 17, а подводящий трубопровод 15 соединяется с прямым патрубком 18 с помощью фланца 21.
С целью обеспечения работоспособности и надежности эксплуатации устройства, а также снижению нагрузок на приемо-раздаточный патрубок резервуара, проводится периодический контроль и регулирование (настройка) величины натяга пружинных блоков подвесок, с целью обеспечения постоянства рабочих нагрузок (поддерживающих усилий) на подвесках.
Монтажной нагрузке соответствует значение весовой нагрузки при пустом (опорожненном) трубопроводе. Сжатие пружины до монтажной нагрузки осуществляется с помощью натяжной гайки. Величина натяга пружинного блока подвески до монтажной нагрузки обозначена на контрольной линейке круглым отверстием и риской с маркировкой «М».
Рабочей нагрузке соответствует значение весовой нагрузки при заполненном рабочей средой трубопровода 1. Значение рабочей нагрузки на подвеске указано на ее заводской табличке, а величина натяга пружинного блока подвески обозначена риской с маркировкой «Р» на контрольных линейках. Кроме того, на контрольной линейке выполнено овальное отверстие, указывающее допускаемый диапазон отклонений рабочей нагрузки на подвеске, возникающих в результате гидростатических и температурных деформаций стенок резервуара 17, трубопровода 1 и подводящего трубопровода 15. Отклонение стрелки указателя нагрузок за пределы овального отверстия на контрольной линейке указывает на то, что произошла осадка (крен) основания резервуара, и (или) фундаментов подвесок, и (или) подводящего трубопровода.
Периодический контроль нагрузок на пружинных блоках подвесок проводится визуально, в условиях достаточной освещенности, не реже одного раза в месяц.
При этом необходимо убедиться, что стрелка указателя нагрузки в пружинном блоке находиться в пределах овального отверстия на контрольной линейке с маркировкой «Р». Регулирование, при необходимости, величины натяга пружинных блоков подвесок осуществляется талрепами 10.
Предложенное устройство обеспечивает снижение механической нагрузки на стенку резервуара до безопасных величин, компенсация переменных весовых нагрузок от трубопровода и обеспечения вертикальных и горизонтальных перемещений участков трубопровода при его деформациях.