УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОТАЛКИВАНИЯ ИНСПЕКЦИОННЫХ И РЕМОНТНЫХ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДОВ
DEVICE FOR PUSHING INSPECTION AND REPAIR SYSTEMS OF PIPELINES

Изобретение относится к внутритрубным инспекционным устройствам, а именно к устройствам для проталкивания инспекционных и ремонтных систем, обеспечивающих контроль, обслуживание, ремонт внутренней поверхности трубопроводов, прочистку трубных засоров и может быть использовано для работы в горизонтальных, наклонных, изгибных и вертикальных участках трубопроводов. Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано как дополнительное тяговое устройство к существующим проталкиваемым системам для облегчения прохождения ими трубопроводов сложной конфигурации.
Известны проталкиваемые кабельные системы и кабельные самоходные робототехнические комплексы. Они способны преодолеть не более двух Т-образных изгибных участков. Дальнейшее их продвижение по трубопроводу затруднено тем, что сила трения кабеля и страховочного троса о внутренние стенки трубопровода превышает проталкивающую и движущую их силу.
Например, известен комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов, состоящий из подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера, датчиков дефектов, одометров, троса, наземной лебедки с барабаном для троса, бортового источника электропитания, наземного компьютера (патент № 2516364, МПК G01N 29/04 (2006.01) G01N 27/83 (2006.01) G01N 27/90).
Недостатками комплекса являются ограниченные технологические возможности, обусловленные сложностью прохождения отводов и изгибных участков трубопроводов, ограничением длины прохождения  прямолинейных участков и невысокой тяговой силой подвижного модуля. Кабель-трос не позволяет передвигаться комплексу по изгибным участкам и обследовать магистрали сложной конфигурации, это обусловлено тем, что при движении кабель-трос трется и упирается в стенки и изгибные участки трубопроводов. А длина кабеля значительно ограничивает доступ к удаленным участкам трубопровода.
Известна проталкиваемая система телеинспекции SOLO компании Taris, выбранная в качестве прототипа. Система применяется для обследования трубопроводов, канализаций, дымоходов, воздуховодов и других инженерных сооружений диаметром от 50 до 400 мм. Проталкивание системы телеинспекции по трубопроводу осуществляется армированным оптическим кабель-тросом путем размотки барабана с кабелем и подпора его вручную или механизировано. Известны некоторые образцы этой системы с глубиной погружения в прямолинейный трубопровод до 300 м (https://taris.ru/protalkivaemye-sistemy-teleinspekzii/protalkivaemaya-sistema-solo).
Используемый для проталкивания системы телеинспекции кабель-трос не позволяет передвигаться системе по изгибным участкам и обследовать магистрали сложной конфигурации. Это обусловлено тем, что при движении кабель-трос трется и упирается в стенки и изгибные участки трубопроводов. Кроме того, длина кабеля значительно ограничивает доступ системы к удаленным участкам трубопроводов.
Признаки известного устройства для проталкивания, выбранного в качестве прототипа, являющиеся общими с признаками заявляемого устройства, - кабель-трос с размещенным на его оголовке техническим средством для крепления проталкиваемого оборудования.
Задача изобретения - расширение технологических возможностей проталкиваемой системы и соответственно повышение эффективности ее работы.
Технический результат - обеспечение возможности проведения диагностических и ремонтных работ в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов, расширение диапазона обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000 м)  и диаметру (от 100 мм до 1000 мм) за счет исключения трения кабель-троса о внутренние стенки трубопровода, увеличения тяговой силы для продвижения системы  и выполнения гибкого соединения приводных модулей.
Поставленная задача была решена за счет того, что известное устройство для проталкивания, содержащее кабель-трос и размещенное на его оголовке техническое средство для крепления проталкиваемой системы, дополнительно содержит соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют  гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля  выбирается из условия  исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций  на угол до 120 град. Силовой композитный кабель состоит из многожильного сердечника для передачи энергии на приводные модули и диэлектрической оболочки и внешней оболочки состоящей из композитных волокон. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес.
Для обеспечения возможности использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств. Размер поперечного сечения пастели выбирают из условия размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых  или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.
Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от признаков  прототипа, - соединенные между собой кабель-тросом и  объединенные в секции приводные модули с колесными парами,  каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля  выбирается из условия  исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций  на угол до 120 град. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес. Приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.
Снабжение устройства для проталкивания приводными модулями с колесными парами, а также использование гибкого композитного кабеля для соединения приводных модулей  позволит повысить проходимость систем по сложным изгибным участкам и расширить диапазон обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000м) и диметру ( от 100 до 1000 мм).
Выполнение вдоль оси приводных модулей пастели для укладки в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств на всю длину, необходимую для исследований или проведения работ, позволит исключить трение кабелей, тросов и кабель-троса о внутренние стенки трубопровода и обеспечить (облегчить) прохождение отводов с углом 90°, горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участков трубопроводов (в случае использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам).
На фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства для проталкивания в трубопроводе; на фиг.2 - общий вид приводного модуля с колесной парой; на фиг.3 - то же, вид сбоку; фиг.4 – представлена одна секция устройства при прохождении  изгибного участка трубопровода.
Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов состоит из приводных модулей 1 с колесными парами 2, объединенных в секции. Каждая секция содержит как минимум два приводных модуля 1 с колесными парами 2. Приводные модули 1 в секциях соединены между собой гибким силовым композитным кабелем 3. В начале и конце каждой секции на силовом кабеле 3 установлены герметичные разъемы 4, с помощью которых секции соединены между собой. Первая секция посредством стыковочного разъема 5 (техническое средство для крепления проталкиваемой системы) соединяется с проталкиваемым оборудованием 6. Конечный герметичный разъем последней секции соединен питающим кабелем с источником энергии и управляющим компьютером оператора устройства (на фиг. не показано). В качестве проталкиваемого оборудования 6 может быть использована фреза, ведущая тележка с диагностическим оборудованием, видеокамера, ремонтное оборудование. Силовой композитный кабель 3 состоит из многожильного сердечника (для управления и передачи энергии на приводные модули), диэлектрической оболочки в середине и внешней оболочки состоящей из композитных волокон. Материал гибкого  силового композитного кабеля 3 выбирается из условия  исключения возможности его провисания между приводными модулями 1 и обеспечения поворота секций  на угол до 120 град. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей 1 в секции составляет не менее трех диаметров приводных колес 2. Диаметр колес 2  составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля 3 и выбирают его из условия обеспечения контакта колесных пар 2 с поверхностью трубопровода 9.
Для обеспечения возможности использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам вдоль оси приводных модулей 1 выполнена пастель 7 с замками 8 для размещения в ней проводных или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.
Размер поперечного сечения пастели 7 выбирают из условия размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых  или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.
Устройство для проталкивания диагностических и ремонтных систем работает следующим образом.
Работа устройства осуществляется в опорожненных трубопроводах без  транспортируемой среды. В трубопровод 9 через фланцевое соединение или подготовленный шурф заводят проталкиваемое оборудование 6, инструмент  или изделие (кабель, трос, шланг или тампонажный узел). К проталкиваемому оборудованию 6 посредством стыковочного разъема 5 присоединяют первую секцию устройства с приводными модулями 1 с колесными парами 2. По мере продвижения проталкиваемого оборудования 6 вглубь трубопровода 9 к первой секции посредством герметичных разъемов 4  присоединяют постепенно необходимое количество дополнительных секций. Электродвигатели  приводных модулей 1  приводят в движение колесные пары 2. Работу электродвигателей  координирует с  компьютера оператор. Колесные пары 2, вращаясь по внутренней стенке трубопровода 9, обеспечивают движущую силу, необходимую для прохождения диагностической или ремонтной системой трубопроводов любой конфигурации, в том числе сложных (изгибных или вертикальных) участков трубопровода 9. За счет исключения контакта и соответственно трения силового композитного кабеля 3 о внутреннюю стенку трубопровода 9, а также за счет движущей силы приводных модулей 1 увеличивается проходимость инспекционного и ремонтного оборудования по сложным участкам трубопровода 9.
При использовании предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим проталкиваемым системам оно работает следующим образом. В трубопровод 9 через фланцевое соединение или подготовленный шурф заводят ведущий модуль или проталкиваемый инспекционный кабель с видеоискателем. В качестве ведущего модуля может быть использована тележка диагностического оборудования. К ведущему модулю диагностического оборудования или к инспекционному кабелю посредством стыковочного разъема 5 прикрепляют первую секцию устройства для проталкивания. Кабель ведущего модуля или инспекционный кабель при этом размещают в пастели 7 устройства. По мере продвижения ведущего модуля или инспекционного кабеля вглубь трубопровода 9 к первой секции посредством герметичных разъемов 4 также присоединяют необходимое количество дополнительных секций. Колесные пары 2, вращаясь по внутренней стенке трубопровода 9, обеспечивают при этом дополнительную движущую силу, необходимую для прохождения диагностической или ремонтной системой сложных (изгибных или вертикальных) участков трубопровода 9. В данном случае за счет исключения контакта и соответственно трения кабеля ведущего модуля или инспекционного кабеля и кабеля, соединяющего приводные модули, о внутреннюю стенку трубопровода 9, а также за счет получения дополнительной движущей силы увеличивается проходимость инспекционного и ремонтного оборудования по сложным участкам трубопровода 9.
Помимо обеспечения продвижения диагностического и ремонтного оборудования по трубопроводам, предлагаемое устройство может использоваться для принудительного извлечения застрявших инспекционных или ремонтных устройств из трубопроводов при аварийных ситуациях или для доставки тяжелого оборудования в определенное место трубопровода.
Таким образом, предлагаемое устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем позволяет проводить диагностические и ремонтные работы в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов  диаметром от 100 мм до 1000 мм и проходить участки трубопроводов длиной до 1000 м.