Временное герметизирующее устройство для трубопровода

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту газа и может быть использована при проведении ремонтных работ для герметичного отделения полости трубопровода, заполненной газом, от места проведения работ.
При выполнении ремонтных работ на магистральных трубопроводах важной задачей является предотвращение образования в полости трубопровода взрывоопасной газовоздушной смеси в результате попадания в зону ремонтных работ транспортируемого природного газа. Для решения этой задачи после стравливания природного газа из ремонтируемого участка трубопровода до давления, близкого к атмосферному, возникает необходимость герметичного отсечения полости ремонтируемого участка трубопровода от прилегающего основного трубопровода. Существует отработанная технология безопасного проведения огневых работ на магистральных газопроводах (СТО Газпром 14-2005 «Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ на газовых объектах ОАО "Газпром"», ООО «ИРЦ Газпром», М.: 2005), предполагающая использование временных герметизирующих устройств (ВГУ).
ВГУ представляет собой замкнутую камеру из эластичного воздухонепроницаемого материала, заполняемую воздухом или инертным газом (азотом) через гибкий патрубок, которая предназначена для герметичного перекрытия полости трубопровода с целью предотвращения проникновения природного газа (газового конденсата, газовых смесей) в зону проведения огневых и газоопасных работ. После завершения этих работ ВГУ извлекают из трубопровода. В рабочем состоянии ВГУ принимает при заполнении цилиндрическую форму, а плотность его прилегания к внутренней поверхности трубы обеспечивается уплотнительными поясами. Для извлечения ВГУ из полости трубы используют фал.
Технология применения ВГУ на магистральном трубопроводе подразумевает его ввод в полость трубы и извлечение через технологическое отверстие - «монтажное окно», специально вырезаемое для этой цели в стенке трубы. Размеры и форма монтажного окна ограничены требованиями нормативной документации, исходя из условий прочности. Монтажное окно имеет форму эллипса, ориентированного вдоль продольной оси трубы. Максимальные размеры монтажного окна составляют 350×250 мм для труб DN 700 и более. Для труб меньшего диаметра продольный размер составляет не более половины диаметра трубы. Поперечный размер - не менее чем на 50 мм меньше продольного. Этим обусловлены повышенные требования к способности ВГУ принимать компактную форму в сложенном состоянии.
ВГУ вводят в полость трубопровода в сложенном виде, в котором оно свободно проходит через монтажное окно, а затем заполняют воздухом или инертным газам, например, азотом. После завершения ремонтных работ из ВГУ откачивают воздух или инертный газ и извлекают ВГУ через технологическое отверстие. При этом возникают затруднения, поскольку придать ВГУ необходимую форму в сложенном виде, позволяющую легко извлекать его через монтажное окно, в полости трубы невозможно. Извлечение ВГУ наиболее осложнено при отрицательных температурах атмосферного воздуха и трубопровода из-за снижения эластичности материала оболочки ВГУ при понижении температуры.
Существует различные ВГУ, отличающиеся материалами и конструкцией.
Известно устройство герметизирующее отключающее (патент РФ №2366853, F16L 55/12, опубл. 10.09.2009), содержащее замкнутую надувную камеру цилиндрической формы с концевыми участками, выполненную из армированного материала с полимерным покрытием, например, из обрезиненной ткани, и имеющую на внешних поверхностях цилиндрической части кольцевые уплотнения в виде выступов. Армированный материал с полимерным покрытием раскроен таким образом, что линия реза расположена под углом к нитям основы ткани, угол наклона линии реза к нитям основы ткани составляет от 25 до 75°, кольцевые уплотнения имеют наружный слой, выполненный из материала с твердостью по Шору менее 10, и внутренний герметизирующий профиль, выполненный из материала с твердостью по Шору более 50.
Недостатком ВГУ является невозможность складывания в полости трубопровода (придания формы, обеспечивающей беспрепятственное извлечение ВГУ через технологическое отверстие - монтажное окно).
Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототипом) является пневматическое герметизирующее устройство (патент РФ №171752, F16L 55/12, опубл. 14.06.2017), содержащее надувную оболочку с закрепленными на наружной поверхности уплотнительными поясами и шланг наддува надувной оболочки. Надувная оболочка образована тремя секциями, выполненными из синтетического материала и скрепленными между собой с помощью сварки. Центральная цилиндрическая секция содержит герметизирующие пояса на внешней поверхности, а торцевые секции выполнены круглыми и имеют отверстия для герметичного присоединения шланга наддува и шланга контроля наличия газа. Центральная цилиндрическая секция образована герметичным соединением плоской развертки, причем проекция линии косого шва соединения центральной цилиндрической секции на плоскость перпендикулярную оси цилиндрической поверхности секции имеет форму дуги, ограниченную центральным углом в 180 градусов, на швы соединения центральной цилиндрической секции с торцевыми секциями с внутренней стороны надувной оболочки установлены усиливающие полосы.
Указанное устройство обладает таким же недостатком: невозможностью складывания в полости трубопровода для удобства извлечения через технологическое отверстие. Отсутствие возможности складывания ведет к увеличению продолжительности и снижению технологичности при работе с ВГУ. Кроме того, в результате ВГУ может повредиться, что исключает возможность его повторного применения.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является разработка устройства для герметичного разделения полости трубопровода, упрощающего проведение ремонтных работ.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение технологичности ремонтных работ на магистральных трубопроводах за счет сокращения времени извлечения ВГУ через монтажное окно, снижения трудоемкости извлечения и обеспечения возможности многократного использования ВГУ.
Указанный технический результат достигается за счет того, что временное герметизирующее устройство для трубопровода включает надувную оболочку с закрепленными на наружной поверхности уплотнительными поясами и средством наддува надувной оболочки. Надувная оболочка, образованная цилиндрической и двумя торцевыми поверхностями из эластичного воздухонепроницаемого материала, снабжена закрепленным на наружной поверхности одной из торцевых стенок фалом для извлечения из полости трубопровода и содержит расположенные в обоих концах цилиндрической части, по меньшей мере по две в каждой части, внутренние стяжные ленты, один конец каждой из которых закреплен в общей точке крепления, а другой конец каждой из упомянутых лент закреплен на внутренней поверхности надувной оболочки по длине окружности поперечного сечения с шагом 360°/(n+1), где n - количество внутренних стяжных лент, наружные стяжные ленты, закрепленные на наружной поверхности надувной оболочки по длине окружности поперечного сечения. Количество наружных и внутренних стяжных лент совпадает, а точки крепления внутренних и наружных стяжных лент расположены в чередующемся порядке через одну и равноудалены друг от друга. При этом наружные и внутренние стяжные ленты выполнены из эластомеров, обладающих относительным удлинением не менее 390%, сохраняющих свои свойства при температуре не выше минус 40°C.
Общая точка крепления одного из концов каждой из внутренних стяжных лент расположена на внутренней поверхности надувной оболочки.
Общая точка крепления одного из концов каждой из внутренних стяжных лент расположена в центральной точке поперечного сечения надувной оболочки.
Для диаметра надувной оболочки 700 мм и более содержит закрепленные на внутренней поверхности параллельно оси надувной оболочки продольные стяжные ленты, точки крепления которых совпадают с точками крепления внутренних стяжных лент, выполненные из полимерного материала с модулем упругости не более модуля упругости воздухонепроницаемого материала надувной оболочки.
За счет использования стяжных лент ВГУ складывается в полости трубопровода при снижении давления в нем в правильную многослойную конструкцию, ориентированную параллельно оси трубопровода, и обладает следующими достоинствами:
- в результате складывания ВГУ приобретает компактную форму, позволяющую легко извлекать его через монтажное окно после окончания ремонтных работ;
- конструкция ВГУ обеспечивает возможность многократного использования за счет предотвращения его повреждений при извлечении.
На фиг. 1 изображен общий вид временного герметизирующего устройства для трубопровода.
На фиг. 2 - первый вариант крепления внутренних стяжных лент (сечение фиг. 1).
На фиг. 3 - второй вариант крепления внутренних стяжных лент (сечение фиг. 1).
На фиг. 4 - схема складывания в полости трубы предлагаемого устройства.
Временное герметизирующее устройство для трубопровода включает образованную цилиндрической и двумя торцевыми поверхностями замкнутую герметичную надувную оболочку 1 из эластичного воздухонепроницаемого материала, например, из прорезиненной ткани или ткани с ПВХ покрытием, снабженную уплотнительными поясами 2. На одной из торцевых поверхностей закреплены средство для наддува оболочки 3, например, гибкий патрубок, и фал 4 для извлечения ВГУ из полости трубы. На обоих концах цилиндрической части закреплены, по меньшей мере по две в каждом конце, наружные 5 и внутренние 6 стяжные ленты для самопроизвольного складывания при стравливании воздуха (азота) из ВГУ. Наружные стяжные ленты 5 закреплены на наружной поверхности надувной оболочки 1 в окружном направлении и перекрывают больше половины длины окружности цилиндрической части надувной оболочки 1. Внутренние стяжные ленты 6 закреплены внутри надувной оболочки 1. При этом один конец каждой из внутренних стяжных лент 6 закреплен в общей точке крепления, а другой конец каждой из лент 6 закреплен на внутренней поверхности надувной оболочки 1 по длине окружности поперечного сечения с шагом 360°/(n+1), где n - количество внутренних стяжных лент 6. Количество наружных 5 и внутренних 6 стяжных лент совпадает, а точки крепления внутренних 6 и наружных 5 стяжных лент расположены в чередующемся порядке через одну и равноудалены друг от друга. В качестве материала для стяжных лент используют эластомеры с относительным удлинением не менее 390%, сохраняющие свои свойства при температуре не выше минус 40°C, например, бутилкаучук.
В первом варианте исполнения общая точка крепления одного из концов каждой из внутренних стяжных лент 6 расположена на внутренней поверхности надувной оболочки 1.
Во втором варианте исполнения - в центральной точке поперечного сечения надувной оболочки 1.
Для обеспечения более равномерного складывания по длине ВГУ могут быть предусмотрены продольные стяжные ленты 7. В качестве материала для продольных стяжных лент 7 используют полимер с модулем упругости не более модуля упругости воздухонепроницаемого материала замкнутой камеры, например, прорезиненную ткань или ткань с ПВХ покрытием.
Перед применением ВГУ проверяют на герметичность на открытом пространстве путем заполнения воздухом до некоторого давления, выдержки в течение необходимого времени и последующего стравливания воздуха из ВГУ.
После проверки на герметичность ВГУ складывают таким образом, чтобы обеспечить возможность его ввода в трубопровод через технологическое отверстие (монтажное окно) с минимальными затратами труда и времени.
Сложенное ВГУ устанавливают в трубопровод путем введения через технологическое отверстие и размещения в полости трубопровода в соответствии с выбранной схемой проведения работ по СТО Газпром 14-2005 «Типовая инструкция по безопасному проведению огневых работ на газовых объектах ОАО "Газпром"», ООО «ИРЦ Газпром», М.: 2005.
Наполняют компрессором замкнутую оболочку 1 воздухом или азотом через гибкий патрубок 3 до рабочего давления.
После наполнения ВГУ плотно прилегает с помощью уплотнительных поясов 2 цилиндрической частью надувной оболочки 1 к внутренней стенке трубопровода, что позволяет провести предусмотренные планом огневые работы.
По завершении ремонтных работ на трубопроводе полностью стравливают воздух (азот) из ВГУ через гибкий патрубок 3 с использованием вакуумного насоса на завершающем этапе.
По мере стравливания воздуха (азота) из ВГУ стяжные ленты 5 и 6 обеспечивают его складывание в форму, позволяющую провести извлечение ВГУ быстрее и с меньшими трудозатратами. Продольные стяжные ленты 7 обеспечивают более равномерное складывание по длине замкнутой оболочки 1.
Схема складывания предлагаемого устройства в полости трубопровода приведена на фиг. 4. Из первоначального положения при рабочем давлении (шаг 1), при снижении давления при стравливании воздуха (азота) из ВГУ внутренние 6 и наружные 5 стяжные ленты начинают (шаг 2) стягиваться (направление стягивания обозначено пунктирными стрелками). При полном стравливании воздуха (азота) ВГУ принимает компактную форму (шаг 3).