УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ УТЕЧЕК ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ЧЕРЕЗ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ЕМКОСТИ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ СЖИЖЕННОГО ГАЗА

Полезная модель относится к промышленности, охватывающей широкий спектр производства и обработки текучих сред в жидкой или газообразной фазах. Более конкретно, полезная модель предназначена для локализации утечек указанных сред через трубопроводную арматуру, расположенную, преимущественно, на крышке люка емкости для хранения и транспортировки сжиженного газа.
Локализация утечек является весьма актуальной задачей во многих отраслях промышленности, которые могут быть представлены, например, предприятиями по производству электроэнергии на ТЭС, ГЭС и АЭС, нефтеперерабатывающими и нефтехимическими заводами, предприятиями по добыче нефти и газа, целлюлозно-бумажными комбинатами и т.д.
Основным назначением и одновременно преимуществом оперативной локализации утечек являются уменьшение загрязнения окружающей среды и экономия материалов и энергии.
Среди технических устройств, где наиболее часто происходят утечки текучих сред, следует назвать, в первую очередь, трубопроводную арматуру в виде кранов, вентилей и предохранительных клапанов.
Известно устройство для локализации утечек текучей среды, принятое авторами за прототип. Это устройство включает траверсу, представляющую собой балку коробчатого сечения, на концах которой смонтированы присоединительные захваты, выполненные в виде постоянных магнитов. Траверса несет на себе, по меньшей мере, один винтовой прижим, взаимодействующий с герметизирующим элементом. Последний представляет собой, преимущественно, жесткую металлическую пластину, под которую помещают, в зависимости от необходимости, прокладку из упруго-эластичного материала, обеспечивающую плотность прилегания к поверхности герметизируемого изделия и надежность герметизации собственно свища [www.tempmag.ru]. Описанное устройство прошло успешные испытания в производственных условиях при локализации утечек различного рода текучих сред, таких как воздух, газообразный хлор, вода, продукты нефтяного и химического производства, хранимых под значительным давлением в соответствующих емкостях.
Функциональные возможности устройства с магнитной фиксацией практически ограничиваются герметизацией свищей на плоских поверхностях, либо поверхностях со значительным радиусом кривизны, например, трубопровод большого диаметра. Что же касается локализации утечек через трубопроводную арматуру, расположенную на крышках люка цистерн [Цистерна для сжиженных газов по чертежу 1597.01.010.050, выпускаемая производственным объединением «Ждановтяжмаш» с 1978 года], составляющих значительный по количеству парк технических средств для транспортирования сжиженного газа, то устройство-прототип практически невозможно применить без изменения, касающегося конструкции герметизирующего элемента и позволяющего приспособить его к специфическим условиям транспортировки сжиженных газов в железнодорожных цистернах. Эта специфика заключается, прежде всего, в конструктивных особенностях трубопроводной арматуры, включающей, в том числе, и предохранительные клапаны, типичное устройство одного из видов которых наиболее часто используется на емкостях для транспортировки сжиженного газа. Этот предохранительный клапан 1597.16.240-1 выполнен в соответствии с ТУ У 29.1-32258888-573.2008 и содержит корпус 1 с фланцем 2, внутри которого расположен золотник 3, поджимаемый к седлу 4 с помощью регулируемой пружины 5. На корпусе 1 имеются отверстия 6, связывающие внутреннюю полость предохранительного клапана с окружающим пространством и прикрытые экраном 7.
Как показывает практика, имеют место случаи отказов предохранительных клапанов по ряду причин. Несмотря на наличие экрана 7, во внутреннюю полость предохранительно клапана попадает пыль и влага, образующие грязь, которая оседает между золотником 3 и седлом 4, препятствуя их плотному прилеганию друг к другу и образуя, в конечном итоге, зазор, пусть даже незначительный, через который идет утечка сжиженного газа. Кроме того, грязь и пыль, попадая в зазоры направляющего стержня и втулки в верхней части предохранительного клапана, могут вызывать его заклинивание. В результате сила трения значительно ослабляет усилие пружины на золотник и клапан не запирается при давлении, на которое он рассчитан. Характер срабатывания предохранительного клапана таков, что имеет место динамическое взаимодействие между золотником и седлом, которое в условиях низких температур, характерных для процесса истечения сжиженного газа, ведет к снижению прочностных характеристик, используемых для золотника и седла металлов, и, как следствие, повышенному износу их контактирующих поверхностей. В этом состоит одна из причин утечек через предохранительный клапан.
Перечисленные эксплуатационные факторы приводят к отказам предохранительных клапанов, вызывающим утечку сжиженного газа через золотник. Локализация такой утечки и выполнение различных действий с аварийной емкостью, например, транспортировка к месту слива ее содержимого, требует соблюдения условия, при котором устройство для локализации утечки само будет обладать функцией предохранения от повышения давления в емкости сверх допустимого, то есть функцией предохранительного клапана.
Таким образом, задачей полезной модели является локализация утечек сжиженного газа через предохранительный клапан и обеспечение при этом защиты от повышения давления в емкости сверх допустимого.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для локализации утечек через предохранительный клапан емкости для хранения и транспортировки сжиженного газа выполнено в виде поджимаемого к поверхности емкости герметизирующего элемента, представляющего собой колпак, снабженный предохранительной разрушающейся мембраной. Колпак имеет цилиндрическую форму и снабжен опорным фланцем с уплотнением. Решению поставленной задачи способствует и то, что колпак снабжен сбросовым клапаном, на выходном патрубке которого смонтирована предохранительная разрушающаяся мембрана.
На чертежах, прилагаемых к описанию полезной модели, даны следующие изображения:
- на фиг.1 - общий вид предохранительного клапана 1597.16.240-1 по ТУ У 29.1-32258888.573.2008;
- на фиг.2 - общий вид предлагаемой конструкции герметизирующего элемента.
Герметизирующий элемент устройства для локализации утечек через предохранительный клапан представляет собой колпак, выполненный в виде цилиндрического стакана 8 с опорным фланцем 9, снабженным уплотнителем 10. Колпак опирается на поверхность емкости 11. В днищевой части 12 стакана 8 установлен шаровой кран 13, снабженный рукояткой 14. На свободном патрубке 15 шарового крана 13 смонтирован мембранный узел, включающий в себя предохранительную разрушающуюся мембрану 16, которая зажата между двумя фланцами 17 и 18, связанными между собой с помощью болтового соединения. Нижний фланец 18 посредством резьбового соединения соединен с патрубком 15. В этом соединении предусмотрен уплотнитель (на чертеже не показан).
Используют устройство для локализации утечек через предохранительный клапан следующим образом.
На опорный фланец 9 наносят быстротвердеющее герметизирующее вещество, и стакан 8 устанавливают на поверхности емкости 11 так, чтобы предохранительный клапан оказался внутри стакана 8. При этом рукоятка 14 шарового крана 13 находится в положении «открыто», а нижний фланец 11 установлен на патрубке 13. Затем стакан 8 поджимают к поверхности емкости 11 с помощью винтового прижима (на чертеже не показан) устройства-прототипа. Далее, рукоятку 14 ставят в положение «закрыто» и устанавливают мембранный узел, обеспечивая при этом герметичность с помощью эластичной прокладки или герметизирующего вещества. После этого рукоятку 14 ставят в положение «открыто». Если при выполнении работ по устранению аварийной ситуации или при транспортировке емкости произошло повышение давления и сработало мембранное устройство, то после снижения давления до нормального утечка среды перекрывается с помощью шарового крана 13.
При необходимости удаления колпака с предохранительного клапана, рукояткой 14 перекрывают шаровой кран 13, снимают мембранный узел, затем открывают кран, сбрасывая возможное давление в полости стакана 8, и снимают воздействие на стакан 8 со стороны винтового прижима.
Опытные образцы предлагаемого устройства изготовлены и испытаны в производственных условиях. Полученные результаты подтверждают прогнозируемую надежность и эксплуатационную эффективность заявляемой полезной модели.