УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ И СЕЧЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту, в частности к эксплуатации трубопроводов, и предназначена для выявления мест сужений проходного сечения, состояния (отсутствия) внутренних покрытий, несанкционированных врезок в трубопровод, негерметичности (утечек). Также относится к измерительной технике и может быть использована при испытании строящихся трубопроводов для целей определения дефектов внутреннего покрытия и их позиционирования на трубопроводе.
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
Известно устройство для выявления, определения размеров и регистрации местонахождения выступающих внутрь дефектов и препятствий в трубопроводе (патент РФ №2148205 «Устройство для выявления и регистрации местонахождения выступающих внутрь дефектов и препятствий в трубопроводе», кл. F17D 5/00). Устройство содержит герметичный контейнер, установленный в корпусе, на котором закреплены эластичные манжеты, полностью перекрывающие внутреннее сечение трубопровода, последовательно соединенные датчики пути и размещенный внутри контейнера электронный блок, неподвижная часть которого закреплена на корпусе устройства, а подвижная часть установлена на сменном диске, шарнирно закрепленном на корпусе устройства соосно с манжетами.
Недостатком этого устройства является то, что оно направлено на выявление на внутренней поверхности трубопроводов только выступающих внутрь дефектов, а также сложность конструкции и невозможность исследования трубопроводов небольших диаметров.
Известно также устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода (патент РФ №2139468 «Устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода», кл. F17D 5/00, G01N 29/00, 27/87). Устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода содержит цилиндрический носитель датчиков, расположенных по его окружной периферии, герметичный корпус, шарнирно соединенный с носителем и несущий соединенные с датчиками средства для обработки информации, а также блок питания. В зависимости от постановки задачи используются датчики различного типа, электрооптические, ультразвуковые и т.п.
Недостатками данного устройства являются сложность оборудования, сложность обслуживания и эксплуатации, невозможность диагностирования трубопроводов небольших диаметров.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является, принятый нами в качестве прототипа способ определения местоположения дефекта покрытия внутренней поверхности трубопровода путем помещения гибкой кольцевой камеры в контролируемый трубопровод, с последующим заполнением ее воздухом, через центр которой пропущен трос, охватывающий камеру по дуге 180, и одним концом закрепленный в начале трубопровода, другим концом намотанный на барабан лебедки, имеющий датчик оборотов (патент РФ №2164321 «Способ определения дефекта трубопровода», кл. F17D 5/00). Реализация задачи достигается тем, что предварительно создают постоянное испытательное давление в полости между началом трубопровода и кольцевой камерой, под действием которого перемещают кольцевую камеру по трубопроводу с заданной скоростью и по величине изменения испытательного давления определяют местоположение и количественные параметры дефектов.
Недостатком этого способа является ограниченность возможности определения дефектов (регистрируются только в виде сквозного отверстия,
щели, отвода и т.п.), а также ограниченность длины испытуемого трубопровода из-за тяжести троса.
В основу полезной модели положена задача улучшения качества внутренней поверхности трубопровода и повышения качества эксплуатации путем диагностики внутреннего сечения трубопровода на наличие дефектов - сужение, наличие отложений, увеличение диаметра трубы, наличие мест врезок, порывов, наличие участков труб без внутреннего антикоррозионного покрытия («черных» вставок).
Поставленная задача решается устройством контроля целостности и сечения трубопровода, состоящим из трубопровода, заглушки, манометра, поршня, центробежного насосного агрегата. При первом варианте диагностирования дополнительно имеются уплотнитель на заглушке и барабан с проволокой и регистратором расхода проволоки, а при втором варианте - сигнализатор местонахождения и прибор глобального позиционирования.
В заявленном техническом решении поршень выполнен упругодеформируемым, причем его рабочий диаметр соответствует внутреннему диаметру трубопровода, а герметизируют кольцевую полость на торце трубопровода заглушкой с уплотнителем. Для закачки жидкости в диагностируемый трубопровод врезают патрубок.
Диагностирование трубопровода выполняется путем пропуска упру-годеформируемого поршня в трубопроводе под давлением, при этом работа центробежного насосного агрегата происходит с постоянным оборотом двигателя и при фиксированном положении выкидной задвижки. За счет изменения давления в большую или меньшую сторону и с привязкой этих скачков давления по длине трубопровода определяются аномалии внутреннего сечения трубопровода. Увеличение давления указывает на место сужения проходного сечения трубопровода (наличие отложений, деформация внутреннего покрытия и т.д.) а уменьшение на увеличение диаметра трубы, отсутствие внутреннего покрытия, наличие несанкционированных врезок или утечек. По величине перепада давления определяются размеры аномалий. При втором
варианте возможно диагностирование трубопровода любой протяженности. Необходимо отметить, что установка, принятая за прототип, определяет негерметичности трубопровода только на небольших протяженностях.
Заявленное техническое решение поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 представлено устройство для контроля целостности и сечения трубопровода с привязкой аномалий по длине трубопровода с помощью проволоки -1 вариант:
- 1 - трубопровод;
- 2- упругодеформируемый поршень;
- 3 - заглушка;
- 4 - полость трубопровода;
- 5 - патрубок;
- 6 - манометр;
- 7 - уплотнитель;
- 8 - барабан с лебедкой;
- 9 - регистратор расхода проволоки;
- 10 - проволока.
- фиг.2 представлено устройство для контроля целостности и сечения трубопровода с привязкой аномалий по длине трубопровода с помощью сигнализатора местонахождения - II вариант:
- 1 - трубопровод;
- 2 - упругодеформируемый поршень;
- 3 - заглушка;
- 4 - полость трубопровода;
- 5 - патрубок;
- 6 - манометр;
- 11 - сигнализатор местонахождения. Для привязки скачков давления к длине трубопровода используются следующие два варианта.
При I варианте используется оборудование для исследования скважин (или аналогичное) в которое входит барабан с проволокой, регистратор расхода проволоки и уплотнитель (лубрикатор). Упругодеформируемый поршень скрепляется с проволокой и через уплотнитель (лубрикатор) устанавливается в трубопровод. С движением упругодеформируемого поршня призводится расход проволоки, который фиксируется регистратором и привязывается к показаниям манометра.
При II варианте к упругодеформируемому поршню крепится сигнализатор местонахождения. Места и участки трубопровода с дефектами определяются прибором глобального позиционирования по показаниям манометра и сигнализатора местонахождения. Данное устройство автономно и мобильно, позволяет диагностировать трубопроводы любых диаметров и протяженности.
Предлагаемое устройство для контроля целостности и сечения трубопровода с привязкой аномалий по длине трубопровода работает следующим образом:
I вариант:
В диагностируемый трубопровод 1 помещают упругодеформируемый поршень 2, с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубопровода 1, закрепленный на проволоке 10. Проволока 10 пропущена через уплотнитель 7 в заглушке 3 и намотана другим концом на барабан лебедки 8, на котором имеется регистратор расхода проволоки 9. На конец трубопровода 1 при малом диаметре трубопровода 1 врезают дополнительный патрубок 5 для закачки жидкости, а при больших диаметрах труб, патрубок 5 врезают в заглушку 3 с уплотнителем 7. На патрубке 5 устанавливают манометр 6.
Упругодеформируемый поршень 2 помещают в начало трубопровода 1. С помощью центробежного насосного агрегата (на фиг. не указан) в полость 4 трубопровода 1, образованную упругодеформируемым поршнем 2 и заглушкой 3 подают жидкость с постоянным оборотом двигателя и при одном (фиксированном) положении выкидной задвижки (на фиг. не указаны).
Поток жидкости должен обеспечить равномерное движение упругодеформируемого поршня 2.
При движении упругодеформируемого поршня 2 в трубопроводе 1 на местах сужений или препятствий манометром 6 будет зафиксировано увеличение давления, а в местах увеличения диаметра трубопровода 1 (отсутствия внутреннего покрытия), несанкционированных врезок и утечек будет зафиксировано падение давления. По регистратору расхода проволоки 9 определяют местоположение и длину аномального участка. По величине и характеру изменения давления оценивают вид дефекта и его характеристики.
II вариант:
В диагностируемый трубопровод 1 помещают упругодеформируемый поршень 2, с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру трубопровода 1, закрепленный с сигнализатором местонахождения 11. На заглушке 3 в начале трубопровода 1 врезают патрубок 5 для закачки жидкости. На патрубке 5 устанавливают манометр 6.
Упругодеформируемый поршень 2 помещают в начало трубопровода 1. С помощью центробежного насосного агрегата (на фиг. не указан) в полость 4 трубопровода 1, образованную упругодеформируемым поршнем 2 и заглушкой 3 подают жидкость с постоянным оборотом двигателя и при одном (фиксированном) положении выкидной задвижки (на фиг. не указаны). Поток жидкости должен обеспечить равномерное движение упругодеформируемого поршня 2.
При движении упругодеформируемого поршня 2 в трубопроводе 1 на местах сужений или препятствий манометром 6 будет зафиксировано увеличение давления, а в местах увеличения диаметра трубопровода 1, несанкционированных врезок и утечек будет зафиксировано падение давления. По сигнализатору местонахождения 11 через систему спутниковой навигации GPRS (на фиг. не указан) определяют местоположение и длину аномального участка в соответствии с изменениями давления на манометре 6, а по величине падения
или увеличения давления относительно давления в трубопроводе 1 на участках без аномалий, определяют вид и характеристики дефекта.
Использование данной полезной модели позволит определять местоположение дефектов трубопроводов, проводить их предупредительные ремонты, что в свою очередь приведет к снижению эксплуатационных расходов, затрат на электроэнергию за счет ликвидации сужающих участков трубопровода, количества отказов, потерь транспортируемой жидкости за счет нахождения несанкционированных мест врезок и утечек, а также позволит соблюдать требования охраны окружающей среды.
Контроль целостности и сечения трубопровода осуществляется неразрушающим методом, без проведения земляных работ и нарушения целостности трубы.
Положительными сторонами данного устройства являются простота конструкции, возможность использования существующего оборудования, малые эксплуатационные затраты, так как устройство контроля целостности и сечения трубопровода изготавливается из материалов совместимых с транспортируемой средой и широко используется в нефтехимической и нефтегазовой промышленности.
В предлагаемой полезной модели объединены многие возможности вышеперечисленных устройств и при работе с данным устройством не требуется высокой квалификации обслуживающего персонала.
Устройство контроля целостности и сечения трубопровода позволяет обеспечить надежность определения дефектных участков, на которых могут произойти отказы трубопровода. Оно не только регистрирует наличие дефектного участка, но и определяет его конкретное местоположение и характер дефекта.