Элемент трубопровода

Полезная модель относится к области непрерывного мониторинга технического состояния магистрального трубопровода (трубопровода), предназначенного для транспортировки газообразных и жидких веществ, и может быть использована на магистральных трубопроводах (газопроводах) с целью повышения защиты проводников датчиков от негативного влияния технологических факторов в процессе изготовления элемента трубопровода с датчиками монтажа и его ремонтопригодности в процессе эксплуатации.
Трубопровод - это инженерно-техническое сооружение, предназначенное для транспортировки газообразных и жидких веществ, состоящее из различных, соединяемые между собой элементов - труб, отводов, тройников, переходов, заглушек, днищ, трубопроводной арматуры и т.д.
Одной из задач, решаемых при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов, является контроль и оценка технического состояния трубопроводов с целью прогнозирования работоспособности их путем размещения на наружной поверхности трубы датчиков.
В процессе эксплуатации магистральные трубопроводы подвергаются комплексному воздействию со стороны агрессивных коррозийных компонентов окружающей среды, давления грунта, а также силовых геодинамических процессов, происходящих в зонах прокладки трубопровода. Поэтому для обеспечения возможности выполнения оценки технического состояния трубопровода в течение всего периода его эксплуатации требуется выполнять эффективную защиту датчиков и их проводников от внешних воздействий.
Одним из решений данной задачи является изобретение «Устройство защиты датчиков деформации на магистральном трубопроводе» (патент РФ №2215927. В известном техническом решении для мониторинга технического состояния магистрального трубопровода датчики установлены на поверхности магистрального трубопровода в защитных кожухах, которые примотаны к трубопроводу. Каждый защитный кожух имеет отверстие для вывода проводников датчика на наружную поверхность трубопровода.
Недостатком данного технического решения является сложность обеспечения герметичного крепления защитных кожухов к поверхности подвергаемой мониторингу трубы, заключающаяся в необходимости трудоемкой технологической операции примотки кожухов к секции трубопровода, требующей наличия намоточного станка, обеспечивающего необходимый уровень контактного давления в уплотняемых поверхностях, или же в необходимости обеспечить технологический процесс вулканизации эластичной прокладки.
Кроме того, в известном техническом решении от каждой группы датчиков, размещенной под соответствующим защитным кожухом, через отверстие в нем выходит кабель. Большое количество кабелей затрудняет условия монтажа труб с датчиками в полевых условиях, особенно, когда возникает необходимость обеспечить мониторинг технического состояния трубопровода на достаточно протяженном участке путем соединения нескольких подобных элементов, расположенных последовательно друг за другом.
В нефтяной и газовой промышленности для защиты труб от коррозии непосредственно на поверхность трубы наносится коррозионностойкое защитное покрытие, например, эпоксидный праймер, которое имеет хорошую адгезию к металлу трубы, но при этом довольно легко повреждается как в процессе изготовления труб, так при их транспортировке и монтаже. Для защиты коррозионностойкого покрытия от внешних механических повреждений поверх него наносят внешнее защитное покрытие, например, из полиэтилена.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности и взятым за прототип является патент на полезную модель №206546 на "Секцию трубопровода".
В данном техническом решении защитные кожухи датчиков закреплены на поверхности трубы с помощью эластичной прокладки из адгезионного состава. Проводники от датчиков уложены в штробы, выполненные в защитном покрытии и соединяющие между собой окна для размещения датчиков. С целью предотвращения внешнего воздействия механико-климатических факторов на проводники штробы заполнены защитным составом, а проводники подключены к выходному кабелю, установленному в отверстие одного из защитных кожухов через гермоввод.
Недостатком данного технического решения является возможность повреждения проводников в процессе заполнения штроб защитным составом. Поскольку самым распространенным защитным покрытием для магистральных трубопроводов является полиэтилен, который практически не клеится, то качественное, герметичное заполнение штроб в покрытии может быть осуществлено только составом, на основе термоклеев, т.е. при температуре заполняющего состава выше 140-150°С, что может привести к повреждению изоляции проводников, а для находящих в настоящее время все более широкое применение оптических датчиков - к повреждению самих оптических волокон проводников. Также следует отметить, что, учитывая хрупкость оптического волокна, желательно максимально минимизировать число технологических операций, в процессе которых оно может быть повреждено. К их числу, несомненно, относится совмещение операций укладки проводников в штробы с одновременной заливкой их горячим, разогретым до 140-150°С расплавом защитного состава.
Другим недостатком данного технического решения является не ремонтопригодность конструкции. В случае повреждения проводника, заполимеризованного в штробе, для его замены требуется провести вырезание проводника из защитного покрытия вместе с защитным составом, с последующей повторной укладкой исправного проводника и заливкой его защитным составом. Это является весьма трудоемкой операцией даже в заводских условиях, когда имеется возможность вращения трубы на технологических роликах, позволяющего производить подачу жидкого расплава термоклея сверху вниз, в штробу с проводником. Выполнение данной операции в полевых условиях, особенно на вертикальных участках штроб, практически невозможно.
Технической проблемой предлагаемой полезной модели является повышение защиты проводников от негативного влияния технологических факторов в процессе изготовления элемента трубопровода с датчикам и обеспечение его ремонтопригодности в процессе изготовления и эксплуатации.
Технический результат достигается за счет того, что в элементе трубопровода, содержащем трубу с защитным наружным покрытием, датчики с проводниками, закрепленные на поверхности трубы в защитных кожухах и подключенные к выходному кабелю, установленному в отверстие одного из защитных кожухов, и эластичную прокладку из адгезионного материала, расположенную между защитным кожухом и поверхностью трубы, зоны крепления датчиков на поверхности трубы соединены между собой трубками, установленными в слое защитного наружного покрытия, при этом внутри трубок размещены проводники датчиков. При этом элемент трубопровода может быть выполнен из цилиндрической или крутоизогнутой трубы, а также содержать дополнительно один патрубок.
Отличительные признаки технического решения являются существенными. Соединение зон крепления датчиков между собой трубками, установленными в слое защитного наружного покрытия и размещение в них проводников от датчиков позволяет обеспечить ремонтопригодность системы и снизить вероятность повреждения проводников в процессе монтажа датчиков. Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид элемента трубопровода с защитными кожухами, на фиг. 2 - вид на элемент трубопровода сбоку.
На фиг. 3, и фиг. 4 представлен продольный разрез элемента трубопровода с защитным кожухом. Элемент трубопровода содержит непосредственно трубу 1, защитное наружное покрытие 2, датчики 3 с проводниками 4, защитные кожухи, состоящие из корпуса 5 и крышки 6, в одном из которых выполнено отверстие 7 для выхода кабеля 8 и эластичную прокладку из адгезионного материала 9.
На фиг. 5 показана развертка элемента трубопровода с размеченными на поверхности трубы зонами крепления датчиков 10 и соединяющими их трубками 11. Защитные кожухи и покрытие не показаны.
На фиг. 6 показана общая схема расположения зон крепления датчиков с корпусами 5, при этом крышки 6 защитных кожухов и защитное покрытие 2 условно не показаны.
На фиг. 7 показана развертка общего вида элемента трубопровода с проводниками, протянутыми внутри трубок 11, установленных в защитном покрытии 2.
На фиг. 8 показано поперечное сечение закрепленных в защитном покрытии 2 трубок 11 с расположенными внутри них проводниками 12.
На фиг. 9 показан элемент трубопровода, выполненный из крутоизогнутой трубы 13, имеющий два пояса защитных кожухов.
На фиг. 10 показан элемент трубопровода с одним дополнительным патрубком 14, имеющий три пояса защитных кожухов.
Особенность конструкции элемента трубопровода заключается в следующем. На трубе 1 в зонах 10 размещены датчики 3. Датчики монтируют непосредственно на поверхность трубы методом приклея или приварки. Над датчиками закреплены с помощью эластичных прокладок из адгезионного материала 9 защитные кожухи, состоящие из корпусов 5 и крышек 6. Зоны размещения датчиков соединены между собой с помощью трубок 11, установленных в слое защитного покрытия 2, нанесенном на наружную поверхность трубы. Через трубки протянуты проводники 4, причем концы всех проводников собраны под одним из защитных кожухов. В отверстие 7 одного из защитных кожухов протянут кабель 8, концы проводников которого соединены с концами проводников 4, идущих от всех датчиков 3.
Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить ремонтопригодность системы и снизить вероятность повреждения проводников в процессе монтажа датчиков за счет соединения зон крепления датчиков между собой трубками, установленными в слое защитного наружного покрытия и размещения в них проводников от датчиков.