ВНУТРИТРУБНЫЙ БАЙПАСНЫЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ СНАРЯД

Полезная модель относится к области эксплуатации и ремонта трубопроводов, и может быть использована при проведении ремонтных работ на действующем трубопроводе без остановки перекачки рабочей среды по нему.
Из уровня техники известно устройство для перекрытия трубопровода (RU 96108271 А, МПК F16L 55/18, опубл. 10.09.1998). Устройство применяется для перекрытия трубопровода и содержит упор и глиняный тампон, упор выражен в виде полого цилиндра и снабжен как неподвижным диском, установленным в передней части последнего, так и подвижным диском, установленным с возможностью осевого перемещения вдоль полого цилиндра, причем на неподвижном диске шарнирно закреплены стержни с резьбой, а в подвижном диске выполнены отверстия для пропуска в них стержней с последующей фиксацией.
К недостатку данного устройства в можно отнести невозможность его использования при ремонтных работах, когда необходимо обеспечить сохранение режимов перекачки.
Также известно устройство для перекрытия трубопровода (RU 2395748 С2, МПК F16L 55/00, опубл. 27.07.2010). Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и предназначено для перекрытия трубопровода для последующего ремонта, испытаний, производства врезок различного назначения и т.п. Устройство содержит цилиндрический корпус, снабженный эластичным надувным герметизатором (камерного типа). Средство для стопорения выполнено в виде силовых гидроцилиндров с поршнями.
К недостатку данного устройства можно отнести невозможность его использования при ремонтных работах, когда необходимо обеспечить сохранение режимов перекачки и обеспечение пропуска транспортируемой среды через снаряд, а также невозможность герметизации боковой образующей трубы для проведения ремонтных работ на наружной стенке трубопровода.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для перекрытия трубопровода (RU 96103739 А, МПК 6 F16L 55/18, опубл. 1998), состоящее из снабженного направляющими трубчатого корпуса с охватывающими его надувными эластичными герметизирующими узлами и стопорного узла, включающего башмаки, приводимые в рабочее положение с помощью пневмоцилиндра. Стопорные узлы выполнены в виде размещенных на наружной поверхности трубчатого корпуса силовых пневмоцилиндров, внутренние полости которых через перепускные электромагнитные золотники соединены с ресивером полоцилиндрической формы, установленным в середине наружной поверхности трубчатого корпуса, а внешние полости цилиндров соединены с потоком продукта, на штоках цилиндров установлены башмаки, герметизирующие узлы выполнены в виде размещаемых на внешней поверхности трубчатого корпуса пневмогидравлических цилиндров, гидравлическая система которых связана с герметизирующими манжетами, установленными на фланцах ресивера, а пневматическая система связана через золотники с ресивером, на торцах внутри трубчатого корпуса имеются заслонки с дистантанционно управляемыми электромагнитными защелками.
К недостатку данного устройства в аспекте рассматриваемой задачи можно отнести невозможность его использования при ремонтных работах, когда необходимо обеспечить сохранение режимов перекачки.
Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является нацеленность известных внутритрубных снарядов на герметизацию полости трубопровода и перекрытие транспортируемой среды в месте выполнения ремонтных работ или обеспечение транспортировки среды по байпасной линии без остановки перекачки. В случае отсутствия байпасной линии использование известных снарядов с сохранением режима перекачки невозможно.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка специализированного оборудования (внутритрубного байпасного герметизирующего снаряда - ВБГС) назначением которого является перекрытие или герметизация участка эксплуатируемого трубопровода в назначенном месте.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение решается за счет достижения технического результата, который заключается в предлагаемой конструкции ВБГС, обеспечивающей возможность дистанционной установки снаряда в необходимом месте, приведение ВБГС в рабочее положение (а именно: жесткая фиксация ВБГС относительно внутренней полости трубопровода, обеспечение прижатия к внутренней полости трубопровода, перекрытие транспортировки перекачиваемой среды по трубопроводу / обеспечение транспортировки перекачиваемой среды через корпус ВБГС) для перекрытия или герметизации участка трубопровода, герметизации дефектов стенки трубопровода, а также пропуск транспортируемой среды через корпус снаряда посредством устройства изменения проходного сечения ВБГС.
Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в возможности проведения технологических операций по ремонту дефектов трубопроводов, с сохранением режима перекачки продукта, что исключает необходимость технологических операций по остановке и запуску трубопровода.
Указанный технический результат достигается тем, что в внутритрубном байпасном герметизирующем снаряде, содержащим цилиндрический корпус, на наружной поверхности которого установлены герметизирующие элементы, средство для фиксации снаряда, средство для изменения проходного сечения снаряда, интегрированную систему связи и управления, новым является то, что указанный корпус покрыт негорючим износостойким полимером, средство для фиксации снаряда выполнено в виде набора электромагнитов, а средство для изменения проходного сечения снаряда представляет собой затвор-диафрагму.
ВБГС содержит корпус, представляющий собой сборную металлическую конструкцию, покрытую негорючим износостойким полимером (например полиэфирблокамид), обладающую высоким сопротивлением трению, а также стойким к воздействию длительных нагрузок на сжатие и растяжение.
Герметизирующие элементы из негорючего износостойкого полимера (например полигексаметилендодекандиамид), закрепленные на корпусе снаряда в передней и хвостовой части снаряда, обеспечивают его рабочее положение в полости трубопровода, а также создание необходимого перепада давления между задним и передним герметизирующим элементом, посредством которого снаряд приводится в движение (движение соосно полости трубопровода и обеспечение перепада давления соответственно / движению соосно полости трубопровода и обеспечению сопротивления, движущемуся потоку продукта), что в свою очередь приводит в движение снаряд. В зависимости от геометрических, весовых, кинематических характеристик работы ВБГС допустима установки герметизирующих элементов между передней и хвостовой части для обеспечения соосности движения, исключения повреждения снаряда, уменьшения износа герметизирующих элементов под действием силы трения.
В качестве средства для отслеживания перемещения снаряда внутри полости трубопровода могут быть использованы, например, известные трансмиттеры, передающие сигнал из полости трубопровода на принимающие устройства, установленные на дневной поверхности земли.
В качестве средства для фиксации снаряда в рабочем положении использован набор мощных электромагнитов, питаемых от устройства электрического питания, что позволяет выдерживать рабочее внутренне давление, герметизацию внутренней полости трубопровода и обеспечивает создание контакта «снаряд-трубопровод».
Средство для изменения проходного сечения снаряда представляет собой, например, известный из уровня техники затвор-диафрагма.
Интегрированная система связи и управления ВБГС представляет собой передатчик (например, трансмиттер) и приемник сигнала (например, радиоприемник), установленные в корпусе снаряда, и переносимый приемник и передатчик, находящийся на дневной поверхности земли.
Причинно-следственная связь между достигаемым техническим результатом и существенными признаками следующая.
Наличие цилиндрического корпуса позволяет проходить снаряду по полости трубопровода, размещать в себе все необходимые для обеспечения технического результата системы и устройства, конструкция корпуса позволяет перемещаться снаряду, а также жестко фиксироваться относительно стенки трубопровода в рабочем положении. Нанесение на корпус износостойкого полимера позволяет оставаться снаряду герметичным в рабочем положении, и обеспечивать достаточную степень контакта со стенкой трубопровода. Наличие в корпусе ВБГС устройства фиксации снаряда в рабочем положении позволяет фиксировать снаряд на участке трубопровода, где необходима герметизация. Устройство изменения проходного сечения снаряда, позволяет осуществлять перекачку продукта по трубопроводу во время проведения ремонтных работ и герметизировать требуемый участок трубопровода. Интегрированная система связи снаряда позволяет осуществлять оперативный контроль за перемещением снаряда, а также фиксировать снаряд в необходимом месте, система обеспечения работоспособности элементов снаряда, позволяет обеспечить надежность эксплуатации снаряда.
Заявляемое техническое решение позволяет выполнять ремонт дефектов стенки трубопровода без остановки перекачки рабочей среды по нему, обеспечивать секционирование ремонтируемых участков, выполнять монтаж байпасных линий на действующем трубопроводе, обеспечить неизменность режима транспортирования среды по трубопроводу.
Предложенное техническое решение сочетает в себе достоинства применения широко известных герметизаторов и технологии безогневой врезки без снижения давления.
На фиг.1 изображен ВБГС внутри трубопровода, при его использовании в качестве перекрывающего устройства, с остановкой перекачки продукта.
На фиг.2 изображен ВБГС в рабочем положении при его использовании в качестве герметизатора, без остановки перекачки продукта.
На фиг.3 изображен ВБГС в рабочем положении при его использовании в качестве ремонтной перекрывающей конструкции.
На фиг.4 изображен ВБГС в рабочем положении при его использовании в качестве герметизатора дефектного участка стенки трубопровода.
На фиг.5 изображен общий вид ремонтируемого трубопровода с расположенным в нем ВБГС.
Внутритрубный байпасный герметизирующий снаряд 12 содержит цилиндрический корпус 1, на наружной поверхности которого фиксируются герметизирующие элементы 2 для обеспечения движения снаряда в полости трубопровода 8. В зависимости от размера ВБГС могут устанавливаться дополнительные герметизирующие элементы 3 для обеспечения проектного положения снаряда в полости трубопровода 8. В цилиндрическом корпусе корпус 1 снаряда 12 размещены устройство электрического питания 7, интегрированная система связи и управления 4, средство для фиксации 5 снаряда 12 в рабочем положении, средство для изменения проходного сечения 6 снаряда 12для обеспечения возможности пропуска транспортируемой среды через ВБГС.
При необходимости снаряд 12 может полностью перекрывать трубопровод 8, при этом возможна операция по вырезу части трубопровода 8, с обнажением кромок 9.
Запасовка снаряда 12 осуществляется через стандартные камеры пуска - приема 10. Ремонтные работы с помощью 12 осуществляются в специально подготовленном котловане 12.
Устройство электрического питания 7 основных элементов конструкции (например, блок аккумуляторных батарей) предназначено для обеспечения энергией средства фиксации 5, средства изменения проходного сечения 6, интегрированной системы связи и управления 4.
Установка ВБГС в рабочее положение производится в следующей последовательности:
Осуществляют запасовку снаряда 12 в камеры пуска - приема 10 - КППСОД (по РД-01.120.00-КТН-228-06). Приведение снаряда 12 в движение происходит за счет перепада давления до и после снаряда в потоке перекачиваемой среды (при этом средство для изменения проходного сечения 6 находится в закрытом положении).
Перемещение снаряда 12 контролируется интегрированной системой связи и управления 4. По мере приближения к необходимому месту установки путем открытия (за счет подачи электроэнергии) устройства изменения проходного сечения 6 снаряда 12 происходит снижение его скорости до полной остановки, при необходимости снижение скорости движения снаряда 12 возможно с использованием средства для фиксации 5 снаряда 12 в рабочем положении за счет подачи электроэнергии.
В требуем месте осуществляют фиксацию снаряда 12 средством фиксации 5 снаряда 12 в рабочем положении за счет подачи электроэнергии с устройства электрического питания 7.
Производят выполнение ремонтных работ на внешней стенке трубопровода 8 в месте установки снаряда 12.