СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК НЕФТЕПРОДУКТОВ, ВОДЫ И ИНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ НАРУШЕНИИ ЦЕЛОСТНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD OF DETECTING LEAKS OF OIL PRODUCT, WATER OR OTHER FLUIDS AT PIPELINE RUPTURES

Изобретение относится к технике трубопроводного транспорта и может быть использовано, прежде всего, при эксплуатации трубопроводов, транспортирующих нефть, воду и иные жидкости.
Известны способы определения места утечки транспортируемой среды из трубопровода. Одним из них является способ, содержащий датчики давления, размещенные на концах линейного участка трубопровода, разделенного на два сегмента. С помощью датчиков производят измерения потерь давления на трение, по которым определяют массовые расходы жидкости на каждом сегменте и производят периодический контроль значения небаланса массовых расходов (авт. св. N 2398157, кл. F17D 5/02, 2010).
Недостатком этого способа является то, что способ технически и экономически целесообразен для применения не во всех случаях. При развитой системе трубопроводов было бы сложно осуществить как монтаж необходимых датчиков в существующую систему, так и потребовало бы серьезных капитальных вложений для осуществления проекта по закупке и внедрению систем контроля.
Также известны акустические способы обнаружения утечек, основанные на регистрации шумов, возникающих в местах утечки транспортируемой жидкости (RU 2221230, F17D 5/02,2001, RU 2241174, F17D 5/02, 2002).
Недостатком этих способов является использование дорогостоящего оборудования, устанавливаемого вдоль трассы трубопровода, ограниченная чувствительность датчиков.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача обнаружения утечек нефтепродуктов, воды и иных жидкостей при нарушении целостности трубопроводов, использующихся для транспортировки углеводородов или других жидкостей соответственно. Предлагаемый способ заключается в том, что при порыве трубопровода транспортируемая жидкость вытекает из трубопровода и скапливается в пониженных местах рельефа местности, расположенных по длине трассы трубопровода, что связано с воздействием гравитационных сил Земли. При этом используется рельеф местности с пониженными местами либо уже существующий, либо создается искусственно, создавая, таким образом, ряд пониженных мест в определенном необходимом интервале по длине трассы трубопровода. В пониженных местах рельефа местности, в свою очередь, устанавливаются устройства, представляющие собой ловушки, в которых скапливается вытекающая жидкость. Устанавливаемые устройства включают в себя поплавки, которые всплывают при скоплении некоторого количества жидкости в устройстве под действием возникающей выталкивающей силы Архимеда, которая выражается формулой:
A
F=ρ·g·V, где
ρ - плотность жидкости (газа),
g - ускорение свободного падения,
V - объем погруженного тела (или часть объема тела, находящаяся ниже поверхности).
Таким образом, поплавком совершается полезная механическая работа при всплытии, которая далее используется тем или иным образом для нахождения сработавшего устройства, при этом определяется визуально и место порыва трубопровода. Полезная механическая работа может быть затрачена на раскрытие сигнального флажка, который дает возможность для визуального обнаружения места порыва трубопровода, что является особенно важным в зимний период года, когда покров снега препятствует визуальному обнаружению самих мест порывов трубопроводов. Механическую работу можно использовать для генерации некоторого достаточного количества электрической энергии с целью последующей передачи радио- или иного сигнала с помощью передатчика. В случае, отсутствия возможности генерирования достаточного количества электрической энергии при преобразовании механической энергии, которая получается при всплытии поплавка, для осуществления проводного или беспроводного сигнала с помощью передатчика возможен вариант использования дополнительного источника питания. Тогда механическую работу всплытия поплавка можно использовать для замыкания контактов передающего сигнал устройства, в то время как дополнительный источник питания, к примеру кадмий-никелевый аккумулятор, будет служить для генерирования сигнала проводного или беспроводного передатчика, сигнал от которого будет поступать на приемник ответственного за участок оператора. Возможны варианты совмещенного исполнения различных сигнальных устройств.
Предлагаемый способ также позволяет создать устройство, позволяющее своевременно, эффективно, надежно обнаруживать под снеговым покровом наиболее вероятное место утечки углеводородов, воды и любых жидкостей из трубопроводов, поскольку температура замерзания нефти и жидких углеводородов в зависимости от содержания парафинистых соединений находится ниже минус 30 градусов Цельсия. В то же время, прокачка практически любых жидкостей осуществляется при их положительной температуре, при этом снеговой покров играет роль теплоизолятора. Даже при незначительном порыве трубопровода, на который не среагирует ни одна контролирующая система, работающая на принципе падения давления в трубопроводе, под снеговым покровом с течением времени могут образовываться значительные количества загрязняющих веществ, в то же время ценных в производстве, но более не годных для использования. Предлагаемый же способ решает эту проблему.
Принцип работы устройства для обнаружения утечек перекачиваемого продукта изображен на фигуре. Принцип состоит в том, что устройство располагается по трассе трубопроводов в определенно выбранном интервале в пониженных или специально углубленных местах с устройством обвалований так, что при возникновении утечки из трубопровода продукт, перекачиваемый по трубопроводу, поступает внутрь корпуса 1, представляющего собой полый цилиндр с перфорированной нижней частью. Поплавок 2 начинает движение вверх, по причине проникновения жидкой среды из отверстий 3 за счет выталкивающей силы жидкой среды. На штоке 4, неподвижно закрепленном на поплавке 2, неподвижно крепится сигнальный флажок 5, который при всплытии поплавка 2, благодаря штоку 4, раскрывается и становится визуально опознаваемым с земли или с воздуха. Возможность легкого опознавания сигнального флажка с земли и с воздуха достигается тем, что сигнальный флажок представляет узкую и длинную полосу легкой цветной ткани намотанной на верхний конец штока 4 и при поднятии штока 4 раскрывается и развевается на ветру. Также на штоке 4 выше сигнального флажка 5 устанавливается крышка 6, которая служит для предотвращения попадания атмосферных осадков вовнутрь корпуса 1 в стадии готовности. В случае возникновения утечек перекачиваемого продукта из трубопровода, перекачиваемый продукт поступает в корпус 1 устройства через отверстия 3, обеспечивая движение поплавка 2 вверх вместе со штоком 4 и одновременно сигнальным флажком 5 и крышкой 6. Шток 4 устройства центрируется центратором 7 с целью поддержания равновесия устройства и минимизации трения, предотвращения заклиниваний в устройстве. На корпусе 1 устройства или на центраторе 7 крепится передатчик 8, у которого контакты 9 замыкаются при движении штока 4 вверх. Для надежной установки в вертикальном положении устройства служит штырь 10. Таким образом, на фигуре приведена одна из возможных принципиальных схем исполнения способа обнаружения утечек нефтепродуктов, воды и иных жидкостей при нарушении целостности трубопроводов, заключающийся в том, что вытекающая нефть, нефтепродукт или иная жидкость поступает в устройства, установленные равномерно по трассе трубопровода в пониженных местах, и, накапливаясь, создает необходимую подъемную архимедову силу для поднятия поплавка, установленного в устройстве, передавая усилия поднятия поплавка через шток или непосредственно на сигнальный флажок для высвобождения сигнального флажка, наблюдаемого визуально при его раскрытии, или передавая усилия для замыкания контактов проводного или беспроводного передатчика радио- или иного сигнала, при этом есть возможность совместного использования в устройстве как сигнального флажка для визуального опознавания, так и устройства передающего сигнал иным механизмом.
Достоинством предлагаемого устройства является его дешевизна, простота конструкции и надежность в определении места произошедших утечек трубопроводов, сокращение времени обнаружения утечек и значительно меньшее загрязнение окружающей среды.