СИСТЕМА СГЛАЖИВАНИЯ ВОЛН ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области транспортирования нефти по нефтепроводам, в частности, системам сглаживания волн давления для нефтепроводов.
Система сглаживания волн давления (ССВД) предназначена для защиты линейного участка магистрального нефтепровода, расположенного перед насосной перекачивающей станцией (НПС), от повышения давления, вызванного самопроизвольным или несанкционированным закрытием элементов запорно-регулирующей арматуры НПС или остановкой насосных агрегатов на НПС в процессе транспортировки нефти.
Известна система сглаживания волн давления группы компаний «ИМС» (IMS) (http://www.imsholding.ru/sistemy_sglazhivanija_voln_davlenija). В состав оборудования входят регулирующие клапаны, система управления клапанами и система контроля состояния ССВД, установленные на единой раме. В комплект оборудования также может входить блок-бокс (здание) со всеми необходимыми системами жизнеобеспечения, контроля и сигнализации. Принцип работы системы основан на своевременном сбросе рабочей жидкости через регулирующие (сбросные) клапаны, расход через которые контролируется и корректируется системой управления.
ССВД комплектуется системой контроля срабатывания клапанов с выдачей сигнала на пульт диспетчера и изготавливается на базе регулирующего клапана, разработанного группой компаний «ИМС» (патент РФ №69955).
Кроме того, в ССВД могут устанавливаться пневмогидравлические аккумуляторы (ПГА), предназначенные для гашения пульсаций давления жидкости в трубопроводах. Как вариант, можно использовать пневмогидравлический аккумулятор мембранный, раскрытый в патенте РФ №2270370 (опубликован 20.02.2006; МПК F15B 1/24, F16L 55/04).
В качестве наиболее близкого аналога рассматриваемого технического решения может быть выбрано устройство гашения гидравлических ударов в трубопроводе согласно патенту РФ №2193134 (опубликован 20.11.2002; МПК F16L 55/045). Устройство включает насосную установку, всасывающий, нагнетательный и обводной трубопроводы, пусковой и отсечный клапаны. Оно также снабжено установленным после насоса автоматическим переключателем потока, соединяющим нагнетательный трубопровод и обводные трубопроводы. Автоматический переключатель потока выполнен в виде тройника, по главной оси которого расположены зеркально друг другу седла, проходные каналы которых сообщены соответственно с полостями обводного трубопровода и нагнетательного патрубка насоса. Кроме того, в автоматическом переключателе потока размещены запорные элементы, посаженные зеркально друг другу на шток со степенью свободы вдоль главной оси. Запорный элемент со стороны насоса подпружинен. Обводной трубопровод наклонен к всасывающему трубопроводу под острым углом, расходящимся в сторону автоматического переключателя потока.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции известных ССВД с одновременным повышением надежности работы.
Поставленная задача решается тем, что система сглаживания волн давления, имеющая модульную конструкцию, включает в себя три клапана ССВД, производящие сброс нефти из приемной линии насосной перекачивающей станции (НПС) в случае быстрого нарастания давления, и один резервный клапан ССВД. Система также включает разделительную емкость для разделения транспортируемой по нефтепроводу нефти и тосола, используемого для передачи давления нефти из приемной линии НПС к элементам ССВД; ПГА; регулирующий клапан для поддержания заданного значения скорости нарастания давления в приемной линии НПС; блок манометров для заправки техническим азотом ПГА, контроля давления газа в ПГА и давления тосола в ССВД; средства заправки тосолом ССВД для заполнения тосолом рабочих объемов элементов ССВД и проверки герметичности гидравлических магистралей.
Блок манометров может состоять из манометров для измерения давления газа в ПГА, манометра для измерения давления тосола и предохранительного клапана.
Для управления нарастанием давления в приемной линии НПС регулирующий клапан может быть выполнен с возможностью изменения его проходного сечения, обеспечивая скорость нарастания давления в требуемом диапазоне.
Клапаны ССВД могут быть выполнены с возможностью срабатывания при скачке давления в заданном диапазоне при скорости нарастания давления, превышающей заданную величину. При этом предпочтительно, если клапаны ССВД срабатывают при скачке давления, отличающегося от настроечной величины не более чем на заданную величину.
Далее устройство более подробно объясняется со ссылкой на фиг.1, на которой представлен вариант исполнения системы сглаживания волн давления согласно полезной модели. На верхнем рисунке показан вид ССВД сбоку, на нижнем рисунке - вид ССВД сверху.
ССВД имеет модульную конструкцию. Ее основным функциональным элементом является клапан (1) ССВД, который производит сброс нефти из приемной линии НПС в случае быстрого нарастания давления, характерного для гидравлического удара в магистральном нефтепроводе. Система предназначена для работы при подключении трех клапанов (1) ССВД. Кроме того, установлен один резервный клапан (1) ССВД, подключаемый в работу при нарушении функционирования одного из штатных клапанов (1) ССВД.
Нарастание давления в приемной линии НПС сопровождается перетеканием тосола из разделительной емкости (2) в жидкостные полости ПГА (3) через изменяемое проходное сечение регулирующего клапана (4), что приводит к повышению давления в управляющей магистрали ССВД.
Разделительная емкость (2) предназначена для разделения нефти, транспортируемой по нефтепроводу, и тосола, используемого для передачи давления нефти из приемной линии НПС к элементам ССВД.
ПГА (3) предназначены для накопления и отдачи энергии тосола посредством сжатия технического азота. Разделителем рабочих сред является эластичный разделитель, например, резиновый баллон. При работе ПГА (3) изменение давления тосола приводит к соответствующему изменению внутреннего объема эластичного разделителя в нем. В случае, когда давление нефти в трубопроводе ниже давления в жидкостной полости ПГА (3), эластичный разделитель расширяется и выдавливает тосол из жидкостной полости в управляющую магистраль ССВД. При полном вытеснении тосола из ПГА (3) резиновый баллон прилегает к его цилиндрическому корпусу.
Настройка ССВД на поддержание заданного значения скорости нарастания давления производится при помощи регулирующего клапана (4) посредством изменения размера его проходного сечения. Положение запорного элемента регулирующего клапана (4) выставляется в соответствии с требуемой настроечной скоростью повышения давления в нефтепроводе.
При достаточно медленном повышении давления в приемной линии НПС возникающий незначительный перепад давлений между давлением в трубопроводе подвода нефти к клапану (1) ССВД и давлением тосола недостаточен для открытия клапана (1) ССВД.
При быстром повышении давления нефти происходит практически мгновенное открытие клапанов (1) ССВД. Величина данной скорости роста повышения давления определяется конструкцией клапана и параметрами гидравлического удара в приемной линии НПС. Процесс сопровождается сбросом нефти в емкости резервуарного парка НПС и срабатыванием датчиков наличия потока, установленных в трубопроводах сброса нефти за клапанами (1) ССВД.
Для обеспечения надежной защиты линейного участка магистрального нефтепровода, расположенного перед насосной перекачивающей станцией (НПС), от повышения давления предпочтительно, если скорость нарастания давления регулируется в диапазоне от 0,01 до 0,06 МПа/с. При этом клапаны (1) ССВД настроены таким образом, что срабатывают при скачке давления в диапазоне от 0,1 до 0,4 МПа, если скорость нарастания давления превышает настроечную величину. В наилучшем варианте исполнения указанное превышение составляет не более 0,02 МПа от настроечной величины.
Закрытие клапанов (1) ССВД производится со скоростью, необходимой для обеспечения поддержания заданной скорости нарастания давления в приемной линии НПС.
Кроме того, ССВД содержит блок (5) манометров, предназначенный для заправки ПГА (3) техническим азотом, контроля давления газа в ПГА (3) и давления тосола в блоке ССВД. В состав блока (5) манометров входят 11 манометров для измерения давления газа в ПГА (3), манометр для измерения давления тосола и предохранительный клапан.
Заявляемая система имеет более простую и надежную конструкцию по сравнению с ближайшим аналогом. Техническим результатом является повышение надежности работы, упрощение конструкции, обеспечение надежной защиты линейного участка магистрального нефтепровода от повышения давления.