УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к неразрушающему контролю и может быть использована для стендовой проверки герметичности запорной арматуры для газо- и нефтепроводов.
В настоящее время существует множество стандартизованных методов проверки герметичности запорной арматуры [1] (Ионин Д.А. и др. Современные методы диагностики магистральных газопроводов. -Л: Недра, 1987, с. 233.), основные из которых:
- акустический;
- гидравлический;
- манометрический;
- пузырьковый;
- масс-спектрометрический.
Арматуру испытывают на стендах с использованием контрольно-измерительных средств, обеспечивающих заданные в технической документации условия испытаний и погрешности измерений параметров.
Основные испытательные среды для стендовой проверки запорной арматуры: вода, керосин, воздух, азот, иногда фреон.
Известно устройство, предназначенное для контроля герметичности запорной арматуры с использованием акустических колебаний, возникающих при транспортировке жидкости. Устройство использует звуковые колебания, возникающие в не полностью закрытой запорной арматуре трубопровода. Устройство имеет акустический датчик с усилителем сигналов, к которому подключен регулируемый полосовой фильтр, соединенный с преобразователем переменного тока в постоянный, на выходе которого установлен блок памяти амплитуд сигналов в выделенной полосе частот, соединенный с индикатором амплитуд сигналов. Блок памяти амплитуд сигналов содержит ячейки памяти амплитуд сигналов, соответствующих открытому, закрытому и промежуточному положениям запорной арматуры, соединяемых переключателем с преобразователем переменного тока в постоянный [2] (патент RU 2534428).
6
Также известен способ контроля трубопроводов ультразвуковым методом [3] (Евразийский патент по заявке N 199600002, МКИ G01N 29/00, 1998). Для контроля газопроводящих трубопроводов с помощью ультразвука чувствительные элементы погружены в жидкость.
Недостатками данных способов является невысокая чувствительность к утечкам, малый радиус действия датчиков, влияние посторонних шумов и акустических помех, необходимость использования дорогостоящей аппаратуры.
Описаны оптические способы контроля герметичности [4] (патент РФ 2060485), устройство контроля технического состояния магистрального газопровода, предназначенное для исследований запорно-регулирующей арматуры газопровода концентрационным способом [5] (патент РФ 2334164). Примером устройства, использующего манометрический метод, является устройство для испытаний герметичности шаровых кранов запорно-регулирующей арматуры магистральных газопроводов в трассовых условиях [6] (патент РФ 2460936).
Основным недостатком данных методов и устройств являются многостадийность, что резко снижает оперативность контроля, и невысокая точность индикации утечек.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является устройство для испытаний на герметичность арматуры, предназначенной для газообразных рабочих сред [7] (ГОСТ Р 53402-2009 «Арматура трубопроводная. Методы контроля и испытаний»)
Данное устройство содержит источник давления испытательной среды, входной патрубок, манометры для измерения давления, запорно-регулирующую арматуру, узел монтажа испытываемой арматуры, выходной патрубок и блок регистрации утечек. Способ диагностики - компрессионный.
Основным недостатком прототипа является невозможность определения микроутечек при диагностике кранов и задвижек на стандартном испытательном стенде.
Целью настоящей полезной модели является создание устройства для контроля герметичности запорной арматуры способом хемилюминесценции, обеспечивающего обнаружение микроутечек при внутритрубной диагностике.
Цель достигается за счет применения в устройстве для контроля герметичности реакции хемилюминесценции и фиксации утечек различной интенсивности фотоприемником с внутренним усилителем и регистратором.
Сущность настоящей полезной модели заключается в том, что заявленное устройство для контроля герметичности запорной арматуры, имеющее источник давления испытательной среды, входной патрубок, манометры для измерения давления, запорно-регулирующую арматуру, узел монтажа испытываемой арматуры, выходной патрубок и блок регистрации утечек, согласно полезной модели, содержит дополнительно во входном патрубке блок генерации озона, выходной патрубок содержит реакционную ячейку, а блок регистрации утечек состоит из фотоприемника с внутренним усилителем и регистратором.
На фиг. показана модель устройства для контроля герметичности запорной арматуры, где:
1 - Источник давления испытательной среды;
2 - Вентиль;
3 - Вентиль;
4 - Входной патрубок;
5 - Выходной патрубок;
6 - Узел монтажа испытываемой арматуры;
7 - Сбросной вентиль входного патрубка;
8 - Сбросной вентиль выходного патрубка;
9 - Манометр входного патрубка;
10 - Манометр выходного патрубка;
11 - Блок генерации озона;
12 - Реакционная ячейка;
13 - Фотоприемник с внутренним усилителем и регистратором.
Работа заявляемого устройства основана на газофазной реакции
хемилюминесценции между озоном и оксидом азота (II) при наличии негерметичности арматуры и возникновении свечения в видимой части спектра и ближней ИК-области. Протекающие реакции можно отобразить следующими уравнениями реакций:
.
Изучение спектра излучения показало, что его максимум соответствует длине волны около 800 нм, а диапазон излучения составляет 600÷1200 нм.
Во избежание негативного влияния на производственную среду устройство устанавливается под местной вытяжной вентиляцией или на открытой территории.
Согласно полезной модели, от источника давления 1 испытательная среда подается через вентили 2, 3 во входной 4 и выходной 5 патрубки устройства. Запорная арматура размещается в узле монтажа испытываемой арматуры 6. Давление в патрубках 4, 5 регулируется сбросными вентилями 7, 8 и контролируется манометрами 9, 10. Источником озона является блок генерации озона 11, оксид азота вырабатывается в реакционной ячейке 12.
Аналитический сигнал образуется в результате воздействия свечения на фотоприемник с внутренним усилителем и регистратором 13.
Для работы заявляемого устройства запорная арматура монтируется в узел монтажа испытываемой арматуры 6 и приводится в закрытое состояние. Источником давления испытательной среды 1 является, например, баллон с газообразным азотом. При открытых вентилях 2, 3, 7, 8 входной 4 и выходной 5 патрубки продуваются испытательной средой для удаления воздуха. Затем вентили 3, 7, 8 перекрываются. Вентилем 8 при необходимости снижается давление в выходном патрубке 5 до атмосферного по показаниям манометра выходного патрубка 10. Во входной патрубок 4 подается из блока генерации озона 11 газообразный озон, затем блок генерации озона 11 отключается. Во входном патрубке 4 при открытом вентиле 2 повышается давление испытательной среды до испытательного значения по показаниям манометра входного патрубка 9, после этого вентиль 2 перекрывается. В реакционной ячейке 12 запускают химическую реакцию получения оксида азота (II) NO взаимодействием, например, медной стружки с 30%-м раствором азотной кислоты:
3
3
2
2
3Cu+8HNO→3Cu(NO)+2NO↑+4НO.
3
-4
3
Допускается проведение других реакций получения оксида азота (II), протекающих при комнатной температуре. Реагенты берутся в количествах, обеспечивающих получение концентрации NO в выходном патрубке не менее 3 мг/м. Испытательное устройство выдерживается в данных условиях не менее 5 минут. Давление в патрубках 4, 5 контролируется по показаниям манометров 9,10. При наличии утечек озон, попадая из входного патрубка 4 через неплотности и дефекты испытываемой арматуры в выходной патрубок 5, вступает в реакцию хемилюминесценции с оксидом азота. Возникшее при этом излучение воздействует на фотоприемник с внутренним усилителем и регистратором 13, который выдает сигнал. Поскольку реакция очень чувствительная (от 10 мг/м NO), то регистрируются даже микроутечки. По окончании испытания открытием вентиля 7 снижается давление во входном патрубке 4 до атмосферного. Открыв вентили 2, 3, 7, 8, патрубки 4, 5 продувают испытательной средой от реагентов и продуктов реакций.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет проводить стендовую диагностику запорной арматуры для определения утечек различной интенсивности, в том числе микроутечек, не определяемых стандартизованными методами. Устройство является простым в монтаже, затраты на проведение испытаний невелики в сравнении с прочими методами диагностики, реагенты доступны и дешевы.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Ионин Д.А. и др. Современные методы диагностики магистральных газопроводов. -Л: Недра, 1987, с. 233.
2. Патент RU 2534428 «Устройство контроля герметичности запорной арматуры трубопровода», С1 МПК G01M 3/24. Опубликовано: 27.11.2014
6
3. Евразийский патент по заявке N 199600002, МКИ G01N 29/00, 1998
4. Патент РФ 2060485 «Способ контроля герметичности изделий и устройство для его осуществления», G01M 3/38. Опубликовано: 20.05.1996
5. Патент РФ 2334164 «Способ определения расхода газа через негерметичный затвор запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода», F17D 5/02, G01M 3/02. Опубликовано: 20.09.2008
6. Патент РФ 2460936 «Система для контроля герметичности затвора шарового крана запорно-регулирующей арматуры магистрального газопровода», F17D 5/02, G01M 3/26. Опубликовано: 10.09.2012
7. ГОСТ Р 53402-2009 «Арматура трубопроводная. Методы контроля и испытаний», Москва, Стандартинформ, 2010, 55 С.