УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ГАЗО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ НА ВАНТУЗАХ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

Полезная модель относится к вспомогательным устройствам для трубопроводов, а именно к устройствам для выпуска воздуха из трубопроводов большого диаметра, предназначенных для транспортировки жидкостей, например нефти. Полезная модель может быть использована при заполнении нефтепроводов по окончании ремонтных работ.
На объектах трубопроводного транспорта нефти периодически проводится комплекс работ по строительству, реконструкции и текущему ремонту оборудования нефтепроводов. При этих работах проводят опорожнение и разгерметизацию нефтепровода. По окончании проведения плановых работ, связанных с разгерметизацией трубопровода, проводится заполнение внутренней полости продуктом перекачки с выпуском газо-воздушной смеси через вантузы магистрального нефтепровода.
Выпуск газо-воздушной смеси при проведении операции по заполнению перекачиваемой средой отсеченного на время ремонтных работ участка трубопровода необходим, так как при возобновлении перекачки среды из-за наличия воздуха в трубопроводе может возникнуть аварийная ситуация с выводом из строя магистральных насосов и резервуаров перекачивающих станций.
Для безаварийного проведения указанных работ применяют специальные устройства для выпуска воздуха.
Из уровня техники известно «Устройство впуска воздуха в нефтепровод или его выпуска, используемое при ремонте с освобождением внутренней полости нефтепровода от нефти» (патент РФ на полезную модель RU 59769 U1, МПК F16L 55/00, 10.10.2012).
Устройство впуска воздуха в нефтепровод или его выпуска содержит клапан, включающий корпус с двумя отверстиями для прохода воздуха, одно из которых герметично соединено с нефтепроводом, и установленный между отверстиями затвор, рукав, один конец которого герметично присоединен к другому отверстию клапана, запорное устройство для перекрытия или открытия проходного сечения рукава, камеру для приема и разделения среды нефтепровода, герметично присоединенную своим отверстием к другому концу рукава, патрубок, установленный на камере и имеющий поворотную заслонку, при этом рукав снабжен манометром.
Недостатком устройства является отсутствие возможности автоматического перекрытия запорного органа и вследствие этого большое количество осуществляемых ручных операций по открытию и закрытию кранов при выпуске воздуха из нефтепровода при его заполнению нефтью после ремонта.
Из уровня техники известно устройство для отвода газа (патент РФ на изобретение RU 2395026 С1, МПК F16К 31/22, F16 K 24/00, 20.07.2010).
Устройство для отвода газа относится к поплавковому типу и предназначено для отвода газа из трубопровода, транспортирующего жидкости. Оно содержит корпус, крышку с выходным каналом, расположенные в корпусе поплавок с узлом уплотнения для плотного перекрытия выходного канала и с узлом компенсации веса поплавка. В корпусе устройства установлен защитный кожух. Внутри кожуха расположены поплавок и компенсатор веса поплавка. Изобретение обеспечивает автоматический отвод газовых пробок и скоплений из трубопроводов, транспортирующих любые жидкости при любых давлениях в трубопроводе и может использоваться при заполнении внутренней полости продуктом перекачки с выпуском газо-воздушной смеси на вантузах магистрального нефтепровода.
Устройство для отвода газа по патенту на изобретение RU 2395026 C1 принято в качестве прототипа.
Признаки предлагаемого устройства для выпуска газо-воздушной смеси на вантузах магистральных нефтепроводов (указаны в скобках), общие с прототипом:
- наличие запорного органа сферической формы (поплавок);
- наличие конического перехода (верхняя коническая часть корпуса);
- возможность автоматического перекрытия запорного органа по границе раздела фаз (газ/жидкость) при заполнении трубопровода перекачиваемой средой;
- одинаковая перекачиваемая среда.
Недостатком прототипа является его сложность и большой вес. Устройство для отвода газа требует много времени на техническое обслуживание и ремонт в полевых условиях, характерных при заполнении нефтепроводов по окончании ремонтных работ.
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства для выпуска газо-воздушной смеси на вантузах магистральных нефтепроводов с возможностью сокращения времени проведения технического обслуживания и ремонта в полевых условиях.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в упрощении конструкции, уменьшении массы устройства при сохранении пропускной способности вантуза по выпуску газо-воздушной смеси, а также сокращении времени технического обслуживания и ремонта в полевых условиях.
Задача решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для выпуска газо-воздушной смеси на вантузах магистральных нефтепроводов содержит металлический корпус, состоящий из верхних цилиндрической части корпуса и фланцевого соединения, конического перехода, центральных цилиндрической части корпуса и фланцевого соединения и нижних цилиндрической части корпуса и фланцевого соединения; уплотнитель, размещенный в коническом переходе и верхней цилиндрической части корпуса; запорный орган, выполненный с возможностью свободного перемещения внутри центральной цилиндрической части корпуса с одной стороны, и перекрытия сужающейся части конического перехода с другой стороны; преградитель, расположенный в центральном фланцевом соединении, выполненный с возможностью свободного пропуска перекачивающей среды и предотвращения попадания запорного органа в нижнюю цилиндрическую часть корпуса; дренажный вентиль, соединенный с нижним фланцевым соединением; при этом запорный орган представляет собой тонкостенный полый металлический шар с поверхностным покрытием из искробезопасного материала, масса которого не превышает величину, необходимую для всплытия запорного органа при поступлении перекачиваемой среды; при этом преградитель выполнен из искробезопасного материала, размеры перфорации и толщина которого не снижает пропускной способности вантуза.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:
- уплотнитель выполнен из маслобензостойкой резины марки МБС ГОСТ 7338-90 толщиной не менее 3 мм;
- запорный орган представляет собой полый алюминиевый шар с толщиной стенки 1,5-3,5 мм, при этом соотношение диаметра запорного органа к диаметру верхней цилиндрической части находится в пределах 1,1-1,3;
3
- искробезопасный материал поверхностного покрытия запорного органа имеет плотность от 330 до 550 кг/м.
- в качестве искробезопасного материала поверхностного покрытия запорного органа может быть использована маслобензостойкая резина марки МБС ГОСТ 7338-90 толщиной 1 мм;
- преградитель выполнен из алюминиевой перфорированной пластины с размерами перфорации 40x40 мм и толщиной пластины от 0,8 до 1,5 мм.
- конический переход корпуса имеет сужение с отношением диаметров нижней и верхней части 2:1-2,2:1.
Заявленная конструкция устройства поясняется чертежами:
на фиг. 1 показано заявленное устройство;
на фиг. 2 показана схема подключения устройства при выпуске воздуха на вантузах магистральных нефтепроводов.
На фиг. 1 и фиг. 2 обозначено: 1 - металлический корпус; 2 - верхняя цилиндрическая часть корпуса; 3 - верхнее фланцевое соединение; 4 - конический переход; 5 - центральная цилиндрическая часть корпуса; 6 - центральное фланцевое соединение; 7 - нижняя цилиндрическая часть корпуса; 8 - уплотнитель; 9 - запорный орган; 10 - преградитель; 11 - дренажный вентиль; 12 - нижнее фланцевое соединение; 13 - нефтепровод; 14 - вантузная задвижка; 15 - мановакууметр; 16 - труба сборно-разборного трубопровода; 17 - кран шаровой; 18 - замок сборно-разборного трубопровода; 19 - временная опора; 20 - рукав резиновый; 21 - безнапорная емкость.
Металлический корпус 1 состоит из верхней цилиндрической части корпуса 2, верхнего фланцевого соединения 3, конического перехода 4, центральной цилиндрической части корпуса 5, центрального фланцевого соединения 6, нижней цилиндрической части корпуса 7 и нижнего фланцевого соединения 12.
В коническом переходе 4 и верхней цилиндрической части корпуса 2 размещен уплотнитель 8, который обеспечивает надежность перекрытия сужающейся части конического перехода корпуса запорным органом 9 в процессе заполнения корпуса 1 перекачиваемой средой. Уплотнитель выполнен из маслобензостойкой резины марки МБС ГОСТ 7338-90 толщиной не менее 3 мм.
Верхнее 3 и нижнее 12 фланцевые соединения позволяют осуществить крепление соответственно к вантузной задвижке 14 и трубе сборно-разборного трубопровода 16.
Фланцевое соединение 6 обеспечивает возможность в короткие сроки проводить техническое обслуживания и ремонт в полевых условиях. Оно собирается в период подготовительных работ после проверки состояния запорного органа 9 и внутренней поверхности корпуса 1.
Запорный орган 9 представляет собой тонкостенный полый металлический шар с поверхностным покрытием из искробезопасного материала, масса которого не превышает величину, необходимую для всплытия запорного органа при поступлении перекачиваемой среды. Он выполнен с возможностью свободного перемещения под действием перекачиваемой среды внутри центральной цилиндрической части корпуса 5 с одной стороны, и перекрытия сужающейся части конического перехода 4 с другой стороны.
3
Расчетным путем установлено, что искробезопасный материал поверхностного покрытия запорного органа должен иметь плотность от 330 до 550 кг/м. Как вариант, в качестве искробезопасного материала поверхностного покрытия запорного органа может быть использована маслобензостойкая резина марки МБС ГОСТ 7338-90 толщиной 1 мм.
В частном случае исполнения, запорный орган выполнен в виде полого алюминиевого шара с толщиной стенки 1,5-3,5 мм, при этом соотношение диаметра запорного органа к диаметру верхней цилиндрической части находится в пределах 1,1-1,3.
Экспериментальным путем установлено, что конический переход 4 должен иметь сужение с отношением диаметров нижней и верхней части 2:1-2,2:1. При таком соотношении диаметров перекрытие и уплотнение сужающейся части конического перехода запорным органом 9 наиболее эффективно.
В центральном фланцевом соединении 6 расположен преградитель 10 для обеспечения свободного пропуска перекачивающей среды и предотвращения попадания запорного органа 9 в нижнюю цилиндрическую часть корпуса 7. Преградитель 10 выполнен из искробезопасного материала, размеры перфорации и толщина которого не снижают пропускной способности вантуза.
В частном случае исполнения, преградитель выполнен из алюминиевой перфорированной пластины с размерами перфорации 40×40 мм и толщиной пластины от 0,8 до 1,5 мм.
В нижнем фланцевом соединении 12 выполнено отверстие, которое позволяет производить опорожнение корпуса 1 через дренажный вентиль 11 для последующего демонтажа устройства с вантузной задвижки 14.
Выпуск воздуха из трубопровода с помощью заявленного устройства осуществляется следующим образом.
Устройство подключают по схеме, представленной на фиг. 2. Для этого корпус 1 соединяют с нефтепроводом 13 через вантузную задвижку 14 и с безнапорной емкостью 21 через трубы сборно-разборного трубопровода 16 и рукав резиновый 20. Трубы сборно-разборного трубопровода 16 соединены замком сборно-разборного трубопровода 18, а для жесткости конструкции предусмотрена установка временной опоры 19.
При заполнении нефтепроводов по окончании ремонтных работ открывают вантузную задвижку 14 и кран шаровой 17.
В начальный момент заполнения через вантузную задвижку 14 в полость корпуса 1 поступает газо-воздушная смесь. Запорный орган 9 не препятствует свободному выходу газо-воздушной смеси из полости устройства вверх, воздушные потоки огибают сферическую поверхность запорного органа 9. При поступлении нефти во внутреннюю полость корпуса 1 происходит всплывание запорного органа 9 и перекрытие сужающей части конического перехода 4. Срабатывание запорного органа 9 отслеживается по показаниям мановакууметра 15. Повышение давления и отсутствие поступления нефти в безнапорную емкость 21, является подтверждением срабатывания запорного органа 9. После завершения процесса заполнения нефтепровода нефтью закрывают вантузную задвижку 14 и кран шаровой 17. Затем через дренажный вентиль 11, соединенный с нижним фланцевым соединением 12, производят слив нефти из полости устройства. После чего производят демонтаж и пропарку устройства.
Опытный образец устройства для выпуска газовоздушной смеси спроектирован и изготовлен в ОАО «Магистральнsй нефтепровод «Дружба». Его испытания показали работоспособность и соответствие расчетным техническим параметрам.
В заявленной полезной модели достигнуто упрощение конструкции, уменьшение массы устройства по сравнению аналогичными устройствами при сохранении пропускной способности вантуза по выпуску газо-воздушной смеси, а также обеспечено сокращение времени технического обслуживания и ремонта в полевых условиях.