Устройство для перекрытия трубопровода, заполненного нефтепродуктом
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при ремонте нефтепродуктопроводов. Устройство содержит, по крайней мере, одну эластичную запорную камеру и механизм ее ввода, снабженный подвижной штангой. Эластичная запорная камера расположена на телескопической и упругодеформируемой штанге, за эластичной запорной камерой на штанге помещен расклинивающий механизм. На поверхности запорной камеры закреплены уплотнительные манжеты. Расклинивающий механизм содержит размещенные на штанге неподвижную гильзу и скользящую гильзу, приводимую в движение гидроцилиндрами, соединенные с гильзами прижимные башмаки с шипами, взаимодействующие со стенками трубопровода. На поверхности запорной камеры закреплены эластичные уплотнительные манжеты. Запорная камера выполнена многосекционной. Устройство закрепляют на трубопроводе, прорезают в нем отверстие, вводят в трубопровод по обе стороны отверстия запорные камеры и расклинивающие механизмы, которые крепят на внутренней поверхности трубопровода. Подают под давлением в запорные камеры воздух или инертный газ и герметизируют камерами участок трубопровода. Повышает надежность закрепления устройства в трубопроводе. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технике строительства и эксплуатации магистральных и местных нефтепродуктопроводов, перекачивающих станций и предназначено для герметизации нефтепродуктопроводов при выполнении ремонтно-восстановительных работ, например, при устранении неплотностей в трубопроводе, замене его дефектных участков, замене запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (задвижки, вентили и т. д.), при создании новых узлов подключений к действующему нефтепродуктопроводу. Предлагаемое устройство может применяться также для перекрытия газопровода.
Известно устройство для ликвидации аварий на нефтепродуктопроводе, содержащее теплообменники, источник холода в виде криогенной емкости, источник теплоты в виде теплогенератора, трубопроводы. Это устройство реализует способ, в котором поврежденный участок трубопровода с обеих сторон отсекают искусственно создаваемыми пробками за счет замораживания границ этого участка жидким азотом (патент РФ № 2204078, МПК F 16 L 55/103, 2001).
Использование такого устройства приводит к нарушению прочностных характеристик трубопроводов в местах их нерегламентированного охлаждения (как правило, ниже - 100°С), что ниже предела хладноломкости стали труб. Кроме того, ледяные пробки не гарантируют надежного отсекания поврежденного участка трубопровода.
Известно устройство для временной герметизации трубопровода в целях его ремонта, содержащее надувную камеру и пропускаемый через трубопровод и соединенный с камерой стержень, который фиксирует и направляет ее при накачивании воздухом (патент США № 5285806, НПК 137/15.08, МПК F 16 K 7/10, F 16 L 55/124, 1992).
Недостатком данного устройства является возможность просачивания продукта между надувной камерой и внутренней стенкой трубы.
Известно выбранное в качестве ближайшего аналога устройство для перекрытия продуктопровода, содержащее запорную эластичную камеру, выполненную в виде цилиндра с армированными днищами, механизм ввода в виде полого штока с подвижной штангой, соединенной стропами с запорной эластичной камерой, предохранительный и обратный клапаны в днищах (патент РФ № 2058506, МПК F 16 L 55/16, 1992).
Известное устройство не обеспечивает достаточной надежности герметизации и сопротивления запорной эластичной камеры давлению оставшегося в трубопроводе нефтепродукта и при возможном появлении в трубопроводе толчков давления. Эластичная камера удерживается лишь силой трения, возникающей на внутренней поверхности трубопровода, которая весьма незначительна из-за отложений на стенках парафинов и наличия давления в трубопроводе. Толчки давления могут вызвать скольжение эластичной камеры в трубопроводе, поверхность которого может иметь сварные швы с острыми заусенцами, способными разрушить эластичную камеру.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно создание надежно перекрывающего трубопровод устройства.
Указанная задача решается тем, что в устройстве для перекрытия трубопровода, заполненного нефтепродуктом, содержащем по крайней мере одну запорную эластичную камеру и механизм ее ввода, имеющий подвижную штангу, запорная эластичная камера расположена на упомянутой штанге, которая выполнена телескопической и упругодеформируемой, а за запорной эластичной камерой на штанге размещен расклинивающий механизм, при этом на поверхности запорной камеры закреплены уплотнительные манжеты.
Расклинивающий механизм содержит размещенные на штанге неподвижную гильзу и скользящую гильзу, приводимую в движение гидроцилиндрами, и соединенные с гильзами прижимные башмаки с шипами, взаимодействующие со стенками трубопровода. Манжеты могут быть выполнены эластичными и с протекторным рисунком и шипами, при этом манжеты обоих видов могут располагаться в чередующемся порядке. Запорная камера может быть выполнена односекционной или многосекционной, например трехсекционной, в которой между двумя крайними секциями расположен затвор, например водяной.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, установленное на трубопровод, вид сбоку в разрезе, на фиг.2 - устройство после вырезки отверстия в трубопроводе и введения в трубопровод упругодеформируемых штанг с запорными эластичными камерами и расклинивающими механизмами, причем с одной стороны после фиксации расклинивающего механизма в трубопроводе и накачивания запорной камеры, с другой - до фиксации расклинивающего механизма и накачивания запорной камеры, в разрезе, на фиг.3 - вариант устройства с трехсекционной запорной камерой, имеющей водяной затвор, причем с одной стороны после фиксации расклинивающего механизма в трубопроводе и накачивания запорной камеры, с другой - до фиксации расклинивающего механизма и накачивания запорной камеры, в разрезе, на фиг.4 - разрез трубопровода с расклинивающим механизмом в рабочем состоянии.
Устройство для перекрытия трубопровода содержит запорные элементы, выполненные в виде эластичных надувных камер 2. Устройство устанавливается на трубопровод 1 при помощи хомута 3 через герметизирующую прокладку 4 и имеет съемные опорные стойки 5. Вертикальная гильза 6 устройства содержит шиберную задвижку 7, механизм 8 для прорезания отверстия в трубопроводе 1 и приспособление 9 для выкачивания нефтепродукта из дефектного участка трубопровода 1 и закачивания в него при необходимости пены и инертного газа. Под углом к трубопроводу 1 с обеих сторон от вертикальной гильзы 6 устройства расположены гильзы 10 с шиберными задвижками 11. В каждой гильзе 10 находится телескопическая штанга 12, выполненная упругодеформируемой, например в виде полиэтиленовой трубы, обложенной по периметру стальными тросами со стальными сердечниками и закрытой сверху другой полиэтиленовой трубой. Запорная эластичная камера 2 находится на этой штанге 12. Штанга 12 приводится в движение гидроцилиндром 13, шток которого имеет опорный ролик 14. Штанга 12 соединена со штоком гидроцилиндра 13 посредством карданного механизма 15. За запорной камерой 2 на штанге 12 закреплен расклинивающий механизм 16 для жесткой надежной фиксации запорной камеры 2 внутри трубопровода 1. Расклинивающий механизм 16 содержит неподвижную гильзу 17, скользящую гильзу 18, приводимую в движение гидроцилиндрами 19, и прижимные башмаки 20, имеющие шипованную поверхность. На конце расклинивающий механизм 16 может иметь опорный ролик 21. На поверхности запорной камеры 2 находятся эластичные уплотнительные манжеты 22 из полиуретана и манжеты 23 с протекторным рисунком и шипами. Предпочтительно располагать манжеты 22 и 23 в чередующемся порядке. Запорная камера 2 может быть выполнена как односекционной, так и многосекционной, например трехсекционной. В последнем случае целесообразно располагать между крайними секциями затвор 24, например водяной, который надежно герметизирует внутреннее пространство трубопровода 1 от взрывоопасных паров нефти. В полости каждой из штанг 12 установлен вмонтированный в герметичную капсулу датчик (не показан) для сброса давления в гидроцилиндрах расклинивающего механизма 16 и в запорной камере 2 через клапан.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. После установки на трубопровод 1 устройство закрепляется по центру заменяемого участка, если участок небольшой длины, с помощью хомута 3 и опорных стоек 5. Затем механизмом 8 прорезается отверстие в трубопроводе 1. После подготовительных работ отключаются перекачивающие насосы (не показаны), при этом снижается давление нефтепродукта в трубопроводе 1. Линейными задвижками (не показаны) перекрывается аварийный участок. Во внутреннее пространство трубопровода 1 по обе стороны дефектного участка за его пределы при помощи гидроцилиндров 13 и телескопических упругодеформируемых штанг 12 проталкиваются запорные камеры 2 и расклинивающие механизмы 16. При помощи гидроцилиндров 19, воздействующих на скользящие гильзы 18, расклинивающие механизмы 16 надежно крепятся к внутренней поверхности трубопровода 1 прижимными башмаками 20. После этого запорные камеры 2 через систему высоконапорных воздуховодов (не показаны) накачиваются воздухом или инертным газом под необходимым давлением, герметизируя внутреннее пространство трубопровода 1. Надежность соединения запорных камер 2 с внутренней поверхностью трубопровода 1 повышается за счет эластичных уплотнительных манжет 22 и особенно за счет манжет 23 с протекторным рисунком и шипами, которые продавливают прослойку парафиновых и других смолистых осадков на внутренних стенках трубопровода 1, мешающих надежному соединению запорных камер 2 с внутренней поверхностью трубопровода 1. В варианте с использованием трехсекционной запорной камеры 2 с водяным затвором 24 надежность герметизации еще более повышается. Каждая секция камеры имеет свой клапан, и в случае повреждения одной секции другая остается в рабочем режиме. После герметизации трубопровода 1 из него с помощью приспособления 9, полностью опускаемого в трубопровод 1, выкачивается в подготовленный эластичный резервуар нефтепродукт. В освободившееся пространство с помощью приспособления 9 можно закачать пену с инертным газом. Это обеспечит пожаробезопасность процесса резки стыков дефектного участка и позволит производить резку огневым способом, что упростит и ускорит удаление дефектной катушки. Перед вырезанием дефектной катушки у краев стыков вырезаются окна, через которые отвинчиваются выдвижные штоки упругодеформируемых штанг 12, имеющие резьбовые соединения в непосредственной близости от краев запорных камер 2. После этого наружная часть устройства для перекрытия трубопровода демонтируется, и дефектная катушка удаляется. Для подстраховки после удаления катушки могут устанавливаться надувные герметизирующие пробки типа "Кайман". На место дефектного участка трубопровода 1 устанавливается подготовленная по размерам новая катушка, которая обваривается на стыках. После проверки известными способами качества стыков подается команда с дистанционного пульта управления на датчики для сброса давления в гидроцилиндрах 19 расклинивающих механизмов 16 и в запорных камерах 2. Затем открываются линейные задвижки, и запорные камеры 2 проталкиваются под давлением перекачиваемого нефтепродукта к задвижке, где через приемную камеру демонтируются. При значительной длине заменяемого участка возможно выполнение предлагаемого устройства с односторонними герметизирующими элементами, расположенными на краях заменяемого участка. Кроме того, штоки гидроцилиндров 13 могут быть выполнены вращающимися для проталкивания упругодеформируемых штанг 12 с запорными камерами 2 и расклинивающими механизмами 16. Тогда для отсоединения выдвижных штоков упругодеформируемых штанг 12 не будет необходимости вырезать окна в трубопроводе 1.
Как известно, в настоящее время большое внимание уделяется созданию устройств, реализующих новые технологии временного перекрытия сечения магистральных нефтепроводов для производства аварийно-восстановительных работ без их опорожнения, поскольку опорожнение трубопровода требует значительных финансовых и временных затрат. Предлагаемое устройство позволяет значительно сократить время простоя трубопровода и значительно уменьшить или полностью исключить наносимый при ремонте и авариях экологический ущерб.
1. Устройство для перекрытия трубопровода, заполненного нефтепродуктом, содержащее, по крайней мере, одну запорную эластичную камеру и механизм ее ввода, имеющий подвижную штангу, отличающееся тем, что запорная эластичная камера расположена на упомянутой штанге, которая выполнена телескопической и упругодеформируемой, а за запорной эластичной камерой на штанге размещен расклинивающий механизм, при этом на поверхности запорной камеры закреплены уплотнительные манжеты.
2. Устройство для перекрытия трубопровода по п.1, отличающееся тем, что расклинивающий механизм содержит размещенные на штанге неподвижную гильзу и скользящую гильзу, приводимую в движение гидроцилиндрами, и соединенные с гильзами прижимные башмаки с шипами, взаимодействующие со стенками трубопровода.
3. Устройство для перекрытия трубопровода по п.1, отличающееся тем, что на поверхности запорной камеры закреплены эластичные уплотнительные манжеты.
4. Устройство для перекрытия трубопровода по п.1, отличающееся тем, что на поверхности запорной камеры закреплены манжеты с протекторным рисунком и шипами.
5. Устройство для перекрытия трубопровода по п.4, отличающееся тем, что манжеты с протекторным рисунком и шипами расположены чередующимися с эластичными уплотнительными манжетами.
6. Устройство для перекрытия трубопровода по п.1, отличающееся тем, что запорная камера выполнена односекционной.
7. Устройство для перекрытия трубопроводов по п.1, отличающееся тем, что запорная камера выполнена многосекционной, например трехсекционной.
8. Устройство для перекрытия трубопровода по п.7, отличающееся тем, что между двумя крайними секциями запорной камеры расположен затвор, например, водяной.
