Регулируемая опора трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в качестве регулируемой опоры при строительстве трубопровода в условиях вечной мерзлоты. Расположенный на основании опоры ложемент трубопровода установлен на регулировочном силоизмерительном элементе, соединенном выходом с регистратором. Силоизмерительный (регулировочный) элемент выполнен в виде сильфона, гидравлически связанного с нагнетателем рабочей среды, а в качестве регистратора используется измеритель давления, гидравлически связанный с сильфоном. Сильфон способен воспринимать значительные перемещения под действием давления или осевой силы, и опора обладает более широким диапазоном регулирования вертикального положения трубопровода в условиях нестабильных внешних условий. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к транспортировке газа и нефти и может быть использовано в качестве регулируемой опоры при строительстве трубопроводов в условиях вечной мерзлоты.

Известны регулируемые опоры трубопровода, содержащие расположенный на основании ложемент трубопровода, установленный на силоизмерительном элементе, соединенном выходом с регистратором, и регулировочный элемент (Патент РФ №2253790, кл. F16L 3/16, 2005; Патент РФ №2124668, кл. F16L 3/205, 1999).

Последнее техническое решение принято за прототип.

В аналоге в качестве силоизмерительного элемента используются силоизмерительные датчики с полусферическими головками, в качестве регулировочного элемента - регулировочные башмаки, а в качестве регистратора - измеритель напряжения.

В прототипе в качестве силоизмерительного элемента используются пружины, прокалиброванные по усилию, в качестве регулировочного элемента - промежуточная платформа, а в качестве регистратора - планка с визиром.

Недостатком аналога и прототипа является узкий рабочий диапазон регулирования вертикального положения опоры в условиях нестабильных внешних условий.

Техническим эффектом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение рабочего диапазона регулирования вертикального положения опоры в сторону больших перемещений опоры в условиях нестабильных внешних условий.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известной регулируемой опоре, содержащей расположенный на основании опоры ложемент трубопровода, установленный на силоизмерительном элементе, соединенном выходом с регистратором, регулировочный элемент и сваю, в качестве силоизмерительного и регулировочного элементов используется сильфон, гидравлически связанный с нагнетателем рабочей среды, а в качестве регистратора используется измеритель давления, гидравлически связанный с сильфоном.

Опора дополнительно содержит ограничители поперечного смещения сильфона, выполненные, например, в виде соосных с сильфоном цилиндрических направляющей и корпуса.

Измеритель давления опоры выполнен с электрическим выходом.

Опора дополнительно содержит систему автоматического регулирования (CAP) давления с обратной связью, вход которой связан с выходом измерителя давления, а выход - с управляемым входом нагнетателя рабочей среды.

Опора может дополнительно содержать блок пересчета значения давления рабочей среды в значение силы реакции опоры, выполненный в виде микропроцессора, подключенного к электрическому выходу измерителя давления.

Опора может также дополнительно содержать два патрубка с кранами, соединяющими соответственно трубопровод с сильфоном, а сильфон с атмосферой.

Регулируемая опора может также дополнительно содержать штуцер для стравливания воздуха, связанный с верхней частью сильфона, при этом нагнетатель рабочей среды и измеритель давления гидравлически связаны с нижней частью сильфона.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема регулируемой опоры трубопровода; на фиг.2 - схема опоры с обратной связью; на фиг.3 - схема опоры, в которой трубопровод гидравлически соединен с сильфоном.

Опора содержит (фиг.1) расположенный на основании опоры ложемент 1 трубопровода 2, установленный на силоизмерительном элементе, выполненном в виде сильфона 3, гидравлически связанном с нагнетателем 4 (фиг.2) рабочей среды посредствам штуцера 5.

Имеется также измеритель 6 давления, выполненный в виде манометра с электрическим выходом, гидравлически связанный через кран 7 штуцером 8 с сильфоном 3.

Опора содержит ограничители поперечного смещения гофр сильфона 3.

Ограничители поперечного смещения гофр сильфона 3 выполнены в виде соосных с сильфоном 3 цилиндрических направляющей 9 и корпуса 10, внутри которого расположены направляющая 9 и сильфон 3.

Вся конструкция опоры закреплена, как в прототипе, на свае 11, заделанной в грунт 12.

Имеется также CAP 13 давления с обратной связью (фиг.2), вход которой связан с выходом измерителя 6 давления, а выход - с управляемым входом нагнетателя 4 рабочей среды.

Опора дополнительно содержит блок пересчета значения давления рабочей среды в значение силы реакции опоры, выполненный в виде микропроцессора, подключенного к электрическому выходу измерителя 6 давления (на чертеже не показаны).

Опора дополнительно содержит патрубки 14, 15 с кранами 16, 17 (фиг.3), соединяющими соответственно трубопровод 2 с сильфоном 3, а сильфон 3 с атмосферой.

Опора может дополнительно содержать штуцер 18 с краном 19 для стравливания воздуха из верхней части сильфона 3 (фиг.1).

Регулируемая опора работаем следующим образом.

При изменении климатических условий может произойти вертикальная подвижка сваи 12 опоры, что приведет к изменению силового взаимодействия трубопровода 2 с опорой.

При этом давление трубопровода 2 на сильфон 3 изменится и измеритель 6 давления зарегистрирует сигнал, пропорциональный силовому взаимодействию трубопровода 2 с сильфоном 3.

Наличие ограничителя поперечного смещения гофр сильфона 3 в виде направляющей 9 и корпуса 10 не позволяет испытывать сильфону 3 поперечные деформации.

Начальное давление рабочей среды в сильфоне 3, задаваемое нагнетателем рабочей среды через штуцер 5, выбирается исходя из силовой нагрузки трубопровода 2 на опору и рабочего диапазона сильфона 3.

При нагнетании рабочей среды в сильфон 3 сжатый в верхней части сильфона 3 воздух стравливается в атмосферу.

При выполнении измерителя 6 давления с электрическим выходом выходной сигнал измерителя 6 давления пересчитывается в блоке пересчета (на чертеже не показан) в значение силы реакции опоры, используемом в дальнейшем для расчета оптимального силового взаимодействия всех контролируемых опор с трубопроводом 2.

Наличие CAP 13 с обратной связью (фиг.2) позволяет автоматически поддерживать рабочее состояние опоры. В этом случае на нагнетатель 4 рабочей среды от CAP 13 направляется соответствующий сигнал, под действием которого нагнетатель 4 рабочей среды поддерживает в сильфоне 3 давление, необходимое для восстановления высоты опоры до ее штатного значения.

Если нагнетатель 4 рабочей среды выйдет из строя, то пользуется резервный вариант нагнетания рабочей среды в сильфон 3.

Непосредственно из трубопровода 2 через патрубок 14 с помощью регулировочного крана 16 в сильфон 3 нагнетается транспортируемая по трубопроводу 2 среда (т.е. в качестве рабочей среды используется транспортируемый по трубопроводу 2 продукт).

При этом излишнее давление транспортируемой среды из сильфона 3 стравливается через патрубок 15 с помощью крана 17 в атмосферу (при закрытом кране 16).

Как известно («Приборостроение и средства автоматики», том 2 «Конструкции и расчет приборов», кн.1 под ред. С.С.Щедровицкого. М.: Машиностроение, 1964, с.199), сильфон способен получать значительные перемещения под действием давления или осевой силы в отличие от других силовых элементов. Это позволяет достичь поставленный технический результат.

1. Регулируемая опора трубопровода, содержащая ложемент, установленный на силоизмерительном элементе, соединенном выходом с регистратором, регулировочный элемент и сваю, отличающаяся тем, что в качестве силоизмерительного и регулировочного элементов используется сильфон, гидравлически связанный с нагнетателем рабочей среды, а в качестве регистратора используется измеритель давления, гидравлически связанный с сильфоном.

2. Регулируемая опора по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ограничитель поперечного смещения гофр сильфона, выполненный в виде соосных с сильфоном цилиндрических направляющей и корпуса.

3. Регулируемая опора по п.1, отличающаяся тем, что измеритель давления опоры выполнен с электрическим выходом.

4. Регулируемая опора по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему автоматического регулирования давления с обратной связью, вход которой связан с выходом измерителя давления, а выход - с управляемым входом нагнетателя рабочей среды.

5. Регулируемая опора по п.3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок пересчета значения давления рабочей среды в значение силы реакции опоры, подключенный к электрическому выходу измерителя давления.

6. Регулируемая опора по п.5, отличающаяся тем, что блок пересчета значения давления рабочей среды в значение силы реакции опоры выполнен в виде микропроцессора.

7. Регулируемая опора по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит два патрубка с кранами, соединяющими соответственно трубопровод с сильфоном, а сильфон с атмосферой.

8. Регулируемая опора по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит штуцер для стравливания воздуха, связанный через кран с верхней частью сильфона, при этом нагнетатель рабочей среды и измеритель давления связаны с нижней частью сильфона.