CC BY
181
УДК 620.179.1
https://doi.org/10.24412/0131-4270-2021-5-6-13-16
МОДЕРНИЗАЦИЯ КАМЕРЫ ПУСКА-ПРИЕМА СРЕДСТВ ОЧИСТКИ И ДИАГНОСТИКИ
PIG LAUNCHER-RECEIVERMODERNIZATION
Хасанов И.И., Шамбазов Д.А.
Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, г. Уфа, Россия
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3422-1237, E-mail: ilnur.mt@mail.ru E-mail: d.shambazov@gmail.com
Резюме: В статье предлагается модернизация существующей конструкции камеры пуска-приема средств очистки и диагностики. Существующая традиционная конструкция камер пуска-приема средств очистки и диагностики предполагает ручную запасовку внутриинспекционного прибора. Конструктивные изменения предполагают отказ от запасовочного патрубка, тросов путем использования гидравлической системы, что позволяет частично автоматизировать процесс подготовки к внутритруб-ной диагностике.
Ключевые слова: магистральный нефтепровод, камера пуска-приема средств очистки и диагностирования, диагностика, запасовочное устройство, гидравлическая система.
Для цитирования: Хасанов И.И., Шамбазов Д.А. Модернизация камеры пуска-приема средств очистки и диагностики // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2021. № 5-6. С. 13-16.
D0I:10.24412/0131-4270-2021-5-6-13-16
Ilnur I. Khasanov, Danil A. Shambazov
Ufa State Petroleum Technological University, 450062, Ufa, Russia
ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3422-1237, E-mail: ilnur.mt@mail.ru E-mail: d.shambazov@gmail.com
Abstract: In the article the modernization of existing scraper launcher-receiver is proposed. The existing conventional scraper launcher-receiver construction includes manual scraper kicking. Changes in construction imply the replacing of kicking connection pipe and lines towards hydraulic power system usage, that allows to make the process of intelligent pig survey preparation partially automatized.
Keywords: major oil pipeline, scraper launcher-receiver, survey, kicking mechanism, hydraulic power system.
For citation: Khasanov I.I., Shambazov D.A. PIG LAUNCHER-RECEIVERMODERNIZATION. Transport and storage of Oil Products and hydrocarbons, 2021, no. 5-6, pp. 13-16.
DOI: 10.24412/0131-4270-2021-5-6-13-16
Одной из важнейших задач по поддержанию бесперебойности и предотвращению аварий в магистральном транспорте нефти является обеспечение надежности эксплуатируемых магистральных нефтепроводов, что требует постоянного мониторинга путем проведения внутритрубной диагностики трубопроводов.
Внутритрубная диагностика позволяет решать следующие задачи:
- выявление наличия и определение параметров дефектов линейной части трубопровода (включая дефекты геометрии) и сварных швов;
- классификация и ранжирование выявленных дефектов по степени опасности с целью принятия решений о первоочередности и порядке их устранения;
- оценка протяженности мест потери диагностической информации, обусловленной накоплением отложений на внутренней поверхности трубопровода;
- оценка снижения производительности трубопровода по причине зарастания проходного сечения [1].
Обязательной структурной частью технологии эксплуатации нефтепроводов и нефтепродуктопроводов являются камеры пуска-приема средств очистки и диагностирования (КПП СОД) (фото 1) внутренней полости нефтепровода. Устройства камер приема и пуска очистных и диагностических устройств предназначены для периодического запуска в трубопровод и приема из трубопровода очистных поршней, магнитных дефектоскопов, скребков-разделителей и других внутритрубных инспекционных приборов (ВИП).
На головных нефтеперекачивающих станциях технологической схемой предусматривается установка только
5-6 • 2021
камер пуска, на промежуточных - наряду с камерами пуска устанавливаются камеры приема СОД, а также узлы пропуска СОД через перекачивающие станции; на конечных НПС - только камеры приема СОД. Поточные внутритруб-ные устройства перемещаются в полости трубопровода благодаря перепаду давления до и после них, возникающего на их торцевых поверхностях в потоке транспортируемой жидкости, и производят предусмотренные технологией операции, для которых они применяются [2].
Камера пуска-приема очистных и диагностических устройств представляет собой тупиковый участок трубопровода с концевым затвором, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра трубопровода. Лоток для
1. Камера пуска-приема средств очистки и диагностирования
(КПП СОД)
13
| Рис. 1. Запасовочное устройство
Ролик
Фланец
Ролик
I Рис. 2. Схема запасовки внутритрубного инспекционного прибора
Заправочный патрубок
Положение снаряда после запасовки
Патрубок для заполнения камеры продуктом
Лоток
/
Рис. 3. Схематическое изображение гидропривода
с телескопическим гидроцилиндром: 1 - маслобак; 2 -всасывающий фильтр; 3 - насос с электродвигателем; 4 - напорный фильтр; 5 - предохранительный клапан; 6 - манометр; 7 - фильтр сливной; 8 - горловина с фильтром; 9 - уровнемер; 10 - гидрораспределитель с электрическим управлением; 11 - гидроцилиндр
посадки внутритрубного устройства размещается внутри камеры. Грузоподъемность данных лотков может достигать 9 т благодаря материальному исполнению роликов и их осей из термообработанной стали. С целью понижения контактных напряжений направляющие роликов выполняются из квадрата, а сами ролики - из нержавеющей стали с целью искробезопасности.
Одним из элементов камеры пуска-приема является запасовочное устройство - приспособление, предназначенное для затягивания тросом многосекционных приборов в камеру запуска при помощи лебедки или подъемного крана. Устройство устанавливается на фланец специального патрубка, приваренного к камере запуска за пределами ее расширенной части. Приспособление (рис. 1) состоит из трубы с приваренным крепежным фланцем, таким же, как и фланец патрубка, одного или двух направляющих роликов. Длина входящей в патрубок трубы с роликом должна обеспечивать нахождение ролика в центре трубопровода. Вращающиеся и трущиеся детали запасовочного устройства должны быть изготовлены из материалов, исключающих искрообразование.
До начала движения снаряда запа-совка внутритрубного инспекционного прибора производится следующим образом (рис. 2). Запасовка диагностического снаряда осуществляется путем пропуска внутрь камеры троса через ролик запа-совочного устройства с дальнейшим цеплением троса длинным крючком через открытый затвор камеры и вытаскиванием наружу до головы прибора. Затем трос должен быть пропущен через проушину на бампере прибора и протянут обратно через запасовочное устройство, после чего два конца троса соединяются хомутом, петля троса закрепляется на крюке подъемного крана. Данные действия являются достаточными для начала втягивания прибора в камеру пуска до момента, когда первая манжета войдет в часть камеры с номинальным диаметром. В этом случае запасовка устройства считается выполненной; один конец троса следует освободить, сняв хомут, и извлечь трос из камеры, потянув другой его конец тяговым устройством, затем снять запасовочное устройство и установить на фланец запасо-вочного патрубка штатную заглушку [3].
Основным недостатком данного способа запасовки является неудобство применения трособлочных систем с точки зрения подсоединения троса к диагностическому средству внутри камеры приема и отсоединения от него внутри камеры запуска после запасовки. Постепенное снижение износостойкости троса со временем эксплуатации вследствие истирания, повышение требуемого усилия запасовки приводят к увеличению поперечного сечения троса (и, соответственно, к увеличению диаметра шкива), что снижает гибкость троса и увеличивает время, затраты и усилия на процесс запасовки скребка.
При модернизации конструкции КПП СОД требовалось учесть основные недопущения [4]:
- повреждения потоком перекачиваемого продукта конструктивных элементов ВИП, расположенных около патрубков подвода перекачиваемого продукта;
- возникновение движения ВИП во время заполнения камеры пуска СОД перекачиваемым продуктом;
- неполное удаление воздуха из камеры пуска СОД;
- возникновение перепада давления между расширенной и номинальной частями камеры пуска СОД.
Задачей по усовершенствованию конструкции КПП СОД является отказ от запасовочного устройства, что избавит от необходимости использования запасовочных патрубков, тросов, а также обеспечит отсутствие потерь нефти через запасовочный патрубок, которые возможны в случае его негерметичности.
К настоящему времени разработано технологическое решение, предусматривающее запасовку снаряда силой тяжести с полным отказом от стороннего воздействия на скребок [5]. Недостатком такого метода следует считать высокие затраты на реконструкцию всех камер запуска СОД, необходимость использования рабочего персонала для балансировки внутритрубного устройства. Таким образом, при модернизации конструкции КПП СОД требуется предусмотреть оптимальное решение, которое бы позволяло сократить человеко-часы на выполнение подготовительных операций перед запуском внутритрубного инспекционного прибора и в то же время гарантировать высокую степень безотказности системы.
Идея разработанного метода заключается в использовании гидроприводной системы, которая с помощью гидрораспределителя будет приводить в действие телескопический гидроцилиндр, производящий запасовку внутритруб-ного устройства (рис. 3).
Объемный гидропривод состоит из следующих основных частей: насоса объемного типа, который воспринимает механическую энергию двигателя и передает ее перемещаемой жидкости; гидравлического двигателя (гидромотора) объемного типа, который преобразует энергию перемещаемой жидкости в механическую энергию рабочего органа; трубопроводов, с помощью которых насос соединяется с гидравлическим двигателем; регулирующих и распределительных устройств; бака гидропривода, который является резервуаром для рабочей жидкости.
Метод запасовки очистного оборудования в таком случае будет происходить следующим образом. Через всасывающий фильтр масло из маслобака подается на шестерни электрического насоса и через напорный фильтр попадает в гидрораспределитель с электрическим управлением от двух толкающих электромагнитов, затем попадает в поршневую, или штоковую, камеру цилиндра, что приводит его в движение. Между напорным фильтром и гидрораспределителем установлен предохранительный клапан с манометром, который в случае превышения допустимого давления в гидросистеме откроет возможность частичного или полного перепускания масла в бак под максимальным давлением. На баке также установлены заливная горловина с фильтром и уровнемер для контроля количества жидкости в баке.
На лотке КПП СОД установлены полиуретановые катки для понижения воздействия сил трения на скребок. Они установлены на нижней образующей и с двух сторон от нее под углом.
Гидроцилиндр состоит из нескольких секций, выдвигающихся на расстояние до 7 м в зависимости от диаметра трубопровода. На конце последней секции установлен прямоугольный фрагмент с обивкой, чтобы беспрепятственно воздействовать на задний бампер скребка.
Трубопроводы, входящие в систему объемного гидропривода, образуют четыре характерные линии: всасывающую, соединяющую бак гидропривода с насосом; нагнетательную, соединяющую насос с распределителем; исполнительную, соединяющую распределитель с силовым гидроцилиндром или гидромотором; сливную, соединяющую силовой гидроцилиндр с баком рабочей жидкости.
3D-модель гидропривода с гидроцилиндром, разработанная в программе Компас-3D, представлена на рис. 4.
Преимуществом данной конструкции является практически полная автоматизация процесса, которая понижает использование человеческого ресурса. Применение телескопического гидроцилиндра дает возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки. Предлагаемый способ менее трудоемкий и сокращает время на запасовку СОД, снижает время на подготовительные работы перед запуском внутритрубного инспекционного прибора, а повышенная герметичность конструкции сокращает число потенциальных внештатных утечек.
5-6
• 202 1
15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Флегентов И.А., Кулешов А.В. Оптимизация конструкции камер пуска-приема
1. средств очистки и диагностики // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. № 11 (4). С. 460-465.
2. Средства очистки и диагностики. URL: https://discoverrussia.interfax.ru/wiki/27/ (дата обращения: 20.09.2021).
3. Техническое диагностирование трубопроводов линейной части и технологических трубопроводов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. URL: https://docs.cntd.ru/document/550855673 (дата обращения 21.09.2021).
4. ГОСТ 34181-2017 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Техническое диагностирование. Основные положения.
5. Нелис Л.И., Суровкин С.Н., Чикина К.В. Модернизация КПП СОД, исключающая использование запасовоч-ных патрубков и тросов / Сбор. статей XI Межд. науч.-практ. конф. «Инновационные научные исследования: теория, методология, практика». Пенза: МЦНС «Наука и просвещение», 2017. С. 107-110.
REFERENCES
1. Flegentov I.A., Kuleshov A.V. Optimization of the design of launch-reception chambers means of cleaning and diagnostics. Nauka i tekhnologii truboprovodnogo transporta nefti i nefteproduktov, 2021, no. 11 (4), pp. 460-465 (In Russian).
2. Sredstva ochistki i diagnostiki (Means of cleaning and diagnostics) Available at: https://discoverrussia.interfax.ru/ wiki/27/ (accessed: 20 September 2021).
3. Rukovodstvo po bezopasnosti«Tekhnicheskoye diagnostirovaniye truboprovodov Hneynoy chasti i tekhnologicheskikh truboprovodov magistral'nykh nefteprovodov i nefteproduktoprovodov» (Safety guide "Technical diagnostics of pipelines of the linear part and technological pipelines of main oil pipelines and oil product pipelines") Available at: https://docs.cntd.ru/document/550855673 (accessed 21 September 2021).
4. GOST34181-2017Magistral'nyy truboprovodnyy transport nefti i nefteproduktov. Tekhnicheskoye diagnostirovaniye. Osnovnyye polozheniya [State Standard 34181-2017. Main pipeline transportation of oil and oil products. Technical diagnostics. Basic provisions].
5. Nelis L.I., Surovkin S.N., Chikina K.V. Modernizatsiya KPP SOD, isklyuchayushchaya ispol'zovaniye zapasovochnykh patrubkov i trosov [Modernization of the SOD checkpoint, excluding the use of reserve pipes and cables]. Trudy XI Mezhd. nauch.-prakt. konf. «Innovatsionnyye nauchnyye issledovaniya: teoriya, metodologiya, praktika» [Proc. of XI Int. scientific-practical. conf. "Innovative scientific research: theory, methodology, practice"]. Penza, 2017, pp. 107-110.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Хасанов Ильнур Ильдарович, к.т.н., доцент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Шамбазов Данил Азатович, студент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Ilnur I. Khasanov,Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University.
Danil A. Shambazov, Student of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University.
