Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе

Изобретение относится к области магистрального трубопроводного транспорта и может быть использовано для защиты насосных агрегатов магистрального трубопровода от воздействия недопустимого превышения давления перекачиваемой среды на участке трубопровода перед местом установки этих насосных агрегатов.

При рассмотрении технической литературы выявлен ряд технических решений, относящихся к указанной проблематике.

Известна система сглаживания волн давления, содержащая три клапана для сброса нефти из приемной линии насосной перекачивающей станции в случае быстрого нарастания давления, резервный клапан, разделительную емкость для разделения транспортируемой по нефтепроводу нефти и тосола, используемого для передачи давления нефти из приемной линии нефтеперекачивающей станции к элементам системы сглаживания волн давления, пневмогидравлические аккумуляторы, регулирующий клапан, выполненный с возможностью изменения его проходного сечения, для поддержания заданного значения скорости нарастания давления в приемной линии нефтеперекачивающей станции, блок манометров для заправки техническим азотом пневмогидравлических аккумуляторов, контроля давления газа в них и давления тосола в системе сглаживания волн давления, средства заправки тосолом для заполнения им рабочих объемов элементов системы сглаживания волн давления и проверки герметичности гидравлических магистралей (патент на полезную модель RU 1238847, кл. F16L 55/045, опубл. 10.01.2013 г., бюл. №1).

Недостатками данной системы являются:

сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве составных элементов и сложных технологических связях между ними;

сложность обслуживания и ремонта составных элементов системы в процессе ее эксплуатации, в том числе - очистки их внутренних полостей, связанные с необходимостью их разборки.

Известно предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления, содержащее камеру гашения сферической формы с внутренней перфорированной мембраной сферической формы и входной патрубок, размещенный с наиболее вероятного направления зарождения ударных волн и волн пульсаций давления, выходное сечение которого расположено в центре сферы, и обеспечивающее гашение коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления приданием поверхности волнового фронта сферической формы и, соответственно, снижением плотности энергии ударной волны и волны пульсации давления по пути ее распространения, в то время как перфорированная мембрана препятствует формированию отраженной ударной волны вследствие потерь энергии при перетекании частиц жидкости в результате деформационного движения через отверстия в мембране (патент на изобретение RU 2623000, кл. F16L 55/045, опубл. 21.06.2017 г., бюл. №18).

Недостатками данного устройства являются:

ограниченные возможности по величине превышения давления в трубопроводе и продолжительности эффективного его сглаживания, затрудняющие применение указанного устройства на магистральных трубопроводах;

сложность очистки внутренней полости устройства в процессе его эксплуатации, связанная с необходимостью его отключения и разборки на период производства работ.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для гашения гидравлического удара, содержащее полый непроточный демпфирующий элемент, сообщенный с трубопроводом и выполненный в виде кожуха, внутри которого соосно последнему размещены перфорированный патрубок, соединенный с неперфорированным входным патрубком и выполненный с двойным выпуклым днищем с образованием между наружным и внутренним днищем полости, в которой размещен упругий элемент, и охватывающие его торообразные упругие элементы с различным модулем упругости, а между торообразными упругими элементами размещены дискообразные перегородки, в перфорированном патрубке соосно ему на штоке, закрепленном в двойном выпуклом дне перфорированного патрубка, установлена, по крайней мере, одна конусообразная перфорированная оболочка, обращенная вершиной в сторону входа в перфорированный патрубок (патент на изобретение RU 2360177, кл. F16L 55/045, опубл. 27.06.2009 г., бюл. №18).

Недостатками данного устройства являются:

ограниченные возможности по величине превышения давления в трубопроводе и продолжительности эффективного его сглаживания, затрудняющие применение указанного устройства на магистральных трубопроводах;

сложность очистки внутренней полости устройства в процессе его эксплуатации, связанная с необходимостью его разборки.

Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем упрощения конструкции устройства для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе и обеспечении возможности очистки его внутренней полости без разборки его составных элементов.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности устройства для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе, технологичности и экономичности работ по его обслуживанию в процессе эксплуатации.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что, согласно изобретению, устройство для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе содержит демпфирующую муфту с размещенными в ее внутренней полости оконечными частями симметрично расположенных относительно друг друга Z-образных подводящей и приемной компенсаторных вставок, регулятор давления, установленный в приемной компенсаторной вставке, сбросную трубу с обратным клапаном, присоединенную одним концом к демпфирующей муфте примерно на уровне места сопряжения оконечных частей подводящей и приемной компенсаторных вставок, а другим концом - к сбросному резервуару, при этом один конец демпфирующей муфты жестко закреплен на оконечной части подводящей компенсаторной вставки, а к другому ее концу прикреплен сильфон, закрепленный со своей противоположной стороны на оконечной части приемной компенсаторной вставки, подводящая и приемная компенсаторные вставки жестко соединены с концами соответственно подводящего и приемного участков магистрального трубопровода.

Изобретение поясняется фиг. 1 со следующими обозначениями:

1 - подводящий участок магистрального трубопровода;

2 - приемный участок магистрального трубопровода;

3 - подводящая компенсаторная вставка;

4 - приемная компенсаторная вставка;

5 - демпфирующая муфта;

6 - сильфон;

7 - сбросная труба;

8 - регулятор давления;

9 - обратный клапан;

10 - сбросной резервуар.

Устройство для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе работает следующим образом.

Изготавливают подводящую 3 и приемную 4 компенсаторные вставки Z-образной формы. В приемную компенсаторную вставку 4 устанавливают регулятор давления 8, который настраивают на величину максимально допустимого рабочего давления на входе в насосный агрегат (не показан). Во внутреннюю полость демпфирующей муфты 5 помещают оконечные части подводящей 3 и приемной 4 компенсаторных вставок. Один конец демпфирующей муфты 5 жестко присоединяют к оконечной части подводящей компенсаторной вставки 3, а на другом ее конце закрепляют оконечную часть сильфона 6, противоположный конец которого закрепляют на оконечной части приемной компенсаторной вставки 4. К демпфирующей муфте 5 примерно на уровне места сопряжения оконечных частей подводящей 3 и приемной 4 компенсаторных вставок жестко присоединяют сбросную трубу 7, которую снабжают обратным клапаном 9, отрегулированным на заданную критичную величину превышения давления перекачиваемой среды. Подводящую 3 и приемную 4 компенсаторные вставки жестко присоединяют к концам соответственно подводящего 1 и приемного 2 участков магистрального трубопровода, а противоположный конец сбросной трубы 7 присоединяют к сбросному резервуару 10. При этом, за счет равнопроходного сечения подводящей 3 и приемной 4 компенсаторных вставок, подводящего 1 и приемного 2 участков магистрального трубопровода, обеспечивается возможность выполнять очистку внутренней полости устройства для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе без его разборки, в рамках работ по очистке внутренней полости магистрального трубопровода в целом.

После возникновения недопустимого превышения давления перекачиваемой среды в подводящем участке магистрального трубопровода 1 оно передается во внутреннюю полость подводящей компенсаторной вставки 3 и приемной компенсаторной вставки 4, и под его воздействием одновременно срабатывает регулятор давления 8, происходит осевое перемещение оконечной части приемной компенсаторной вставки 4 во внутренней полости демпфирующей муфты 5, растяжение сильфона 6 и срабатывание обратного клапана 9. Рабочая среда с избыточным давлением по сбросной трубе 7 поступает в сбросной резервуар 10. После достижения давления рабочей среды допустимого значения одновременно происходит закрытие обратного клапана 9, полное открытие проходного сечения регулятора давления 8, и рабочая среда через внутренние полости приемной компенсаторной вставки 4 и присоединенного к ней приемного участка магистрального трубопровода 2 поступает в насосный агрегат (не показан). При этом подводящая 3 и приемная 4 компенсаторные вставки за счет жесткости своих конструкций переводят свои оконечные части, размещенные во внутренней полости демпфирующей муфты 5, в исходное положение.

При каждом повторном недопустимом превышении давления перекачиваемой среды перечисленные процессы повторяются.

Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения обеспечивается упрощение конструктивного исполнения устройства для сглаживания волн давления в магистральном трубопроводе, повышение надежности защиты насосных агрегатов магистрального трубопровода от воздействия недопустимого превышения давления перекачиваемой среды, технологичности и экономичности работ по его обслуживанию в процессе эксплуатации.