Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ТРУБОПРОВОДОВ НАДЗЕМНОЙ ПРОКЛАДКИ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА

Изобретение относится к области строительства трубопроводов и может быть использовано при обустройстве тепловой изоляции запорной арматуры (фланцев, задвижек, вентилей, и т.п.) магистральных и технологических предварительно теплоизолированных трубопроводов, предназначенных, преимущественно, для транспортировки нефти и нефтепродуктов в сложных климатических условиях (при отрицательных температурах).

Известны различные решения теплоизоляционных конструкций и способов тепловой изоляции запорной арматуры (в том числе шиберных задвижек).

В частности, известно изобретение «Теплоизоляционная конструкция» (патент на полезную модель RU 40433, опубликовано 10.09.2004, МПК F16L 59/00), в котором теплоизоляционная конструкция выполнена сборно-разборной и включает съемные сегменты скорлуп, скрепленные бандажами. Сегменты объединены в конструкцию, образующую теплоизоляционную оболочку вокруг трубопровода и состоящую из N секторов, объединенных между собой в диаметральном направлении в замок. Бандажи выполнены в виде стягивающих лент, закрепленных затяжным устройством, снабженным стопором.

Однако в данной конструкции не предусмотрен вариант быстрого съема отдельных сегментов. Для обеспечения доступа к отдельным элементам изолируемого оборудования для технического обслуживания и ремонта необходим демонтаж всей конструкции.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство теплоизоляции шиберной задвижки (патент на полезную модель RU 119843, опубликовано 27.08.2012, МПК F16L 59/00), содержащее сборно-разборную конструкцию, содержащую защитную оболочку, к внутренней поверхности которой прикреплен негорючий теплоизоляционный материал при помощи мастики. Стыки между разборными элементами конструкции уплотнены с помощью герметизирующих прокладок с обеспечением доступа к шиберной задвижке для ее технического обслуживания и ремонта. Конструкция теплоизоляции шиберной задвижки может состоять из двух или более частей, при этом ее форма (прямоугольное или фасонное исполнение) определяется с учетом формы и размеров шиберной задвижки, особенности конструкции, типа присоединения к трубопроводу (сварное, фланцевое) и способа установки. Защитная оболочка выполнена из тонколистовой оцинкованной стали. Крепление частей теплоизоляции производится при помощи металлических стяжек с замками, болтов с гайками, самонарезающих винтов. В конструкции присутствует несъемная часть теплоизоляции днища шиберной задвижки (монтируется в заводских условиях) и часть, состоящая из сборно-разборных элементов, которая монтируется в полевых условиях. В качестве материала теплоизоляции использовано вспененное стекло. Внутри защитной оболочки с теплоизоляцией установлены газоанализаторы и патрубки для продувки внутренней полости теплоизоляции перед демонтажем при повышенном содержании паров нефти по показаниям газоанализаторов.

Недостатком данного решения является более сложная конструкция тепловой изоляции шиберной задвижки, по сравнению с заявляемым решением, характеризующаяся большей трудоемкостью при ее монтаже и обслуживании шиберной задвижки в процессе эксплуатации трубопровода. Также существующая конструкция обладает повышенной хрупкостью теплоизоляционного слоя ввиду отсутствия механической защиты теплоизоляционного слоя из пеностекла.

Задачей изобретения является усовершенствование конструкции тепловой изоляции запорной арматуры (в частности, теплоизолированного короба для шиберной задвижки) для надземной прокладки в трассовых условиях, обеспечивающей возможность ее изготовления в заводских условиях, упрощение ее сборки в трассовых условиях и доступа к запорной арматуре в процессе эксплуатации трубопровода (в том числе для технического обслуживания и ремонта) при сохранении ее прочностных и теплопроводных характеристик.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, заключается в сокращении времени, затрачиваемого на монтаж (сборку) устройства тепловой изоляции запорной арматуры, а также на демонтаж отдельных блоков устройства для обеспечения доступа к элементам запорной арматуры для технического обслуживания и ремонта, при сохранении высоких эксплуатационных характеристик устройства. Это является особенно важным при проведении монтажных и ремонтно-технологических работ в условиях крайнего севера, где температура воздуха достигает до минус 60°C.

Технический результат достигается за счет оригинального конструктивного выполнения как всего заявляемого устройства тепловой изоляции запорной арматуры, так и отдельных его блоков (секций). Наличие легкосъемных секций обеспечивает проведение технического обслуживания запорной арматуры без полного демонтажа тепловой изоляции.

Поставленная задача решается тем, что устройство (теплоизолированный короб) для тепловой изоляции шиберной задвижки, расположенной на трубопроводе, содержит внешнюю защитную оболочку из оцинкованной стали с теплоизоляционным покрытием со стороны внутренней поверхности оболочки, выполненную сборно-разборной из секций, количество и конфигурация которых определяется исходя из геометрических параметров изолируемой задвижки, при этом часть секций выполнена из двух жестко соединенных между собой сегментов цилиндра, ориентированных во взаимно перпендикулярных направлениях, выполненных с возможностью установки секции одновременно на задвижке и на части трубопровода с заводской теплоизоляцией, прилегающей к задвижке, и снабжена ребрами жесткости в зоне жесткого соединения сегментов секции; секции снабжены герметизирующими амортизирующими прокладками из вспененного каучука (пенокаучука), обеспечивающими герметичность короба при его многократной сборке-разборке, и элементами замкового механизма, расположенными на наружной поверхности оболочек смежных секций с возможностью их соединения, а теплоизоляционное покрытие выполнено из блоков из вспененного стекла (пеностекла), установленных вплотную друг к другу, имеющих профиль, повторяющий профиль шиберной задвижки в месте установки на нее соответствующих сегментов, и закрепленных на внутренней поверхности защитной оболочки и между собой с помощью адгезива на битумной основе, при этом на поверхность блоков из вспененного стекла, со стороны контактирования с шиберной задвижкой нанесено покрытие для защиты упомянутых блоков от истирания.

В частном варианте осуществления изобретения количество секций, выполненных с возможностью установки одновременно на задвижке и на части трубопровода с заводской теплоизоляцией, прилегающей к задвижке, выбрано равным восьми, при этом сегменты секций представляют собой четверть цилиндра. Защитная оболочка на сегментах, предназначенных для размещения на трубопроводе, выполнена из оцинкованного листа с предварительно надсеченными и отогнутыми краями для жесткого закрепления упомянутых сегментов на сегментах, предназначенных для размещения на задвижке, посредством самонарезающих винтов. Надсечки для соединения сегментов секций, размещаемых на трубопроводе, с сегментами секций, размещаемых на задвижке, выполнены глубиной от 5 до 10 см.

В частном варианте выполнения ребро жесткости представляет собой металлическую пластину, например, треугольную, одно ребро которой приварено перпендикулярно к поверхности сегмента секции, предназначенного для размещения на трубопроводе, а второе - приварено перпендикулярно к поверхности сегмента секции, предназначенного для размещения на задвижке. При этом ребра жесткости установлены на расстоянии друг от друга не менее 20 см.

В качестве герметизирующих амортизирующих прокладок могут быть использованы прокладки из вспененного каучука марок K-Flex, Armaflex, в качестве адгезива на битумной основе для закрепления блоков из вспененного стекла (пеностекла) на внутренней поверхности защитной оболочки и между собой может быть использован битум марки ТехноНиколь, для защиты блоков вспененного стекла от истирания используют состав, включающий цемент на негорючей основе с армирующей стеклосеткой. В качестве блоков из вспененного стекла используют материал (пеностекло) толщиной не менее 100 мм, внешняя защитная оболочка из оцинкованной стали имеет толщину 0,8-1 мм. Секции для удобства их монтажа/демонтажа снабжены, по крайней мере, одной ручкой.

Поставленная задача также решается тем, что способ изготовления теплоизолированного короба для обустройства тепловой изоляции, расположенной на трубопроводе шиберной задвижки, включает определение количества секций, необходимого для теплоизоляции задвижки, изготовление защитной оболочки из оцинкованной стали для каждой секции, с последующим закреплением (приклеиванием) с помощью адгезива на битумной основе блоков из вспененного стекла (пеностекла) со стороны внутренней поверхности оболочки с образованием теплоизоляционного покрытия, нанесение на внутреннюю поверхность блоков из пеностекла покрытия для их защиты от истирания, после чего с торцевых сторон по всему периметру собранной секции приклеивают герметизирующие прокладки из вспененного каучука (пенокаучука), обеспечивающие герметичность конструкции при многократной сборке-разборке короба; при этом защитную оболочку из оцинкованной стали для части секций выполняют из двух сегментов цилиндра, ориентированных во взаимно перпендикулярных направлениях, выполненных с возможностью установки секции одновременно на задвижке и на части трубопровода с заводской теплоизоляцией, прилегающей к задвижке, сегменты жестко соединяют между собой, и в зоне соединения устанавливают ребра жесткости.

Заявляемому способу также присущи признаки, перечисленные при описании устройства, которые также могут быть применены при изготовлении короба.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вариант выполнения теплоизолированного короба для обустройства тепловой изоляции шиберной задвижки, на фиг. 2 - вариант крепления смежных секций теплоизолированного короба, на фиг. 3 - вариант выполнения съемной секции среднего яруса теплоизолированного короба, на фиг. 4 - вариант выполнения съемной секции верхнего/нижнего яруса теплоизолированного короба, на фиг. 5 - теплоизолированный короб в сборе.

Позициями на чертежах обозначены:

1. Шиберная задвижка,

2. Магистральные патрубки задвижки,

3. Защитная оболочка теплоизолированного короба,

4. Теплоизоляционное покрытие теплоизолированного короба,

5. Секции теплоизолированного короба (или защитной оболочки с теплоизоляционным покрытием со стороны внутренней поверхности оболочки),

6. Верхний ярус тепловой изоляции (секций),

7. Нижний ярус тепловой изоляции (секций),

8. Средний ярус тепловой изоляции (секций),

9. Боковая стенка теплоизолированного корпуса,

10. Торцевая стенка теплоизолированного корпуса,

11. Сегмент секции верхнего/нижнего ярусов, являющийся частью боковой стенки теплоизолированного корпуса,

12. Сегмент секции верхнего/нижнего ярусов, являющийся частью торцевой стенки теплоизолированного корпуса,

13. Сегмент секции среднего яруса, являющийся частью боковой стенки теплоизолированного корпуса (предназначенный для размещения на шиберной задвижке),

14. Сегмент секции среднего яруса, предназначенный для размещения на трубопроводе,

15. Ребро жесткости,

16. Блоки из вспененного стекла (пеностекла),

17. Герметизирующие амортизирующие прокладки из вспененного каучука (пенокаучука),

18. Замковый механизм,

19. Жесткое соединение сегментов секции защитной оболочки среднего яруса,

20. Крепежные элементы,

21. Ручка.

Используемая терминология.

Запорная арматура - арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды с определенной герметичностью.

Задвижка - промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный орган совершает возвратно-поступательное движение, перемещаясь перпендикулярно оси потока рабочей среды.

Задвижка шиберная - параллельная задвижка, у которой запирающий элемент выполнен в форме шибера.

Антикоррозионная защита - комплекс работ, включающий подготовку стальной поверхности, подлежащей антикоррозионной защите, нанесение и отверждение лакокрасочных материалов, контроль качества и т.д.

Антикоррозионное покрытие - система последовательно нанесенных и адгезионно связанных слоев лакокрасочных материалов.

Вспененное стекло (пеностекло) - теплоизоляционный материал, состоящий полностью из неорганического вещества без связующего со структурой пены, получаемый спеканием тонкоизмельченного стеклянного порошка и газообразователя.

Устройство теплоизоляции шиберной задвижки 1 выполнено в виде теплоизолированного короба, который представляет собой защитную оболочку 3 из оцинкованной стали (металлический кожух) с теплоизоляционным покрытием 4 со стороны внутренней поверхности оболочки. При этом короб выполнен сборно-разборным из секций, количество и конфигурация которых подбирается с учетом геометрических размеров запорной арматуры, особенностей ее конструкции, типа присоединения к трубопроводу (сварное, фланцевое) и способа установки (на фундаменте, без фундамента). Далее подробное описание изобретения представлено на примере обустройства тепловой изоляции расположенной на трубопроводе шиберной задвижки 1 (см. фиг. 1).

В частности, для теплоизоляции шиберной задвижки 1 теплоизолированный короб (в сборе, см. фиг. 1, 4) имеет первую цилиндрическую часть, ориентированную вертикально, предназначенную для тепловой изоляции непосредственно шиберной задвижки, и сопряженные с ней вторую и третью цилиндрические части, ориентированные горизонтально, предназначенные для тепловой изоляции магистральных патрубков 2 задвижки 1 и расположенные с противоположных сторон от вертикальной части.

Для указанной конструкции шиберной задвижки оптимальным является выполнение теплоизолированного короба из шестнадцати съемных секций 5, восемь из которых предназначены для установки (по четыре секции) на верхнюю и нижнюю части шиберной задвижки (образующие нижний 7 и верхний 6 ярусы тепловой изоляции), а остальные восемь - на центральную часть шиберной задвижки (образуют средний ярус 8 тепловой изоляции).

Секции, предназначенные для верхнего 6 и нижнего 7 ярусов, выполнены из жестко соединенных между собой двух сегментов 11 и 12, один из которых - 11, является частью боковой стенки 9 теплоизолированного короба и выполнен в форме четверть цилиндра, а второй сегмент 12, соединенный (сопряженный) с первым сегментом по линии окружности, является частью торцевой стенки 10 теплоизолированного короба и выполнен в виде углового сегмента с технологической выемкой под выступающие части шиберной задвижки (см. фиг. 4).

Средний ярус 8 образован из восьми секций 5, размещенных в два ряда (см. фиг. 5). Секции 5 среднего яруса 8 выполнены из двух жестко соединенных между собой сегментов 13 и 14, каждый из которых представляет собой четверть цилиндра (см. фиг. 3). При этом сегменты 13 и 14 ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях, обеспечивающих их установку одновременно на задвижке (сегмент 13) и на части трубопровода (сегмент 14) с заводской теплоизоляцией, прилегающей к задвижке. Таким образом, один сегмент 13 является частью боковой стенки теплоизолированного короба (т.е. предназначен для размещения на задвижке), а второй, 14, предназначен для размещения на трубопроводе с заводской теплоизоляцией (в т.ч. магистральных патрубков 2).

Секции 5 среднего яруса 8 снабжены ребрами жесткости 15, установленными в зоне сопряжения (соединения) сегментов секции. В частном варианте исполнения ребро жесткости 15 представляет собой треугольную металлическую пластину, одно ребро которой приварено перпендикулярно к поверхности сегмента 14, предназначенного для размещения на трубопроводе, а второе - приварено перпендикулярно к поверхности сегмента 13, предназначенного для размещения на задвижке. Ребра жесткости установлены на расстоянии друг от друга не менее 20 см.

Теплоизоляционное покрытие 4 выполнено из блоков из вспененного стекла (пеностекла) 16, установленных вплотную друг к другу, имеющих конфигурацию (форму), повторяющую конфигурацию (форму) поверхности задвижки в месте установки соответствующих сегментов, и закрепленных на внутренней поверхности защитной оболочки и между собой с помощью адгезива на битумной основе, например, марки ТехноНиколь. Для выполнения теплоизоляционного покрытия короба, предназначенного для теплоизоляции шиберной задвижки, установленной на трубопроводе в условиях крайнего севера (с температурой воздуха до минус 60°C), рекомендуется использовать вспененное стекло с техническими характеристиками, представленными в Таблице 1.

Толщина теплоизоляционного покрытия (толщина блоков из пеностекла) определяется путем теплотехнического расчета, выполняемого индивидуально для каждого участка строительства.

На поверхность блоков из пеностекла, контактирующих с шиберной задвижкой, нанесено защитное покрытие на основе негорючего гипсового цемента, защищающего пеностекло от механических воздействий.

Секции снабжены герметизирующими амортизирующими прокладками 17 из вспененного каучука (пенокаучука), обеспечивающими герметичность конструкции при многократной сборке-разборке короба, и элементами замкового механизма 18, расположенными на наружной поверхности оболочек смежных соединяемых секций. В частности, замковый механизм может быть выполнен в виде металлических стяжек с замками, при этом металлическая стяжка расположена на одной секции, а замок от механической стяжки - на смежной секции (см. фиг. 2).

Конструкцию короба (все ее секции) изготавливают в заводских условиях, а монтаж изготовленных секций на шиберную задвижку осуществляют на месте (в полевых условиях) (см. фиг. 5). Материал выполнения защитной оболочки - тонколистовая оцинкованная сталь толщиной 1,0 мм, обеспечивает защиту теплоизоляционного покрытия от воздействия окружающей среды и механических повреждений при монтаже и эксплуатации.

Применение предложенного теплоизолированного короба обеспечивает теплоизоляцию шиберной задвижки с использованием пожаробезопасных материалов с обеспечением доступа для ее технического обслуживания и ремонта.

Способ изготовления теплоизолированного короба для обустройства тепловой изоляции, расположенной на трубопроводе шиберной задвижки, включает следующие операции. Сначала определяют количество секций (в т.ч. формы и размеры), необходимое для теплоизоляции задвижки. Для каждой секции изготавливают блоки из вспененного стекла с профилем, повторяющим профиль задвижки в месте установки секции. Внешнюю защитную оболочку для каждой секции изготавливают из оцинкованного листа, который раскраивают под соответствующие размеры секции (блоков из пеностекла в сборе для каждой секции), затем на внешнюю защитную оболочку приклеивают блоки из пеностекла с помощью адгезива на битумной основе. После чего на внутреннюю поверхность блоков со стороны контактирования их с поверхностью шиберной задвижки наносят защитное покрытие от истирания блоков. С торцевых сторон полученных секций по всему периметру приклеивают герметизирующие прокладки из вспененного каучука (пенокаучука), например, марок К-Flex, Armaflex, обеспечивающие герметичность конструкции при многократной сборке-разборке короба.

Способ тепловой изоляции шиберной задвижки, расположенной на трубопроводе, включает сборку теплоизолированного короба, выполненного сборно-разборным из секций (как описано выше), и закрепление секций посредством металлических замков.