Результат интеллектуальной деятельности: Центрирующее устройство

Изобретение относится к области проведения ремонтных работ на аварийных участках магистрального трубопровода нефти и нефтепродуктов, расположенного на слабонесущих грунтах, и может применяться для центрирования труб перед сваркой встречных концов трубопровода при замене дефектного участка трубы.

При использовании центрирующего устройства решается задача выравнивания торца отреза ремонтируемого магистрального трубопровода с торцом другого отреза трубопровода или с торцом катушки.

Из уровня техники известен способ ремонта магистрального трубопровода (патент на изобретение RU 2298717 U1, опубл. 10.05.2007, МПК: F16L 1/00).

В способе осуществляют рытье котлована для высвобождения труб, вырезку дефектного участка, центрирование труб, разметку, установку и сварку ремонтной катушки с трубами трубопровода, поперечные стенки котлована располагают асимметрично относительно дефектного участка с образованием после его вырезки разноплечих труб: короткоплечей неподвижной и длинноплечей подвижной труб.

Центрирование труб производят регулированием положения длинноплечей трубы путем смещения ее в горизонтальной и вертикальной плоскостях до обеспечения соосности обеих труб. Наличие длинноплечей трубы облегчает регулирование ее положения относительно короткоплечей трубы за счет ее подвижности и возможности упругого деформирования относительно оси, что позволяет обеспечить точное центрирование труб.

Регулирование положения длинноплечей трубы осуществляют с помощью подъемного механизма (трубоукладчика). Трос трубоукладчика закрепляют на свободном конце длинноплечей трубы на расстоянии 0,5…1,5 м от ее конца. Затем перемещением стрелы трубоукладчика длинноплечую трубу смещают в горизонтальной и вертикальной плоскостях до достижения соосности труб.

Изобретение направлено на повышение точности центрирования труб и разметки стыков труб и ремонтной катушки, упрощение разметки и снижение трудоемкости разметочных и монтажных работ.

Недостатком способа является то, что для центрирования труб, подлежащих ремонту, требуется применение специальных грузоподъемных механизмов - например кранов-трубоукладчиков. Кроме того, при ремонте магистральных трубопроводов, расположенных на болотах, торфяниках, топях и т.п. центрирование труб с помощью кранов-трубоукладчиков затруднено из-за низкой несущей способности грунтов.

Известен также способ ремонта линейного участка трубопровода на слабонесущих грунтах (заявка на изобретение RU 2010113955 А, опубл. 20.10.2011, МПК: F16L 1/028).

Способ заключается в локализации аварийного участка, откачивании из него газа, вскрытии, вырезке дефектного участка трубопровода, установки на его место нового участка трубопровода, совмещение кромок и центрирование прилегающих участков трубопровода и нового участка с последующей сваркой.

Совмещение кромок и центрирование нового участка с прилегающими участками трубопровода осуществляют подъемом и опусканием концов последнего с помощью гидроцилиндров, смонтированных на траверсах, соединяющих две пары винтовых свай, установленных с каждой стороны заменяемого участка по краям трубопровода в дно траншеи в минеральный грунт.

Точность центрирования концов трубопровода с помощью гидроцилиндров может оказаться недостаточной из-за невозможности перемещения устройства в горизонтальной плоскости. Кроме того, центрирование сварных стыков осуществляется поочередно с каждой стороны участков трубопровода, что увеличивает продолжительность ремонта.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание центрирующего устройства для выравнивания трубных отрезов при ремонте участка магистрального трубопровода, расположенного на слабонесущих грунтах.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в увеличении точности центрирования встречных концов отрезов ремонтируемого трубопровода.

Техническая проблема решается, а указанный технический результат достигается за счет того, что центрирующее устройство содержит основание, соединенное с площадками и несущими стойками; узел для перемещения трубопровода в вертикальном направлении, установленный на основании и состоящий из двух домкратов, закрепленных упорами на опорном листе, и коромысел, установленных на домкратах и служащих опорами для силовых цепей; узел для перемещения трубопровода в горизонтальном направлении, установленный на основании и состоящий из рычажной лебедки и системы полиспаста, включающей два блока, один из которых подсоединен к отрезу трубопровода, а другой подсоединен к опорной балке, закрепленной на несущих стойках, при этом площадки зафиксированы на основании при помощи фиксаторов, а основание соединено с несущими стойками при помощи цепей; при этом соединение силовой цепи и коромысла выполнено в сборно-разборном исполнении с возможностью переустановки силовой цепи; при этом опорный лист имеет возможность перемещаться в горизонтальном направлении по направляющим, закрепленным на основании; при этом крепление блоков осуществлено с помощью строп.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:

- для настила площадки применен просечно-вытяжной лист ПВЛ, изготовленный из стали 09Г2С ГОСТ 19281-2014;

- в качестве домкратов использованы домкраты бутылочные грузоподъемностью 30 тс;

- в качестве строп применен строп текстильный петлевой СТП 10,0-3,0;

- в узле для перемещения трубопровода в горизонтальном направлении применена рычажная лебедка грузоподъемностью 4 тс.

Реализация изобретения подтверждается приведенными ниже чертежами, на которых на фиг. 1 показано центрирующее устройство (главный вид), на фиг. 2 - вид устройства сверху, на фиг. 3 - вид устройства слева.

На фигурах обозначено:

1 - площадка;

2 - основание;

3 - фиксатор;

4 - домкрат;

5 - опорный лист;

6 - упор;

7 - несущая стойка;

8 - цепь;

9 - коромысло;

10 - рычажная лебедка;

11 - блок;

12 - строп;

13 - опорная балка;

14 - силовая цепь;

15 - отрез трубопровода.

Центрирующее устройство (фиг. 1, 2, 3) состоит из основания 2, которое соединено с площадками 1 и несущими стойками 7.

Основание 2 представляет собой сварную стальную конструкцию, являющейся несущим элементом центрирующего устройства. На основании 2 установлен узел для перемещения трубопровода в вертикальном направлении и узел для перемещения трубопровода в горизонтальном направлении.

Узел для перемещения трубопровода в вертикальном направлении представляет собой два домкрата 4, закрепленных упорами 6 на опорном листе 5, который имеет возможность перемещаться в горизонтальном направлении по направляющим (на фигурах не показаны), закрепленным на основании 2. На домкраты установлены коромысла 9, служащие опорами для силовых цепей 14. Соединение силовой цепи 14, поднимающей отрез трубопровода 15, и коромысла 9 выполнено в сборно-разборном исполнении, что дает возможность переустанавливать силовую цепь. Возможность в процессе подъема последовательно, то есть сначала на одном домкрате, а потом, после кратковременной остановки подъема отреза трубопровода, на другом домкрате отсоединять и присоединять силовую цепь на коромысле позволяет производить перемещение отреза трубопровода на расстояние до одного метра в вертикальном направлении при ограниченном рабочем ходе штока домкрата.

Узел для перемещения трубопровода в горизонтальном направлении представляет собой систему полиспаста, состоящую из двух блоков 11, один из которых прикреплен к катушке или отрезу трубопроводу 15 с помощью стропа 12, другой прикреплен с помощью стропа 12 к опорной балке 13, закрепленной на несущих стойках 7. Перемещение обеспечивается натяжением троса рычажной лебедкой 10, заправленного в блоки 11.

В центрирующем устройстве используются две площадки 1, расположенные симметрично относительно продольной оси (фиг. 2), которые представляют собой сварные стальные конструкции, имеющие настил и ограждение. Для настила применен просечно-вытяжной лист (просечка) ПВЛ 406×635×2575 ТУ 36.26.11-5-89, изготовленный из стали 09Г2С ГОСТ 19281-2014.

Площадки 1 устанавливаются на основании 2 и служат для перемещения персонала, осуществляющего ремонтные работы на аварийных участках магистрального трубопровода нефти и нефтепродуктов. Основание 2 является несущим элементом, на котором крепятся остальные узлы и оборудование. Площадки 1 фиксируются на основании 2 при помощи фиксаторов 3. На основании 2 размещен опорный лист 5, имеющий возможность перемещаться на колесах (на фигурах не показаны) по направляющим, закрепленным на основании 2. На опорном листе 5 устанавливаются два домкрата 4 с фиксацией с помощью упоров 6. На домкраты 4 устанавливаются коромысла 9 для крепления силовой цепи 14. В качестве домкратов использованы домкраты бутылочные грузоподъемностью 30 тс, имеющие рабочий ход штока 180 мм.

Основание 2 с установленным на нем опорным листом 5 с домкратами и закрепленными площадками 1 монтируют на шесть несущих стоек 7, затем основанием 2 соединяют со стойками при помощи цепей 8.

На ограждение площадки 1 установлена рычажная лебедка 10, грузоподъемностью 4 тс с длиной троса 3 м, которая служит для перемещения катушки или отреза трубопровода 15 в горизонтальном направлении.

Перемещение в горизонтальном направлении обеспечивается рычажной лебедкой 10 через систему полиспаста, состоящего из двух блоков 11, один из которых скрепляется с опорной балкой 13, а другой - с катушкой или отрезом трубопровода 15. В узле для перемещения отреза трубопровода в горизонтальном направлении применена рычажная лебедка грузоподъемностью 4 тс.

Крепление блоков 11 осуществляется с помощью строп 14, в качестве которых применен строп текстильный петлевой СТП 10,0-3,0, изготовленный в соответствии с требованиями РД-24.СЗК.01-01 и ПБ-10-382-00, ТУ 3178-001-15186476-2010.

Работа устройства.

Для работы устройства на месте аварии трубопровода, расположенного на слабонесущих грунтах (болотах 2 и 3 типов, торфяниках, топях и т.п.), обустраивают ремонтный котлован. После обустройства ремонтного котлована вибропогружателем заглубляют в грунт шесть несущих стоек 6 над местом, где необходимо установить ремонтную катушку и состыковать встречные концы отрезов аварийного участка трубопровода.

Площадки 1 с помощью, например, манипулятора болотохода устанавливают на основании 2 и фиксируют при помощи фиксаторов 3. Домкраты 4, установленные на опорном листе 5, фиксируются при помощи упоров 6. Манипулятором устанавливают основание 2 с площадками 1 на несущие стойки 7 и фиксируют при помощи цепей 8.

Под отрез трубопровода 15 перекидывается силовая цепь 14, которая подтягивается и фиксируется на коромысле 9 первого домкрата 4, приведенного в крайнее нижнее положение. Производится подъем отреза трубопровода 15 домкратом 4 на высоту хода, при этом второй домкрат 4 находится в крайнем нижнем положении. По окончании подъема первым домкратом 4 переустанавливается силовая цепь 14 на втором домкрате, которая затем подтягивается и фиксируется на коромысле 9 второго домкрата 4. Производится подъем отреза трубопровода 15 вторым домкратом на высоту хода, при этом первый домкрат 4 переводится в крайнее нижнее положение. По окончании подъема вторым домкратом силовая цепь 14 на первом домкрате 4 подтягивается и фиксируется на коромысле 9. Подъем отреза трубопровода 15 на требуемую высоту производиться чередованием подъемов домкратов 4 и подтягиванием цепей на коромыслах. Это дает возможность осуществлять подъем отреза трубопровода на расстояние до одного метра в вертикальном направлении при рабочем ходе штока домкрата 180 мм.

Перемещение в горизонтальной плоскости осуществляется за счет работы рычажной лебедки.

Для центрирования конца торца отреза трубопровода 15 с торцом другого отреза трубопровода в горизонтальном направлении необходимо:

- закрепить один блок 11 с опорной балкой 13 несущей стойки 7, а другой блок 11 - с отрезом трубопровода 15 с помощью стропа 12;

- стальной канат рычажной лебедки 10 намотать на барабаны блоков 11;

- производить перемещение отреза трубопровода 15 и с помощью рычажной лебедки 10 до совмещения встречных торцов отрезов трубопровода аварийного участка.

Кроме центровки торцов центрирующее устройство обеспечивает возможность длительной фиксации отреза трубопровода для проведения сварочных работ.

Заявляемое центрирующее устройство, предназначенное для ремонта участков магистрального трубопровода на слабонесущих грунтах, прошло опытную проверку в полевых условиях, где была подтверждена высокая точность центрирования встречных концов отрезов ремонтируемого трубопровода.