Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПУСКА ГАЗОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к трубопроводному арматуростроению, в частности к транспортировке нефти по магистральным нефтепроводам, и предназначено для выпуска газовоздушной среды (ГВС) при заполнении и эксплуатации нефтепровода и впуска воздуха при сливе нефти из нефтепровода.

Известны так называемые вантузы, применяемые для автоматического удаления воздуха из повышенных точек трубопроводов. Обычно вантуз (авт. свид. №754151, 1980, БИ №29) состоит из цилиндрического корпуса с верхним и нижним фланцами, к верхнему фланцу крепится крышка с центральным отверстием для выпуска воздуха. Внутри корпуса расположен поплавок, диаметр которого немного меньше цилиндрической части корпуса, воздух из трубопровода проходит вокруг поплавка и выходит через отверстие в крышке. При заполнении вантуза водой поплавок поднимается и перекрывает отверстие диаметром от 2 до 5 мм в крышке. Недостатком их является недостаточная пропускная способность, диаметр отверстия для выпуска воздуха обычно составляет 0,05-0,1 от диаметра поплавка, при большем диаметре отверстия усилие поджатия поплавка от давления среды может быть больше веса поплавка и поплавок не опустится после заполнения вантуза очередной воздушной пробкой.

Большой пропускной способностью обладают воздушные вантузы фирмы Hawle (см. информацию OOO «СЕВКОМ» на www.sevkom.ru, e-mail: info@sevkom.ru). В базисном (основном) вантузе в крышке имеется выпускное отверстие диаметром 0,65-0,8 диаметра поплавка и пропускная способность вантуза при заполнении трубопровода больше в 15-30 раз. К крышке присоединен обычный вантуз с малым диаметром выходного отверстия, через который происходит выпуск воздуха в рабочем режиме, когда базисный вантуз закрыт. Недостатком является то, что в рабочем режиме из-за малой пропускной способности воздушные пробки не полностью удаляются через вантуз и увлекаются потоком среды по трубопроводу, что приводит к уменьшению пропускной способности и возникновению гидравлических ударов.

Большей пропускной способностью в рабочем режиме обладают комбинированные воздушные клапаны высокого давления фирмы A.R.I. FLOW CONTROL ACCESSORIES типа D-012 (см. информацию на http://www.arivalves.com/D-012_D-014.htm), где к базисному (основному) вантузу с диаметром выпускного отверстия большой площади присоединен в крышке автоматический клапан (вантуз), состоящий из корпуса с крышкой и поплавка с рычагом. Рычаг имеет резиновый уплотнительный элемент, который перекрывает выпускное отверстие в крышке при подъеме поплавка. За счет рычага площадь выпускного отверстия увеличена до 15 мм² при рабочем давлении до 16 кгс/см² и выпуск воздуха до 200 м³/ч. Однако и такой величины выпуска после срабатывания (закрытия) основного вантуза недостаточно при заполнении и эксплуатации магистральных нефтепроводов.

Диаметр магистральных трубопроводов составляет 0,5-1,2 м, скорость заполнения (движения нефти по трубопроводу) около 1-2 м/с, на многокилометровой магистрали могут выделиться воздух и другие, растворенные в нефти газы объемом (объем газовоздушной пробки) до 2-5 м³. Поэтому расход (скорость выпуска) газовоздушной смеси устройством и после заполнения данного участка нефтепровода должен быть около 1-2 м³/с.

Таким образом, задачей данного изобретения является обеспечение возможности повторных выпусков ГВС после срабатывания (заполнения данного участка нефтепровода) в больших объемах.

При рабочем режиме нефть по магистральному нефтепроводу перекачивается под давлением до 2,0 МПа, что резко увеличивает скорость выпуска ГВС и может привести к возникновению реактивной силы, способной повредить соединение вантуза с трубопроводом.

Возможность в рабочем режиме нефтепровода ограничения скорости выпуска ГВС (уменьшение реактивной силы) является дополнительной задачей данного изобретения.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в устройстве для выпуска газовоздушной среды, содержащем цилиндрический корпус с входным нижним фланцем и боковым выходным фланцем, поплавок с направляющими элементами, установленную сверху в корпусе вставку с цилиндрическим основным проходным отверстием с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе отверстия и боковым выходным отверстием, поджатую к корпусу крышкой с уплотнительными кольцами, прикрепленный к поплавку рычаг, при этом к верхней части поплавка прикреплена уплотняющая полусфера с уравнительным клапаном (клапаном, выравнивающим давление) в центре, образующая с уплотнительным кольцом на нижнем коническом скосе проходного отверстия вставки основной затвор, во вставке установлен поршень с уплотняющим кольцом, отжимаемый пружиной от уплотнительного кольца в верхней части проходного отверстия вставки и образующий при опускании дублирующий затвор, рычаг упирается в шток распределительного (пилотного) клапана, расположенного снаружи корпуса заявленного устройства, поршневая полость через распределительный клапан связана с выходной полостью или (при срабатывании распределительного клапана) с поплавковой полостью, полость в проходном отверстии при закрытых основном и дублирующем затворах связана через уравнительный клапан и выполненные отверстия в полусфере с поплавковой полостью, а также дублирующий затвор может быть снабжен ручным приводом, состоящим, в частности, из шпинделя, рукоятки, резьбовой втулки и сальниковых колец.

На фиг.1 изображено устройство для выпуска газовоздушной среды, общий вид; на фиг.2 - вариант с узлом ручного привода.

Устройство для выпуска ГВС содержит:

1 - корпус, 2 - входной фланец, 3 - выходной фланец, 4 - поплавок, 5 - направляющее ребро, 6 - стакан, 7 - уплотнительное кольцо, 8 - уплотнительное кольцо, 9 - уплотнительное кольцо, 10 - крышка, 11 - рычаг, 12 - шток, 13 - распределительный (пилотный) клапан, 14 - уплотняющая полусфера, 15 - уравнительный клапан, 16 - поршень, 17 - уплотнительное кольцо, 18 - пружина, 19 - уплотнительное кольцо, 20 - шток, 21 - шпиндель, 22 - рукоятка, 23 - резьбовая втулка, 24 - сальниковое кольцо.

А - поршневая полость, Б - выходная полость, В - поплавковая полость, Г - полость проходного отверстия.

Устройство работает следующим образом. При заполнении магистрального трубопровода нефтью устройство присоединяется к отводу через задвижку или шаровой кран, которая (который) после этого открывается. ГВС поступает во входной фланец 2, проходит между корпусом 1 и поплавком 4 и через проходное отверстие Г, выходную полость Б и выходной фланец 3 и поступает в систему с сепаратором и емкостью для утилизации возможных выбросов нефти, и через сепаратор сбрасывается в атмосферу.

При поступлении нефти в устройство поплавок 4 всплывает и упирается в уплотнительное кольцо 7, перекрывая проходное отверстие Г основного затвора, и сброс ГВС прекращается. Одновременно при подъеме поплавка рычаг 11 поворачивается, нажимает на шток 12 пилотного клапана 13 и поршневая полость А соединяется с поплавковой полостью В. ГВС поступает в поршневую полость А. Поршень 16 опускается и перекрывает проходное отверстие, образуя дублирующий затвор. При этом поршень нажимает на шток 20 уравнительного клапана 15, ГВС через отверстия в уплотняющей полусфере 14 и уравнительный клапан проникает в полость проходного отверстия Г, давления в полости Г и в поплавковой полости В уравниваются.

При дальнейшем заполнении магистрального трубопровода при прохождении газовоздушной пробки по магистральному трубопроводу ГВС заполняет поплавковую полость В, поплавок опускается, перестает нажимать на шток 12 пилотного клапана 13 и поршневая полость А соединяется с выходной полостью Б. Давление в поршневой полости А сбрасывается и пружина 18 отжимает поршень 16, открывая проходное отверстие Г.

При рабочем режиме магистрального трубопровода, когда давление может достигать величины 2,0 МПа, с помощью ручного привода, вращая шпиндель 21 рукояткой 22, уменьшают зазор в дублирующем затворе до 2…5 мм, ограничивая сброс ГВС до расчетного, пропускаемого сепаратором значения.

Расходные характеристики устройства в режиме заполнения магистрального трубопровода сравнимы с прототипом (воздушным клапаном высокого давления фирмы A.R.I. FLOW CONTROL ACCESSORIES типа D-012), расход по воздуху составляет около 2000 м³/час при перепаде давления 0,1 и бар и около 7000 м³/час при перепаде давления 0,4 бар.

При дальнейшем заполнении магистрального трубопровода давление может увеличиваться до 4 бар и расход по воздуху составит около 20000 м³/час, что в сто раз больше по сравнению с прототипом.

Таким образом, устройство для выпуска ГВС обеспечивает повторный выпуск ГВС после срабатывания (заполнения данного участка нефтепровода) и в рабочем режиме в больших объемах.