устройство для гашения гидравлических ударов в трубопроводе

Формула изобретения

1. Устройство для гашения гидравлических ударов в трубопроводе, включающее участок магистрального трубопровода, обводные трубы и запорный орган, отличающееся тем, что участок магистрального трубопровода по концам снабжен конически-цилиндрическими раструбами с фланцами, к которым прикреплены патрубки с фланцами, концевые участки которых размещены в раструбах и снабжены глухими коническими наконечниками и выполнены по периметру с продольными окнами, перекрытыми с наружной стороны гибкими запорными органами; раструбы и патрубки образуют между собой кольцевые пространства, одно из них со стороны входа в устройство сообщается с обводными трубами через радиальные окна во фланце патрубка и с участком магистрального трубопровода , а другое - со стороны выхода с участком магистрального трубопровода и магистральным трубопроводом, а полость обводных труб со стороны выхода из устройства сообщается с внутренним пространством патрубка на выходе через полые муфты.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оси продольных окон в патрубках и оси обводных труб на концевых участках со стороны выхода из устройства наклонены к оси устройства в направлении движения жидкости под острым углом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вспомогательному оборудованию для трубопроводных сетей, а именно к устройствам для гашения пульсации давления в трубопроводах системы ППД, и может быть использовано в трубопроводных системах водоснабжения и мелиорации.

Известно устройство для гашения гидравлического удара в трубопроводе, содержащее верхнюю и нижнюю камеры, разделенные диафрагмами па три полости, причем две полости соединены байпасной линией. Кроме того, оно в верхней камере снабжено подпружиненным запорным элементом, расположенным на диафрагме (1).

К недостаткам данной конструкции относятся:

- недостаточная защищенность окружающей среды от загрязнения при транспортировке по трубам пластовой жидкости с большим солесодержанием из-за слива ее на землю как при срабатывании устройства, так и при прорыве диафрагмы;

- ограниченность применения по разности давления между нагнетательной и сливной полостями (в системах ППД эта разница составляет 70-150 ат, обусловленная прочностью и размерами мембран).

Известно также устройство, содержащее запорный клапан, установленный в магистральном трубопроводе, возвратные трубопроводы, входные патрубки которых расположены перед запорным клапаном, а выходные - соединены с магистральным трубопроводом (2).

К недостаткам устройства относятся:

- трудоемкость изготовления возвратных трубопроводов с входными и выходными патрубками, расположенными на значительном расстоянии друг от друга, с площадями поперечного сечения, увеличивающимися в направлении запорного клапана;

- недостаточная степень снижения гидроудара при повышенных давлениях нагнетания и больших диаметрах магистральных трубопроводов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее тормозной элемент, выполненный в виде струйного насоса, обводной трубопровод, дроссельную заслонку, кинематически связанную с запорным органом через шарнирно-рычажной механизм и участок магистрального трубопровода (3).

К основным недостаткам данного устройства относятся:

- недостаточная защищенность магистрального трубопровода от разрыва при повышенных давлениях нагнетания (70-200 кгс/см²);

- сложность конструкции, обусловленная наличием в ней поворотного клапана, дроссельной заслонки, шарнирно-рычажного механизма струйного сопла и тормозного элемента.

Задачей изобретения является создание устройства упрощенной конструкции, которое бы обеспечивало гарантированную защиту магистрального трубопровода от порывов при повышенных давлениях нагнетания и от загрязнения окружающей среды.

Указанная задача решается описываемым устройством для гашения гидравлических ударов в трубопроводе, включающим участок магистрального трубопровода, обводные трубы и запорный орган.

Новым является то, что участок магистрального трубопровода по концам снабжен конически-цилиндрическими раструбами с фланцами, к которым прикреплены патрубки с фланцами, концевые участки которых размещены в раструбах и снабжены глухими коническими наконечниками и выполнены по периметру с продольными окнами, перекрытыми с наружной стороны гибкими запорными органами; раструбы и патрубки образуют между собой кольцевые пространства, причем одно из них со стороны входа в устройство сообщается с обводными трубами через радиальные окна во фланце патрубка и с участком магистрального трубопровода, а другое - со стороны выхода с участком магистрального трубопровода и магистральным трубопроводом, а полость обводных труб со стороны выхода из устройства сообщается с внутренним пространством патрубка на выходе через полые муфты.

Новым является также то, что оси продольных окон в патрубках и оси обводных труб на концевых участках со стороны выхода из устройства наклонены к оси устройства в направлении движения жидкости под острым углом.

На фиг.1 изображена принципиальная схема водоподачи и закачки воды в нефтяные пласты с применением предлагаемого устройства.

На фиг. 2 - продольный разрез предлагаемого устройства для гашения гидравлических ударов в трубопроводе.

Устройство входит в систему водоподачи и закачки ее в нефтяные пласты и состоит из участка магистрального трубопровода 1 (фиг.2), который по концам снабжен конически-цилиндрическими раструбами 2 и 3 с фланцами 4 и 5, внутри которых установлены патрубки 6 и 7 с фланцами 8 и 9. Концы патрубков, свободные от фланцев, обращены друг к другу и снабжены глухими коническими наконечниками 10 и 11 и выполнены по периметру с продольными окнами 12 и 13, перекрытыми с наружной стороны гибкими запорными органами 14 и 15. Раструбы 2 и 3 и патрубки 6 и 7 образуют между собой кольцевые пространства 16 и 17, причем первое из них сообщается с обводными трубами 18 через радиальные окна 19 во фланце 4 и с участком магистрального трубопровода 1. Кольцевое пространство 17 сообщается с магистральным трубопроводом. Конец обводной трубы 18 со стороны выхода из устройства сообщается с внутренним пространством патрубка 7 через полые муфты 20. Обводные трубы присоединены к устройству с помощью фланцев 21 и 22. Оси продольных окон 12 и 13 и оси обводных труб 18 на концевых участках со стороны выхода из устройства наклонены к оси устройства в направлении движения жидкости под острым углом.

Система водоподачи и закачки воды в пласт состоит из накопительной емкости 23 (фиг.1) насоса 24 низкого давления, устройств для гашения гидравлических ударов 25, насосов высокого давления 26, штуцеров 27, скважин 28, всасывающего трубопровода 29, магистрального низконапорного трубопровода 30 и магистрального высоконапорного трубопровода 31.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Из накопительной емкости 23 (фиг. 1) по всасывающему трубопроводу 29 вода подается насосом низкого давления 24 в магистральный низконапорный трубопровод 30. Из него она направляется в полость "а" (фиг. 2) и, открывая гибкий запорный орган 14, направляется дальше в полость "б" и далее в полость "в" магистрального низконапорного трубопровода 30. В дальнейшем она направляется в полости насосов высокого давления 26, проходит через устройства для гашения гидравлических ударов 25, штуцеры 27 и направляется в скважины 28. При остановке одного из насосов высокого давления 26 масса жидкости, находящаяся в магистральном высоконапорном трубопроводе 31, по инерции медленно двигается вперед. При этом масса жидкости, расположенная ближе к насосу высокого давления 26, имеет более замедленное движение, чем масса, расположенная ближе к скважине 28. За короткий промежуток времени после остановки насоса высокого давления 26 жидкость прекращает свое движение вперед. В этот момент она представляет собой как бы сжатую пружину, приведенную в это состояние давлением пласта, упругими силами трубопровода и т.п. Эта сила создает волновой импульс, направленный в сторону насоса высокого давления 26, который достигнув полости "в" (фиг.2) устройства для гашения гидравлических ударов 25 направляется в полость "б" магистрального участка 1 магистрального высоконапорного трубопровода 31. Из последней волна-импульс направляется в полость "г" обводных труб 18 и оттуда в полость "д". Далее волна-импульс, открыв гибкий запорный орган 15, направляется в полость "б". Таким образом, волна-импульс попадает в замкнутую, круговую систему, где постепенно ее сила затухает. Это сопровождается небольшим повышением давления, не представляющим опасности для магистрального трубопровода.

При остановке насоса низкого давления 24 автоматически останавливаются насосы высокого давления 26. Гашение гидравлического удара в магистральном низконапорном трубопроводе 30 происходит аналогичным образом как и в магистральном высоконапорном трубопроводе 31 по вышеописанной схеме.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства достигается благодаря тому, что импульс-волна, возникшая в гидравлической системе, и направленная в сторону насоса, в свою очередь направляется в ловушку, представляющую замкнутый канал, где сила импульса постепенно затухает не вызывая резкого повышения давления в системе. Устройство простое по конструкции, оно содержит минимальное количество подвижных узлов и деталей.

Источники информации

1. А.С. N 773376, МПК F 16 L 55/02, F 16 К 47/02, 1980.

2. А.С. N 1298474, МПК F 16 L 55/02, 1987.

3. А.С. N 1536152, МПК F 16 L 55/02, F 16 К 47/02, 1990 (прототип).