Хозрасчетный творческий центр Уфимского авиационного института (RU)
Приоритеты:
подача заявки: 2002-05-06
публикация патента: 27.05.2004
Группа изобретений относится к области машиностроения и может быть использована в строительстве и ремонте магистральных трубопроводов. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства, снижение количества воды, поступающей в полость магистрального трубопровода, снижение энергозатрат процесса подвода воды и повышение информативности устройства. Способ включает введение в полость магистрального трубопровода очистного устройства, подачу паровоздушной смеси с температурой tc, полученной путем впрыска воды в сжатый воздух с температурой tв и давлением Рc, посредством которой приводят в движение очистное устройство, измеряют расход сжатого воздуха, при температуре tв=300-380С и давлении Рс=0,8-1,3 МПа, определяют расход воды, необходимый для получения сжатого воздуха со 100% относительной влажностью на входе в магистральный трубопровод, впрыскивают ее в сжатый воздух, охлаждают его, дальнейшее охлаждение паровоздушной смеси до температуры tc=80-90С осуществляют в рекуперативном теплообменнике. Устройство для осуществления способа содержит газотурбинный двигатель, патрубки отбора сжатого воздуха за компрессором газотурбинного двигателя, коллектор сбора сжатого воздуха, измерители температуры и давления паровоздушной смеси, первую, вторую, третью запорно-регулирующие арматуры, устройство для впрыска воды в сжатый воздух, трубопровод с очистными устройствами, при этом устройство имеет фильтр забора воды, связанный, во-первых, с насосом низкого давления, который через четвертую запорно-регулирующую арматуру подсоединен к рекуперативному теплообменнику, во-вторых, с насосом высокого давления, который через пятую запорно-регулирующую арматуру подсоединен к расходомеру воды и далее к устройству для впрыска воды в сжатый воздух, при этом на выходе из коллектора сбора воздуха установлены расходомер сжатого воздуха, а также измерители температуры и давления сжатого воздуха. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
1. Способ очистки полости магистрального трубопровода, заключающийся во введении в полость магистрального трубопровода очистного устройства, подаче паровоздушной смеси с температурой tc, полученной путем впрыска воды в сжатый воздух с температурой tв и давлением Рс, посредством которой приводят в движение очистное устройство, отличающийся тем, что измеряют расход сжатого воздуха, определяют расход воды, необходимый для получения сжатого воздуха со 100% относительной влажностью на входе в магистральный трубопровод, впрыскивают ее в сжатый воздух с температурой tв=(300-380)С и давлением Рс=(0,8-1,3) МПа, охлаждают его, дальнейшее охлаждение паровоздушной смеси до температуры tc=(80-90)C осуществляют в рекуперативном теплообменнике.2. Устройство для очистки полости магистрального трубопровода, содержащее газотурбинный двигатель, патрубки отбора сжатого воздуха за компрессором газотурбинного двигателя, коллектор сбора сжатого воздуха, измерители температуры и давления паровоздушной смеси, первую, вторую, третью запорно-регулирующие арматуры, устройство для впрыска воды в сжатый воздух, трубопровод с очистными устройствами, отличающееся тем, что устройство имеет фильтр забора воды, связанный, во-первых, с насосом низкого давления, который через четвертую запорно-регулирующую арматуру подсоединен к рекуперативному теплообменнику, во-вторых, с насосом высокого давления, который через пятую запорно-регулирующую арматуру подсоединен к расходомеру воды и далее к устройству для впрыска воды в сжатый воздух, при этом на выходе из коллектора сбора воздуха установлены расходомер сжатого воздуха, а также измерители температуры и давления сжатого воздуха.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в строительстве и ремонте магистральных трубопроводов.Известен способ очистки полости трубопроводов, заключающийся в механическом воздействии на очищаемую поверхность с последующей промывкой трубопровода моющим раствором [А.с. СССР N 248427, кл. С 23 G 5/00,1968].Однако известный способ не обеспечивает качественной очистки из-за недостаточного выноса загрязнений.Известен способ конвертирования двух авиационных газотурбинных двигателей в компрессорную установку, заключающийся в демонтаже у одного из них камеры сгорания, установке вместо нее разделительной перегородки и подключении выхода из компрессора к потребителю, подсоединении выхода второго двигателя к входу турбины первого двигателя, при этом демонтируют часть ступеней компрессора первого двигателя, и подключают его вход к выходу вентиляторного контура [А.с. СССР N 1726812, МКИ5 F 02 С 6/08, 1992].Недостатком описанного способа является трудоемкость его осуществления, обусловленная сложностью конвертирования, громоздкостью конструкции.Известна также установка, реализующая способ [А.с. N 265513, G 01 М 15/00, 1956 опубл. 1970] конвертирования двух авиационных газотурбинных двигателей в компрессорную установку, заключающийся в демонтаже у одного из них камеры сгорания, установлении вместо нее разделительной перегородки и подключении выхода из компрессора к потребителю, подсоединении выхода второго двигателя к входу турбины первого двигателя.Недостатком аналога - устройства является сложность конвертирования, большие трудозатраты и повышение стоимости установки при конвертировании двух газотурбинных двигателей в компрессорную установку. Кроме того, устройство впрыска воды расположено после турбины, т.е. воду используют для регулирования температуры воздуха после компрессора.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ очистки полости трубопроводов, заключающийся в механическом воздействии на очищаемую поверхность путем ввода в полость трубопровода очистных устройств, подаче паровоздушной смеси с температурой 60-80С, полученную путем впрыска воды в сжатый воздух с температурой 300-360С и давлением 1,0-1,2 МПа, который и приводят в движение очистные устройства [пат. РФ №2149069, кл. В 08 В 9/04, 9/053, 5/00, 1998, 10 с.].Недостатком прототипа способа является значительное количество воды, требуемого для получения на входе в трубопровод смеси с необходимыми параметрами.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является решение, в котором описана реализующая способ очистки полости установка, содержащая авиационный газотурбинный двигатель, патрубки отбора сжатого воздуха за компрессором, коллектор сбора сжатого воздуха, измерители температуры и давления паровоздушной смеси, первую, вторую, третью запорно-регулирующую арматуру, устройство для впрыска воды в сжатый воздух, трубопровод с очистными устройствами [пат. РФ №2149069, кл. В 08 В 9/04, 9/053, 5/00, 1998, 10 с.].Недостатком ближайшего аналога является повышенная энергоемкость процесса подвода воды, обусловленная тем, что приходится значительное количество воды сжимать до давления на входе в устройство для впрыска воды в сжатый воздух, а также недостаточная информация о процессе работы установки.Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства, снижение количества воды, поступающей в полость магистрального трубопровода, снижение энергозатрат процесса подвода воды и повышение информативности устройства.Технический результат достигается тем, что в способе очистки полости магистрального трубопровода, заключающемся во введении в полость магистрального трубопровода очистного устройства, подаче паровоздушной смеси с температурой tc, полученной путем впрыска воды в сжатый воздух с температурой tв и давлением Рв, посредством которой приводят в движение очистное устройство, в отличие от прототипа измеряют расход сжатого воздуха, при температуре tв=300-380С и давлении Рв=0,8-1,3 МПа, определяют расход воды, необходимый для получения сжатого воздуха со 100% относительной влажностью на входе в магистральный трубопровод, впрыскивают ее в сжатый воздух, охлаждают его, дальнейшее охлаждение паровоздушной смеси до температуры tc=80-90С осуществляют в рекуперативном теплообменнике.Технический результат достигается также тем, что устройство для очистки полости магистрального трубопровода, содержащее газотурбинный двигатель, патрубки отбора сжатого воздуха за компрессором газотурбинного двигателя, коллектор сбора сжатого воздуха, измерители температуры и давления паровоздушной смеси, первую, вторую, третью запорно-регулирующие арматуры, устройство для впрыска воды в сжатый воздух, трубопровод с очистными устройствами, в отличие от прототипа устройство имеет фильтр забора воды, связанный, во-первых, с насосом низкого давления, который через четвертую запорно-регулирующую арматуру подсоединен к рекуперативному теплообменнику, во-вторых, с насосом высокого давления, который через пятую запорно-регулирующую арматуру подсоединен к расходомеру воды и далее к устройству для впрыска воды в сжатый воздух, при этом на выходе из коллектора сбора воздуха установлены расходомер сжатого воздуха, а также измерители температуры и давления сжатого воздуха.Пример конкретной реализации способа.Готовят полость участка магистрального трубопровода, вводят очистные устройства, запускают газотурбинный двигатель и выводят на рабочий режим, при котором в коллекторе сбора сжатого воздуха температура tв=300-380С и давление Рв=0,8-1,3 МПа, измеряют расход сжатого воздуха, определяют расход воды, необходимый для получения сжатого воздуха со 100% относительной влажностью на входе в магистральный трубопровод по формуле где d - влагосодержание воздуха;1,2 - индексы для входа в газотурбинный двигатель и для входа в полость магистрального трубопровода; - относительная влажность;Ps - максимально возможное парциальное давление водяного пара при данной температуре;Р - давление паровоздушной смеси,впрыскивают воду в сжатый воздух и охлаждают его. Дальнейшее охлаждение паровоздушной смеси до температуры tc=80-90С осуществляют в рекуперативном теплообменнике, после которого паровоздушная смесь поступает в полость магистрального трубопровода и происходит движение очистных устройств.Существо устройства поясняется чертежом.На чертеже изображена схема устройства для очистки магистральных трубопроводов.Устройство содержит газотурбинный двигатель 1, присоединенные к выходу из компрессора газотурбинного двигателя 1 патрубки отбора сжатого воздуха 2, которые связаны с коллектором сбора сжатого воздуха 3. К коллектору сбора сжатого воздуха 3 присоединен расходомер сжатого воздуха 4 с измерителями температуры 5 и давления 6 сжатого воздуха, к которому через первую запорно-регулирующую арматуру 7 подключено устройство для впрыска воды в сжатый воздух 8. Выход устройства для впрыска воды в сжатый воздух 8 связан с рекуперативным теплообменником 9. Выходной фланец рекуперативного теплообменника 9 для паровоздушной смеси связан через гибкий металлорукав 10 с обратным клапаном 11, перед которым установлен измеритель температуры 12 паровоздушной смеси. За обратным клапаном 11 через боковой отвод присоединена вторая запорно-регулирующая арматура 13 с патрубком сброса сжатого воздуха 14. Также за обратным клапаном 11 установлена третья запорно-регулирующая арматура 15, выход которой соединен с магистральным трубопроводом 16. Измеритель давления паровоздушной смеси 17 установлен на магистральном трубопроводе 16, в полости которого расположены очистные устройства 18. Устройство для впрыска воды в сжатый воздух 8 последовательно связано с расходомером воды 19, пятой запорно-регулирующей арматурой 20, насосом высокого давления 21 и фильтром забора воды 22. Фильтр забора воды 22 связан также с насосом низкого давления 23, четвертой запорно-регулирующей арматурой 24, рекуперативным теплообменником 9 и трубой слива воды 25.Устройство работает следующим образом.Перед запуском газотурбинного двигателя 1 все запорно-регулирующие арматуры закрыты. После запуска и выхода на режим, газотурбинного двигателя 1 на режим, открывают первую и вторую запорно-регулирующие арматуры 7 и 13 и сжатый воздух последовательно поступает по патрубкам отбора сжатого воздуха 2 в коллектор сбора сжатого воздуха 3, в расходомер сжатого воздуха 4 с измерителями температуры 5 и давления 6 сжатого воздуха, в устройство для впрыска воды в сжатый воздух 8, в рекуперативный теплообменник 9, в гибкий металлорукав 10, и, через обратный клапан 11 и патрубок сброса сжатого воздуха 14, в атмосферу. На этом этапе измеряют расход сжатого воздуха mв и определяют расход воды mU, необходимой для получения сжатого воздуха со 100% относительной влажностью на входе в магистральный трубопровод 16.Далее открывают пятую запорно-регулирующую арматуру 20, включают насос высокого давления 21 и вода, пройдя через фильтр забора воды 22, поступает в устройство для впрыска воды в сжатый воздух 8. С помощью расходомера воды 19 и пятой запорно-регулирующей арматуры 20 добиваются, чтобы расход воды был равен mU. Затем открывают четвертую запорно-регулирующую арматуру 24, включают насос низкого давления 23 и вода, пройдя фильтр забора воды 22, поступает в рекуперативный теплообменник 9, а из него, нагретая до 70-80С, в трубу слива воды 25. С помощью четвертой запорно-регулирующей арматуры 24 добиваются, что бы температура паровоздушной смеси стала равной tc.При достижении необходимой температуры сжатого воздуха tc и 100% относительной влажности открывают третью запорно-регулирующую арматуру 15 и паровоздушную смесь (без воды) подают в полость магистрального трубопровода 16. Вторую запорно-регулирующую арматуру 13 перекрывают.Посредством паровоздушной смеси приводят в движение очистные устройства 18 по магистральному трубопроводу 16. По окончании очистки магистрального трубопровода 16 все действия производят в обратном направлении.Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства, снизить количество воды, поступающей в полость магистрального трубопровода при той же, что и у прототипа взрывобезопасности, снизить энергозатраты, направленные на процесс подвода воды к устройству, и повысить информативность устройства за счет наличия дополнительных приборов, определяющих работу устройства.