способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включающий подачу воздуха в трубопровод или оборудование, газификацию азота в мобильных установках-газификаторах и заполнение азотом трубопровода или оборудования, отличающийся тем, что воздух перед подачей в трубопровод или оборудование забирают из атмосферы с помощью центробежного вентилятора и подают им в теплообменник, который нагревают с помощью печи установки для сушки трубопроводов, применяемой при производстве изолировочных работ при строительстве трубопроводов, при этом воздух в теплообменнике нагревают до температуры, не превышающей теплостойкость покрытий трубопровода или конструкций оборудования, а подачу азота в трубопровод или оборудование осуществляют после завершения осушки подогретым воздухом, не допуская как остывания трубопровода или оборудования, так и образования конденсата.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование, узел подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование, газификатор азота, отличающееся тем, что узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование состоит из теплообменника, выполненного в виде трубы, снабженной внутренним оребрением и патрубком выхода воздуха, центробежного вентилятора, установленного на входе в теплообменник, и установки для сушки трубопроводов, применяемой при производстве изолировочных работ при строительстве трубопроводов, печь которой размещена на трубе теплообменника, центробежный вентилятор имеет входной патрубок, соединенный байпасом с патрубком выхода воздуха, который соединен с узлом подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование, а байпас снабжен шиберной задвижкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности и предназначено для осушки трубопроводов или оборудования, например, компрессорных станций, прошедших гидравлические испытания. Предложенный способ может быть применен на подводных переходах и участках газопроводов протяженностью до 3-5 км. При сооружении новых газопроводов предложенный способ осушки трубопроводов протяженностью около 5 км может быть использован в сочетании с испытанием участков трубопроводов методом стресс-теста.

В трубопроводах и в оборудовании пусковых компрессорных станции, а также других трубопроводах после гидроиспытаний и продувок, выполняемых монтажными организациями, остаются большие объемы воды, которые отрицательно сказываются на качестве газа, а также на надежности работы отдельных агрегатов компрессорных станций в процессе их эксплуатации.

Наиболее близким к заявленному способу является способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включающий компримирование атмосферного воздуха в винтовом компрессоре, осушку воздуха в короткоцикловом адсорбере роторного типа и подачу сухого воздуха с температурой точки росы -30°C (при нормальных условиях) в трубопровод или оборудование, откачку воздуха форвакуумным насосом и удаление паров воды путем создания вакуума (не менее 7*10-1 мм рт.ст.), газификацию азота в мобильных установках-газификаторах и заполнение азотом трубопровода или оборудования (см. И.И.Губанок и др. Новые технологии осушки после гидроиспытаний трубопроводов-обвязок на пусковых КС. - Ж-л Газовая промышленность, 2004 г., № 9, с.63-65).

Известно устройство для реализации вышеописанного способа, осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включающее узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование, состоящий из винтового компрессора и короткоциклового адсорбера. Устройство также содержит форвакуумный насос для откачки воздуха и удаления паров воды путем создания вакуума, газификатор азота и узел подачи азота в осушаемый трубопровод или оборудование (см. с.63-65).

Известные способ и устройство для его осуществления имеют ряд общих существенных недостатков. Во-первых, в трубопровод или оборудование после компримирования и осушки подается воздух, температура которого практически не превышает температуру атмосферного воздуха, вследствие чего работы по осушке неэффективно проводить при температуре атмосферного воздуха ниже -5°C и температуре грунта ниже +4°C.

Во-вторых, продолжительность полного технологического цикла составляет в среднем 10-11 суток, а в отдельных случаях достигает 20 суток, в связи с этим требуются значительные энергозатраты.

При разработке настоящего изобретения решались технические задачи повышения эффективности осушки трубопроводов и оборудования, прошедших гидравлические испытания, значительного сокращения времени осушки, обеспечения возможности проведения осушки и при отрицательной температуре грунта, а атмосферного воздуха до -50°C, а также снижение энергозатрат.

Поставленные технические задачи в способе решались тем, что в способе осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включающем подачу воздуха в трубопровод или оборудование, газификацию жидкого азота в мобильной установке-газификаторе и заполнение азотом трубопровода или оборудования, согласно изобретению воздух перед подачей в трубопровод или оборудование забирают из атмосферы с помощью центробежного вентилятора и подают им в теплообменник, который нагревают с помощью печи установки для сушки трубопроводов, применяемой при производстве изолировочных работ при строительстве трубопроводов, при этом воздух в теплообменнике нагревают до температуры, не превышающей теплостойкость покрытий трубопровода или конструкций оборудования, а подачу азота в трубопровод или оборудование осуществляют сразу же после окончания подачи нагретого воздуха в трубопровод или оборудование.

Поставленные технические задачи в устройстве решались тем, что устройство осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включающее узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование, узел подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование, мобильную установку-газификатор жидкого азота, согласно изобретению узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование состоит из теплообменника, выполненного в виде трубы, снабженной внутренним оребрением и патрубком выхода воздуха, центробежного вентилятора, установленного на входе в теплообменник, и установки для сушки трубопроводов, применяемой при производстве изолировочных работ при строительстве трубопроводов, печь которой размещена на трубе теплообменника, центробежный вентилятор имеет входной патрубок, соединенный байпасом с патрубком выхода воздуха, который соединен с узлом подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование, а байпас снабжен шиберной задвижкой.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема устройства осушки трубопроводов и оборудования, прошедших гидравлические испытания.

Устройство состоит из узла подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование, прошедшего гидравлические испытания, который включает теплообменник, выполненный в виде трубы 1, снабженной внутренним оребрением 2 и патрубком выхода воздуха 3, а также по крайней мере один установленный на входе в трубу 1 теплообменника центробежный вентилятор 4, снабженный входным патрубком 5 забора воздуха из атмосферы. Количество центробежных вентиляторов определяется их производительностью, создаваемым напором, и они устанавливаются последовательно. Входной патрубок 5 и патрубок выхода воздуха 3 соединены байпасом 6, который снабжен шиберной задвижкой 7. Байпас 6 крепится к трубе 1 теплообменника опорами 8 с хомутами 9. Байпас предназначен для обеспечения исключения образования наледи в центробежном вентиляторе при применении устройства в зимнее время.

Узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование включает также установку для сушки трубопроводов (на чертеже условно не показана), печь 10 которой размещена на трубе 1 теплообменника. На трубе 1 теплообменника может быть установлено несколько печей.

Труба 1 теплообменника и центробежный вентилятор 4 могут иметь опоры 11, соединенные с ходовой частью устройства, выполненной в виде саней 12 или колесного хода (на чертеже условно не показан).

Устройство осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включает также узел подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование (на чертеже условно не показан), который может быть выполнен в виде гибкого гладкого или гофрошланга, материал которого должен превышать теплостойкость покрытий трубопровода или конструкций оборудования, и мобильную установку-газификатор азота известной конструкции (на чертеже условно не показан).

Способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, с помощью заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

Воздух забирается центробежным вентилятором 4 через входной патрубок 5 из атмосферы и подается в трубу 1 теплообменника. Проходя через трубу 1 теплообменника, снабженную оребрением 2 и нагреваемую печами 10 установки для сушки трубопроводов, последовательно. Входной патрубок 5 и патрубок выхода воздуха 3 соединены байпасом 6, который снабжен шиберной задвижкой 7. Байпас 6 крепится к трубе 1 теплообменника опорами 8 с хомутами 9. Байпас предназначен для обеспечения исключения образования наледи в центробежном вентиляторе при применении устройства в зимнее время. Шиберная задвижка 7 регулирует поступление горячего воздуха в вентилятор 4, который снижает надежность работы последнего, что увеличивает энергозатраты. Таким образом, с помощью шиберной задвижки осуществляется решение ранее указанной технической задачи, а именно - снижение энергозатрат.

Узел подготовки атмосферного воздуха к подаче в осушаемый трубопровод или оборудование включает также установку для сушки трубопроводов (на чертеже условно не показана), печь 10 которой размещена на трубе 1 теплообменника. На трубе 1 теплообменника может быть установлено несколько печей.

Труба 1 теплообменника и центробежный вентилятор 4 могут иметь опоры 11, соединенные с ходовой частью устройства, выполненной в виде саней 12 или колесного хода (на чертеже условно не показан).

Устройство осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, включает также узел подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование (на чертеже условно не показан), который может быть выполнен в виде гибкого гладкого или гофрошланга, материал которого должен превышать теплостойкость покрытий трубопровода или конструкций оборудования, и мобильную установку-газификатор азота известной конструкции (на чертеже условно не показан).

Способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, с помощью заявляемого устройства осуществляется следующим образом.

Воздух забирается центробежным вентилятором 4 через входной патрубок 5 из атмосферы и подается в трубу 1 теплообменника. Проходя через трубу 1 теплообменника, снабженную оребрением 2 и нагреваемую печами 10 установки для сушки трубопроводов, воздух нагревается до температуры, не превышающей теплостойкость покрытий трубопровода или конструкций оборудования. Температурный режим может регулироваться количеством печей, установленных на трубе теплообменника (оптимально их должно быть две), подачей топлива в печь, производительностью вентилятора (вентиляторов).

Нагретый воздух подается через патрубок выхода воздуха и узел подачи воздуха в осушаемый трубопровод или оборудование.

Увеличение потока воздуха в трубопроводах или оборудовании достигается использованием шахтных центробежных вентиляторов (например, ВЦ-7). Подогрев воздуха осуществляется в теплообменнике, изготовленном из трубы диаметром 1420 мм, к внутренней поверхности которой привариваются продольные ребра. Труба подогревается снаружи с помощью печей установки для сушки трубопроводов СТ 1424, применяемой при производстве изолировочных работ при строительстве газопроводов.

Для выбора параметров предлагаемой установки осушки подогретым воздухом трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, и режимов ее работы был выполнен комплекс расчетов.

Вынос влаги зависит от расхода и температуры воздуха, выходящего из свечей на концах осушаемых участков трубопровода или оборудования, которая зависит от диаметров и протяженности этих участков, температуры подогретого воздуха и грунта, температуры и влажности атмосферного воздуха, поступающего в вентиляторы.

Расчеты показали, что при осушке участка трубопровода диаметром 1420 мм протяженностью 1000 м, производительности вентилятора 420 м³/мин, температуре атмосферного воздуха 0°С, влажности атмосферного воздуха 100%, температуре грунта 0°С, температуре подогретого воздуха в начале участка 60°С температура в конце участка на выходе из свечи составит 9,7°С, а вынос влаги - 0,118 т/час (2,8 т/сут). При тех же условиях, но при протяженностях трубопровода 750, 500, 250 м температуры в конце участка составят 15,3, 24, 38°С соответственно, а вынос влаги также соответственно составит 0,226 т/час (5,4 т/сут), 0,483 т/час (11,6 т/сут), 1,297 т/час (31,1 т/сут). Если в трубопроводах до осушки находилось, например, 10 т воды, то процесс осушки при протяженности участков трубопроводов 1000, 750, 500, 250 м займет соответственно 3,6, 1,85, 0,86, 0,32 сут. Если при тех же условиях влажность атмосферного воздуха будет, например, 60%, то вынос влаги из участков трубопроводов протяженностью 1000, 750, 500, 250 м составит соответственно 0,167 т/час (4,0 т/сут), 0,275 т/час (6,6 т/сут), 0,531 т/час (12,7 т/сут), 1,345 т/час (32.3 т/сут), а процесс осушки при нахождении в трубопроводах 10 т воды займет соответственно 2,5, 1,5, 0,8, 0,3 сут.

После завершения процесса осушки трубопровода подогретым воздухом в нем остается влага в воздухе в паровой фазе. Содержание этой влаги в воздухе соответствует содержанию влаги в атмосферном воздухе, поступающем в вентилятор. При заполнении трубопровода или оборудования сухим азотом воздух с влагой в паровой фазе вытесняется из них. Заполнение трубопровода или оборудования сухим азотом, выработанным газификатором жидкого азота известной конструкции, необходимо произвести сразу после завершения осушки подогретым воздухом, с тем чтобы не допустить остывания трубопроводов и конденсации влаги.

Эффективность процесса осушки подогретым воздухом значительно возрастает с уменьшением диаметров и протяженности трубопроводов, увеличением температуры подогретого воздуха, грунта, понижением температуры окружающего воздуха и его влажности.

Предложенный способ осушки трубопровода или оборудования, прошедшего гидравлические испытания, по сравнению с технологией осушки сухим воздухом. являющейся наиболее близким аналогом данного изобретения, позволяет в зависимости от диаметров и протяженности участков трубопроводов сократить время осушки от 5 до 50 раз.