устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода

Классы МПК:F16L55/00 Вспомогательные устройства для трубопроводной сети
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Андреев Анатолий Анатольевич (RU),
Андреев Андрей Анатольевич (RU),
Зарецкий Сергей Иванович (RU),
Руденко Владимир Михайлович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-01-18
публикация патента:

Устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода относится к магистральным нефтепроводам и нефтепродуктопроводам и касается устройств, устанавливаемых на магистральном трубопроводе перед резервуарными парками с резервуарами, оснащенными плавающими крышами и понтонами, перед насосными станциями, перед речными переходами или заболоченными участками для отделения и удаления воздушных пробок, образовавшихся в процессе эксплуатации. Устройство удаления воздушных пробок выполнено в виде сообщающихся по верху и низу аккумулирующей емкости и соединенного последовательно с магистральным трубопроводом отделителя. Отделитель выполнен в виде герметичного вертикального цилиндра, в нижней части которого находятся входной патрубок с косым срезом, направляющий поток нефтепродукта по касательной к стенке цилиндра, и выходной патрубок с горизонтальным козырьком, установленным ниже входного патрубка, и диаметром, меньшим, чем диаметр цилиндра. На аккумулирующей емкости установлены датчики предельного уровня и в верхней части сбросной клапан, срабатывающий от датчика предельного уровня при заполнении воздухом и нефтепродуктом аккумулирующей емкости и отделителя. Технический результат - повышение надежности магистрального нефтепродуктопровода, эффективное отделение и удаление воздушных пробок из магистрального трубопровода. 4 ил. устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464

устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464 устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464 устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464 устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464

Формула изобретения

Устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, включающее сбросной вентиль и емкость, отличающееся тем, что выполненный в виде герметичного вертикального цилиндра отделитель, последовательно подключенный к магистральному нефтепродуктопроводу, в нижней части имеет входной патрубок с косым срезом, направляющий поток нефтепродукта по касательной к стенке цилиндра и выходной патрубок с горизонтальным козырьком диаметром, меньшим, чем диаметр цилиндра, находящимся ниже входного патрубка, а с отделителем по верху и низу соединена трубопроводами аккумулирующая емкость, выполненная в виде герметичного горизонтально наклоненного трубопровода, в верхней части которой установлен сбросной вентиль (клапан), срабатывающий от датчиков предельного уровня при заполнении отделителя с емкостью воздухом и нефтепродуктом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к магистральным нефтепроводам и нефтепродуктопроводам, в частности к резервуарам, оснащенным плавающими крышами или понтонами, и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации.

В процессе эксплуатации на магистральном трубопроводе образуются воздушные пробки, например при устранении разрывов, замене участков или запорной арматуры, при длительной стоянке нефтепродуктопровода в результате выделения и скопления растворенного газа в верхних точках трассы. Воздушные пробки негативно влияют на надежность объектов нефтепродуктопровода и могут привести к их повреждению, например к всплытию подводных переходов или участков, проложенных в болотистой местности, к кавитации магистральных насосов, особенно негативно динамическое воздействие удар снизу под понтон или плавающую крышу резервуаров, что приводит к их повреждению и затоплению.

Руководящим документом «Нормы технологического проектирования магистральных нефтепроводов» РД 153-39.4-113-01 п.7.2.12 отражено требование: «устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464 схемы технологических трубопроводов резервуарных парков должны предусматривать проектные решения, исключающие попадание газовоздушных пробок из подводящих трубопроводов в резервуары, оснащенные плавающими крышами или понтонами».

Известно техническое решение - установка в местах образования воздушных пробок, например в местах замены дефектного участка или в верхних точках трассы магистрального трубопровода, вентиля, и с возобновлением перекачки и заполнением трубопровода нефтепродуктом открывается вентиль и воздух сбрасывается.

Недостаток - неполное удаление воздушных пробок, так как профиль трассы имеет пилообразную форму, затруднено отслеживание и синхронное открытие-закрытие вентиля с подходом начала и конца движущейся воздушной пробки.

Известно техническое решение - при подходе воздушных пробок к резервуарному парку перевод потока нефти или нефтепродукта с резервуаров, оснащенных плавающими крышами или понтонами, в резервуары без понтонов.

Недостаток - увеличение потерь от испарений нефтепродуктов с резервуаров, не оснащенных понтонами или плавающими крышами, увеличение расхода электроэнергии при обратной закачке нефтепродукта с резервуара, не оснащенного понтоном, в резервуар с плавающей крышей или понтоном, затруднен контроль прохождения начала и конца воздушной пробки для определения времени переключений по переводу потоков с резервуаров одного типа в резервуары другого типа.

Известны технические решения по снижению динамического воздействия воздушных пробок, попадающих в резервуар под плавающую крышу или под понтон, путем разделения и рассредоточения воздушного пузыря, например с использованием удлиненной перфорированной трубы на приемном патрубке резервуара (система равномерной подачи СРП ОКП 368912 ОАО «Нефтемаш-Сапкон» г.Саратов). Недостаток - динамическое воздействие остается, мощность воздействия зависит от производительности закачки в резервуар и объема воздушной пробки.

Технической задачей является повышение надежности магистрального нефтепродуктопровода и эффективное отделение и удаление воздушных пробок из магистрального трубопровода.

Поставленная задача достигается тем, что устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода включает сбросной вентиль и емкость, причем выполненный в виде герметичного вертикального цилиндра отделитель, последовательно подключенный к магистральному нефтепродуктопроводу, в нижней части имеет входной патрубок с косым срезом, направляющий поток нефтепродукта по касательной к стенке цилиндра, и выходной патрубок с горизонтальным козырьком диаметром, меньшим, чем диаметр цилиндра, находящимся ниже входного патрубка, а с отделителем по верху и низу соединена трубопроводами аккумулирующая емкость, выполненная в виде герметичного горизонтально наклоненного трубопровода, в верхней части которой установлен сбросной вентиль (клапан), срабатывающий от датчиков предельного уровня при заполнении отделителя с емкостью воздухом и нефтепродуктом.

На фиг.1 в плане изображено устройство удаления воздушных пробок, включающее отделитель - 1 в разрезе по 1-1 фиг.2, аккумулирующую емкость - 7 со сбросным клапаном - 9 и датчиками предельного уровня 10 и 11, на магистральном трубопроводе - 13 условно показана воздушная пробка - 14. Конец входного патрубка - 3 имеет косой срез - 12.

На фиг.2 - устройство в разрезе в состоянии, когда принятая воздушная пробка разместилась в полости отделителя и аккумулирующей емкости и «чистый» нефтепродукт выходит из отделителя. Полости отделителя и аккумулирующей емкости сообщаются по верху и низу соединительными трубопроводами - 6 и 8, верхний патрубок отделителя - 2.

На фиг.3 - вид устройства сбоку.

На фиг.4 - вид по стрелке А фиг.2 - схематично изображен выходной патрубок с козырьком - 5, козырек расположен ниже входного патрубка - 4 и имеет диаметр, несколько меньший, чем диаметр отделителя, площадь сечения кольца зазора между козырьком и стенкой отделителя не менее площади сечения входного патрубка или магистрального трубопровода - 13.

Устройство удаления воздушных пробок работает следующим образом. В исходном положении отделитель и аккумулирующая емкость полностью заполнены нефтепродуктом. Нефтепродукт по магистральному трубопроводу - 13 поступает через входной патрубок - 3 в отделитель касательно к стенке, в отделителе создается вращательное движение, далее нефтепродукт двумя параллельными потоками через верхний патрубок - 2 в аккумулирующую емкость - 7, соединительные трубопроводы 6 и 8 и через зазор между стенкой цилиндра отделителя и козырьком поступает в нижнюю часть отделителя и далее через выходной патрубок - 4 уходит в магистральный трубопровод - 13.

С приходом воздушной пробки - 14 в отделитель, воздушный пузырь, попадая во вращающийся поток, по центру, поднимается вверх, заполняя верхнее пространство отделителя и через верхний патрубок - 2 по соединительному трубопроводу - 6 в верхнее пространство аккумулирующей емкости, вытесняя по соединительному трубопроводу - 8 нефтепродукт вниз под козырек отделителя, далее нефтепродукт по выходному патрубку уходит в магистральный трубопровод.

Косой срез на конце входного патрубка, создающий вращательное движение нефтепродукта, способствует подъему воздушного пузыря по центру отделителя над козырьком, а часть нефтепродукта по периферии сходит вниз под козырек и, соединяясь с вытесненным нефтепродуктом из аккумулирующей емкости, по соединительному трубопроводу - 8 уходит в выходной патрубок - 4. После полного захода воздушной пробки в отделитель и аккумулирующую емкость подпираемый нефтепродукт не наносит прямого лобового удара, а по касательной ударяется в стенку отделителя, чем заметно снижается уровень вибрации и шума работы установки.

Образовавшаяся в голове и хвосте пробки воздушно-нефтяная эмульсия, попадая во вращающуюся массу жидкости отделителя, разделяется

- жидкость (нефтепродукт) отбрасывается на периферию и по кольцевой щели между козырьком и цилиндром поступает вниз и далее в выходной патрубок, а воздушные пузыри устремляются в центр и вверх, вытесняя по соединительным трубам нефтепродукт из аккумулирующей емкости в полость под козырек отделителя, чем обеспечивается эффективное отделение из эмульсии воздушной составляющей и исключение ее попадания в магистральный трубопровод и далее в резервуар или другие объекты магистрального нефтепродуктопровода.

При многометровых пробках и значительном объеме воздушных пробок объемом, превышающим суммарный объем аккумулирующей емкости и отделителя, после полного заполнения воздушными пробками объема аккумулирующей емкости и отделителя, срабатывает датчик нижнего предельного уровня - 10 и открывается сбросной клапан - 9, воздух сбрасывается в атмосферу, а отделитель и аккумулирующая емкость снизу заполняются нефтепродуктом. С их заполнением срабатывает верхний датчик предельного уровня - 11 и сбросной клапан закрывается. Устройство готово к приему следующей партии воздушных пробок.

Пример. На магистральном нефтепроводе диаметром 500 мм в результате разрыва трубы вытекла нефть, сток составил 1000 метров, т.е. труба завоздушилась, объем воздушной пробки составил

(устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464 × 0,52/4)×1000=196 норм. куб.м.

С возобновлением перекачки через вантуз в месте разрыва удалось сбросить 90% объема пробки, однако 10% осталось, и она двинулась по трубопроводу. Данный объем 19,6 норм. куб.м. необходимо до подхода в резервуары отделить и извлечь. Перед резервуарным парком установлено предлагаемое устройство удаления воздушных пробок, давление в магистральном трубопроводе 2 кг/см2 . Устройство имеет отделитель диаметром 1000 мм, высотой 3 м и аккумулирующую емкость из горизонтально наклоненной трубы диаметром 1000 мм, длиной 15 метров со сбросным клапаном и датчиками предельного уровня. Суммарная емкость устройства около

(устройство удаления воздушных пробок из магистрального нефтепродуктопровода, патент № 2424464 × 1,02/4)×(15+3)=14,0 куб.м.

Считая процесс сжатия воздушной пробки изотермическим, объем воздушной пробки при входе в устройство при давлении 2 атм составит примерно 19,6 норм. куб.м.: 2=9,8 куб.м., т.е. вся воздушная пробка размещается в устройстве без открытия сбросного клапана. При объеме пробки более 14,0 куб.м. (28,0 норм. куб.м.) сработает датчик минимального уровня и сбросной клапан откроется, после полного вытеснения воздуха в атмосферу сработает датчик максимального предельного уровня - клапан закроется. Устройство примет исходное положение.

Использование предлагаемого устройства позволяет отделять и удалять образующиеся в процессе эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов воздушные пробки, исключать их негативное воздействие на объекты магистрального нефтепродуктопровода, например на резервуары, оснащенные плавающими крышами или понтонами, и повышать надежность работы магистрального нефтепродуктопровода.

Класс F16L55/00 Вспомогательные устройства для трубопроводной сети

внутритрубный автономный дефектоскоп-снаряд "оптоскан" -  патент 2529611 (27.09.2014)
устройство для перекрытия полости отвода -  патент 2529274 (27.09.2014)
клапан перекрытия противогидроударный -  патент 2529049 (27.09.2014)
способ бестраншейной замены подземных трубопроводов -  патент 2528465 (20.09.2014)
способ монтажа герметичной камеры для проведения ремонтных работ на трубопроводе -  патент 2527926 (10.09.2014)
способ безогневой резки трубы при проведении ремонтных работ -  патент 2527900 (10.09.2014)
устройство для установки запорной арматуры в трубопровод -  патент 2525367 (10.08.2014)
устройство и способ ремонта трубопровода -  патент 2525103 (10.08.2014)
способ заполнения оболочки -  патент 2524723 (10.08.2014)
заглушка для трубы и труба с такой заглушкой -  патент 2523946 (27.07.2014)
Наверх