способ определения места образования закупорки в трубопроводе
Классы МПК: | F17D5/00 Защитные устройства или устройства для наблюдения за оборудованием F16L55/24 предотвращение накопления грязи или других отложений в трубах, например посредством улавливателей, фильтров |
Автор(ы): | Волков Александр Алексеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром переработка" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-01-21 публикация патента:
10.06.2014 |
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для определения мест образования неполной закупорки в трубопроводе при транспорте сжимаемой жидкости, например нестабильного конденсата. На контролируемом участке в непрерывном режиме фиксируют начальное давление перекачиваемой жидкости Рн (МПа), граничное давление образования закупорки Рк (МПа). Без остановки работы насосов нагнетают в закупоренную часть трубопровода порцию сжимаемой жидкости заданного объема V1 (м 3) за время t1 (ч) и регистрируют давление P 1 (МПа) на замерном узле, расположенном на входе в трубопровод. В закупоренной части, после закачки порции жидкости, уточняют место закупорки n-м закачиванием порции сжимаемой жидкости и рассчитывают Р1 (МПа), как разность между давлением после добавки транспортируемой жидкости P1 и граничным значением давления образования закупорки на входе в трубопроводе P к (МПа). Техническим результатом является возможность своевременно определить место закупорки, а также снизить трудозатраты при осуществлении способа. 1 ил.
![способ определения места образования закупорки в трубопроводе, патент № 2518781](/images/img_patents/2/2518/2518781/2518781-13.jpg)
Формула изобретения
Способ определения места образования закупорки в трубопроводе, включающий измерение давления в контрольных точках по длине трубопровода, отличающийся тем, что на контролируемом участке в непрерывном режиме фиксируют начальное давление перекачиваемой жидкости Р н (МПа), граничное давление образования закупорки P к (МПа), без остановки работы насосов нагнетают в закупоренную часть трубопровода порцию сжимаемой жидкости заданного объема V1 (м3) за время t1 (ч), регистрируют давление P1 (МПа) на замерном узле, расположенном на входе в трубопровод, в закупоренной части после закачки порции жидкости, уточняют место закупорки n-м закачиванием порции сжимаемой жидкости, рассчитывают Р1 (МПа), как разность между давлением после добавки транспортируемой жидкости Р1 и граничным значением давления образования закупорки на входе в трубопровод Рк (МПа), на основе этих данных определяют экспериментальный коэффициент сжимаемости k, как:
;
после чего рассчитывают средний экспериментальный коэффициент сжимаемости kср для n-го количества закачек порции сжимаемой жидкости, как: ;
после чего, на основе известных данных о площади сечения трубопровода S (м2) и P0 (МПа) - разности между граничным значением давления образования закупорки Pк (МПа) и давлением жидкости на входе в трубопровод при начальных условиях Р н (МПа), определяют расстояние L (м) от задвижки до места образования закупорки, как:
.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для определения мест образования неполной закупорки в трубопроводе при транспорте сжимаемой жидкости, например нестабильного конденсата.
Известен способ обнаружения неисправностей гидромагистрали и устройство для его осуществления.
Способ обнаружения неисправностей гидромагистрали путем измерения и сравнения перепадов давлений заключается в том, что с целью увеличения количества обнаруживаемых видов неисправностей, гидромагистраль разбивают на участки с предварительно определенными номинальными гидравлическими сопротивлениями, измеряют перепады давлений каждого по потоку участка магистрали, сравнивают перепады давлений с учетом номинальных гидравлических сопротивлений участков и по результатам сравнений судят о неисправности магистрали [см. авт. свид. СССР № 1038693, МПК F17D 5/00, опубл. 30.08.1983].
Недостатком указанного способа является трудоемкость при его осуществлении, а также необходимость установки дополнительного оборудования для определения обнаруживаемых неисправностей.
Известен способ обнаружения местонахождения засорения в напорных трубопроводах, заключающийся в том, что измеряют давление в контрольных точках по длине трубопровода, определяют местонахождение засорения путем регистрации участка трубопровода между двумя соседними контрольными точками, в одной из которых давление P 1 выше предварительно определенного удельного давления Р для неисправного трубопровода, а в другой давление Р2 ниже, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, путем определения координаты засорения, после регистрации участка трубопровода одновременно изолируют его с двух сторон, измеряют давление Р 3 на этом участке, а определяют координаты засорения, используя значения давления P1, P2 и Р3 [авт. свид. № 1469242, МПК F17D 3/00, опубл. 30.03.1989].
Недостатком указанного способа является необходимость установления специальной пьезометрической линии (датчиков давления) на всем протяжении трубопровода, а также перекрытие контролируемого участка трубопровода.
Из области техники известны способы определения места образования закупорки для газа, которые заключаются в установке на трубопровод дополнительных устройств, что приводит к привлечению дополнительных трудозатрат и усложняет задачу определения места закупорки аналитически [например, см. патент РФ № 2357913, МПК B65G 53/66, опубл. 10.06.2009].
Задачей заявленного изобретения является создание способа, позволяющего без остановки подачи сжимаемой жидкости в трубопровод своевременно определить место закупорки, а также снизить трудозатраты при осуществлении способа.
Поставленная задача в способе определения места образования закупорки в трубопроводе, включающем измерение давления в контрольных точках по длине трубопровода, решается тем, что на контролируемом участке в непрерывном режиме фиксируют начальное давление перекачиваемой жидкости Рн (МПа), граничное давление образования закупорки Рк (МПа), без остановки работы насосов нагнетают в закупоренную часть трубопровода порцию сжимаемой жидкости заданного объема V1 (м3) за время t1 (ч), регистрируют давление P1 на замерном узле, расположенном на входе в трубопровод, в закупоренной части после закачки порции жидкости, уточняют место закупорки n-м закачиванием порции сжимаемой жидкости, рассчитывают Р1 (МПа), как разность между давлением после добавки транспортируемой жидкости Р1 (МПа) и граничным значением давления образования закупорки на входе в трубопровод Рк (МПа), на основе этих данных определяют экспериментальный коэффициент сжимаемости k, как:
;
после чего рассчитывают средний экспериментальный коэффициент сжимаемости kср для n-го количества закачек порции сжимаемой жидкости, как:
;
после чего, на основе известных данных о площади сечения трубопровода S (м2) и P0 (МПа) - разности между граничным значением давления образования закупорки Рк (МПа) и давлением жидкости на входе в трубопровод при начальных условиях Р н (МПа), определяют расстояние L (м) от задвижки до места образования закупорки, как:
.
Заявленное изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором показана принципиальная схема трубопровода с неполной закупоркой.
Способ определения места образования закупорки в трубопроводе реализуется следующим образом.
Выбирают участок трубопровода 1 и условно разделяют его на часть 1а до закупорки 2 и часть 1б после закупорки 2. На замерных узлах 3, 4 регистрируют давление манометрами 5, 6 и расход жидкости расходомерами 7, 8 и передают показания в операторную (на фиг. не показана) в непрерывном режиме и с определенной периодичностью, например каждый час. Манометры и расходомеры устанавливают на этапе строительства трубопровода.
При перекачке транспортируемой жидкости без закупорок сжимаемая жидкость 9 (нестабильный конденсат) от насосов 10 поступает на замерный узел 3 и через задвижку 11 подается в трубопровод 1 на головные сооружения газового промысла или перерабатывающий завод.
Начальное состояние транспортировки продукции без закупорки на контролируемом участке трубопровода определяют следующими характеристиками: начальным давлением Рн (МПа) на замерном узле 3, равным давлению Pвых (МПа) на замерном узле 4, расходом поданной жидкости Qвх (м3/ч) на замерном узле 3, равным расходу Qвых (м3/ч) на замерном узле 4. Граничные значения Рн и Рвых на контролируемом участке трубопровода находятся в пределах допустимых значений технологических параметров (давления), согласно нормам технологического режима работы трубопровода.
Неполную закупорку определяют при выполнении следующих условий: увеличении давления Рн на замерном узле 3 до граничных значений давления образования закупорки Рк; расходе поступающей в трубопровод жидкости больше расхода выходящей жидкости, следовательно, неполную закупорку определяют из следующего отношения Рк >Рвых, Qвх>Qвых.
Расход закачиваемой жидкости после насосов регулируется задвижкой 11, установленной на линии выхода из насоса 10. При неполной закупорке работу насосов не останавливают. В закупоренную часть трубопровода 1а при помощи насосов 10 нагнетают порцию сжимаемой жидкости (на фиг. не показана), аналогичной жидкости в трубопроводе 9, объемом V1 (м3) за время t1 (ч), который регистрируют при помощи расходомера 7. При помощи манометра 5 также фиксируют давление Р1 (МПа) в закупоренной части 1а трубопровода 1 после закачки порции жидкости. Для повышения точности определения расстояния от задвижки 11 до места образования закупорки добавляют повторно некоторый объем транспортируемой жидкости в n-м количестве раз.
Определяют экспериментальный коэффициент сжимаемости k для каждого случая закачки порции жидкости по формуле
,
где k1 - экспериментальный коэффициент сжимаемости;
Р1 - разность между давлением после добавки транспортируемой жидкости P1 и граничным значением давления образования закупорки на входе в трубопровод Pк , МПа;
V1 - объем добавленной жидкости при образовании закупорки за время t1, м3 .
В зависимости от количества произведенных закачек порции жидкости, значения сжимаемости усредняют по следующей формуле
,
где kср - средний экспериментальный коэффициент сжимаемости;
k1, k 2, k3 - экспериментальные коэффициенты сжимаемости для каждого случая закачки жидкости;
n - количество проведенных измерений.
Рассчитывают расстояние от задвижки до места образования закупорки по следующей формуле
,
где L - расстояние от задвижки до места образования закупорки, м;
P0 - разность между граничным значением давления образования закупорки Pк и давлением жидкости на входе в трубопровод при начальных условиях Рн, МПа;
kср - средний экспериментальный коэффициент сжимаемости;
S - площадь сечения трубопровода, м2.
Пример реализации способа для случая неполной закупорки.
Необходимо определить место образования закупорки трубы с внутренним диаметром 0,2 м. Изначально рассчитывают площадь поперечного сечения трубопровода S=0,0314 м2.
Измеряют начальное давление Рн (МПа) на замерном узле 3, при выполнении условий образования неполной закупорки, фиксируют граничное давление образования закупорки Рк (МПа) на замерном узле 3: Рн=1,2 МПа, Рк=2,8 МПа.
Работу насосов не останавливают и закачивают порцию сжимаемой жидкости, аналогичной жидкости в трубопроводе 8, объемом V1=18 м3 в течение определенного времени. При помощи манометра 5 фиксируют давление Р1 =2,91 МПа в закупоренной части 1а трубопровода 1 после закачки порции жидкости. Для повышения точности определения расстояния от задвижки до места закупорки проводят закачку порции жидкости повторно V2=18 м3, V3=9 м 3 за определенное время, при этом давление после закачки жидкости составляет P2=3,01 МПа, Р3=3,06 МПа.
Рассчитывают экспериментальный коэффициент сжимаемости для трех случаев:
Рассчитывают средний экспериментальный коэффициент сжимаемости:
Рассчитывают расстояние от задвижки до места образования закупорки:
Класс F17D5/00 Защитные устройства или устройства для наблюдения за оборудованием
Класс F16L55/24 предотвращение накопления грязи или других отложений в трубах, например посредством улавливателей, фильтров