BRPI1104445A2

BRPI1104445A2 - DUCK LEAK SIMULATION SYSTEM AND THEIR SIMULATOR

Info

Publication number: BRPI1104445A2
Authority: BR
Inventors: Julio Roberto Alonso
Original assignee: Asel Tech Tecnologia E Automacao Ltda
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2014-09-02

Abstract

SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE VAZAMENTOS EM DUTOS E RESPECTIVO SIMULADOR O invento diz respeito a um simulador e sistema de simulação de vazamentos utilizado para simular vazamentos em dutos através do acionamento rápido de uma válvula de esfera em contato com o duto por meio de comando pneumático, composto por uma unidade controle (3), ou maleta de comandos, com terminais de engate rápido e comandos de acionamento; um reservatório pulmão (5); mangueiras de alta e média pressão e uma válvula auxiliar de 3 vias. A unidade de controle (3) é alimentada por um cilindro de pressão. Em seguida, por meio de um comando pneumático (7), a unidade de controle (3) fornece ar para o reservatório pulmão (5). Um segundo comando pneumático, aciona a válvula auxiliar de 3 vias (6), liberando o ar pressurizado do pulmão diretamente para o atuador da válvula principal. A abertura da válvula principal permite a passagem do fluido para o meio externo simulando um vazamento no duto.SYSTEM OF SIMULATION OF LEAKS IN DUCTS AND THEIR SIMULATOR The invention concerns a simulator and system of simulation of leaks used to simulate leaks in ducts through the quick activation of a ball valve in contact with the duct by means of pneumatic command, composed by a control unit (3), or command case, with quick coupling terminals and activation commands; a lung reservoir (5); high and medium pressure hoses and a 3-way auxiliary valve. The control unit (3) is powered by a pressure cylinder. Then, by means of a pneumatic control (7), the control unit (3) supplies air to the lung reservoir (5). A second pneumatic command, activates the auxiliary 3-way valve (6), releasing pressurized air from the lung directly to the actuator of the main valve. The opening of the main valve allows the passage of the fluid to the external environment simulating a leak in the duct.

Description

SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE VAZAMENTOS EM DUTOS E RESPECTIVO SIMULADOR Campo da invençãoField of the Invention Field of the Invention

A presente invenção refere-se a um Sistema de 5 Simulação de Vazamentos em Dutos através do acionamento rápido de uma válvula de esfera por comando pneumático, podendo ser utilizado em oleodutos, gasodutos, aquedutos e dutos pressurizados onde há necessidade de simular um vazamento, e/ou em aplicações que necessitem de injeção de ar pressurizado controlada por 10 comando pneumático. Ex: Girar uma alavanca ou um braço mecânico, aplicação de torque e teste de resistência de pressão. Estado da TécnicaThe present invention relates to a Pipeline Leak Simulation System by the rapid actuation of a pneumatically controlled ball valve, and may be used in oil pipelines, pipelines, pressurized pipelines where there is a need to simulate a leak, and / or in applications requiring pressurized air injection controlled by 10 pneumatic controls. Ex: Rotate a lever or a mechanical arm, torque application and pressure resistance test. State of the Art

A necessidade de se desenvolver sistemas de simulação de vazamentos é de grande utilidade para se testar os sistemas de detecção instalados nos dutos atualmente. Vazamentos em dutos, mesmo que pequenos, podem causar danos ambientais, prejuízos devido à perda de produto ou até mesmo explosões.The need to develop leakage simulation systems is very useful to test the detection systems installed in the ducts today. Pipeline leaks, however small, can cause environmental damage, product loss, or even explosions.

Dois sistemas pneumáticos de detecção de vazamento utilizados são os sistemas que monitoram a queda de pressão e o sistema de teste de vazamento dinâmico ou fluxo de massa. Nos dois casos, há dependência do tempo para realização dos testes. A patente US 5.412.978 foi desenvolvida para otimizar esse tempo. Esses sistemas são comumente utilizados em processos de fabricação para detectar vazamentos em gaxetas, soidas, porosidade em peças fundidas, juntas e testes de qualidade.Two pneumatic leak detection systems used are the systems that monitor pressure drop and the dynamic leak or mass flow test system. In both cases, there is a time dependence for the tests. US patent 5,412,978 was developed to optimize this time. These systems are commonly used in manufacturing processes to detect leaks in gaskets, solids, porosity in castings, joints and quality testing.

A patente US 5.065.350 além de monitorar a variação da 5 pressão diferencial para detectar possíveis vazamentos também compensa a variação da temperatura do teste. A patente US 4.585.205 refere-se a uma válvula de abertura rápida, mas possui circuitos elétricos e, portanto, deve possuir certificado de segurança intrínseca para atuar em áreas classificadas. E circuitos elétricos 10 também podem aumentar o custo de fabricação, custos com manutenção preventiva e corretiva e cuidados no manuseio para evitar descargas eletrostáticas que podem danificar algum de seus componentes.US Patent 5,065,350 not only monitors the variation in differential pressure to detect possible leaks but also compensates for the variation in test temperature. US Patent 4,585,205 refers to a quick-release valve but has electrical circuits and must therefore have an intrinsically safe certificate to operate in hazardous areas. And electrical circuits 10 can also increase manufacturing costs, preventive and corrective maintenance costs, and careful handling to avoid electrostatic discharge that could damage any of its components.

Para avaliação de precisão de instrumentos de medição 15 de vazamentos, os simuladores de vazamento utilizavam bombas de água para retirar o líquido de tanques, à taxa constante, simulando vazamentos. Mas a desvantagem dessa técnica é que, num vazamento real, a taxa de vazamento pode variar dependendo da pressão, tamanho do furo e geometria do recipiente contendo o 20 líquido. A patente US 5.168.748 foi desenvolvida para simular um vazamento levando em consideração essas variáveis. Essa patente é utilizada para aplicações em tanques de armazenamento e avalia a precisão dos instrumentos de medidas de vazamentos.For the accuracy assessment of leakage measuring instruments 15, leak simulators used water pumps to remove liquid from tanks at a constant rate, simulating leaks. But the disadvantage of this technique is that, in actual leakage, the leakage rate may vary depending on the pressure, hole size and geometry of the container containing the liquid. US 5,168,748 was developed to simulate a leak taking these variables into account. This patent is used for storage tank applications and evaluates the accuracy of leak measurement instruments.

Objetivo, solução proposta e vantagens da invençãoPurpose, proposed solution and advantages of the invention

A presente invenção não se utiliza das variações de pressão que ocorrem num duto nem necessita monitorar ou corrigir a temperatura de operação. Também pode ser utilizada para simular vazamentos em tanques pressurizados sem a necessidade de entrar em contato com o fluido.The present invention does not utilize pressure variations occurring in a duct nor does it need to monitor or correct the operating temperature. It can also be used to simulate leaks in pressurized tanks without the need to contact fluid.

O sistema de simulação de vazamentos força uma queda de pressão no duto por meio do acionamento rápido de uma válvula de esfera de comando pneumático permitindo o vazamento do fluido. Esse acionamento é feito remotamente, com o operador à distância do ponto de simulação por medidas de segurança.The leakage simulation system forces a pressure drop in the duct by rapidly actuating a pneumatically controlled ball valve allowing fluid to leak. This actuation is done remotely, with the operator at a distance from the simulation point for safety measures.

A eficácia dessa invenção está na possibilidade de se realizar testes de vazamentos em dutos ou tanques de armazenamento pressurizados. Dessa forma é possível comprovar a funcionalidade dos sistemas de detecção instalados comoThe effectiveness of this invention lies in the possibility of leak testing in pressurized ducts or storage tanks. In this way it is possible to prove the functionality of the detection systems installed as

performance, sensibilidade (diâmetro mínimo de furo detectável),performance, sensitivity (minimum detectable bore diameter),

ii

exatidão na localização do vazamento e tempo de detecção.Accuracy in leak location and detection time.

A abertura da válvula é feita por um reservatório pulmãoThe opening of the valve is made by a lung reservoir.

contendo ar pressurizado previamente armazenado e instalado próximo à válvula. Breve descrição das figurascontaining pressurized air previously stored and installed near the valve. Brief Description of the Figures

A figura 1 ilustra o diagrama de funcionamento do sistema de simulação de vazamentos.Figure 1 illustrates the operating diagram of the leakage simulation system.

A figura 2 ilustra o esquema de funcionamento, os componentes e suas interligações do sistema de simulação de vazamentos.Figure 2 illustrates the operation diagram, components and their interconnections of the leakage simulation system.

A figura 3 ilustra uma vista frontal de uma válvula de esfera tipo fire-safe (9) utilizada pelo sistema de simulação de vazamentos.Figure 3 illustrates a front view of a fire-safe ball valve (9) used by the leakage simulation system.

A figura 4 ilustra em vista frontal uma válvula de esferaFigure 4 illustrates in front view a ball valve

(7) utilizada pelo sistema de simulação de vazamentos.(7) used by the leakage simulation system.

A figura 5 ilustra em vista frontal de uma válvula de esfera manual (10) utilizada pelo sistema de simulação de vazamentos.Figure 5 illustrates in front view a manual ball valve (10) used by the leakage simulation system.

As figuras 6 e 7 ilustram, respectivamente, em vista frontalFigures 6 and 7 show, respectively, front view

e lateral com detalhe, a placa de orifício (8) utilizada pelo sistema de simulação de vazamentos.and side detail, the orifice plate (8) used by the leakage simulation system.

A figura 7 ilustra em vista superior a unidade de comando (3) devidamente instalada no interior de uma maleta aberta, podendo ser observado o painel de comando de todo o sistema.Figure 7 shows in top view the control unit (3) properly installed inside an open case, and the entire system control panel can be observed.

A figura 8 ilustra a maleta da unidade de comandoFigure 8 illustrates the control unit case

devidamente fechada em vista superior. Descrição da Invençãoproperly closed in top view. Description of the Invention

O sistema foi inventado para acionamento de válvulas à distância do ponto de operação utilizando somente comandos pneumáticos, ou seja, ausência total de componentes eletrônicos. Dessa forma, o sistema pode ser utilizado em áreas classificadas.The system was invented to operate valves remotely from the operating point using only pneumatic controls, ie total absence of electronic components. This way the system can be used in hazardous areas.

Essa invenção, conforme pode ser observado nas figurasThis invention, as can be seen from the figures

1 e 2, consiste de um conjunto formado por um cilindro de pressão (1), uma unidade de controle (3), mangueiras de alta pressão (2) e média pressão (4, 11, 12, 13) um reservatório pulmão (5), uma 10 válvula auxiliar de 3 vias e comando pneumático (6), uma válvula de esfera de comando manual (10), uma válvula de esfera tipo fire-safe com comando pneumático (9), placas de restrição (8) de passagem de fluido, um conduto descarga (11a) e uma válvula de esfera de abertura rápida com comando pneumático (7).1 and 2, consists of an assembly formed by a pressure cylinder (1), a control unit (3), high pressure hoses (2) and medium pressure (4, 11, 12, 13) a lung reservoir (5 ), a 10 3-way auxiliary valve with pneumatic control (6), a manually operated ball valve (10), a fire-safe ball valve with pneumatic control (9), restrictor plates (8) a discharge duct (11a) and a pneumatically operated quick release ball valve (7).

O funcionamento do sistema de simulação consiste noThe operation of the simulation system consists of the

seguinte:Following:

Um operador abre a válvula de esfera manual (10) que se encontra instalada no duto, no ponto designado para realização dos testes (14). O cilindro (1) fornece ar para a unidade de controle (3) 20 através da mangueira de alta pressão (2) conectada na entrada do cilindro (15), até atingir uma pressão ligeiramente superior à pressão de trabalho da unidade (cerca de 20 bar). Por meio de um comando pneumático (19), a unidade de controle (3) libera o ar armazenado para o reservatório pulmão (5), através da mangueira de média pressão de engate rápido (4) conectada no engate (16) até que este atinja uma pressão de trabalho ligeiramente superior à pressão de 5 trabalho do atuador pneumático da válvula de esfera (7) (cerca de 12 a 15 bar). Essa pressão de trabalho é regulada pelo regulador de pressão (17) e lida no manômetro (20). Nessa etapa do processo, o reservatório pulmão (5) está pressurizado e pronto para a atuação rápida da válvula de esfera (7).An operator opens the hand ball valve (10) which is installed in the duct at the designated test point (14). The cylinder (1) supplies air to the control unit (3) 20 through the high pressure hose (2) connected to the cylinder inlet (15) until it reaches a pressure slightly above the working pressure of the unit (about 20 Pub). By means of a pneumatic control (19), the control unit (3) releases the stored air to the lung reservoir (5) through the quick coupling medium pressure hose (4) connected to the coupling (16) until it reaches a working pressure slightly higher than the 5 valve pneumatic actuator working pressure (7) (about 12 to 15 bar). This working pressure is regulated by the pressure regulator (17) and read on the pressure gauge (20). At this stage of the process, the lung reservoir (5) is pressurized and ready for rapid actuation of the ball valve (7).

Se o arranjo dispuser da válvula de esfera tipo fire-safeIf the arrangement has a fire-safe ball valve

(9), a qual é demonstrada em detalhe na figura 3, um comando pneumático (21) libera ar para o acionamento da válvula (9) através da mangueira de média pressão (13) conectada na saída do engate rápido (24).(9), which is shown in detail in Figure 3, a pneumatic control (21) releases air to the valve drive (9) through the medium pressure hose (13) connected to the quick coupler outlet (24).

Vale ressaltar que o arranjo do simulador sem a válvulaIt is noteworthy that the arrangement of the simulator without the valve

de esfera tipo fire-safe (9) também faz parte da patente, e é adotado quando a presença desta válvula não é exigida, pois, dependendo do nível de segurança exigido na planta onde será realizada a simulação, a válvula de esfera tipo fire-safe (9) pode não ser necessária.fire-safe ball valve (9) is also part of the patent, and is adopted when the presence of this valve is not required, because, depending on the level of safety required in the plant where the simulation will be performed, the fire-safe ball valve safe (9) may not be required.

O regulador de pressão (26) regula a saída de ar para a válvula auxiliar de 3 vias (6) e para a válvula fire safe (9). A pressão de trabalho dessas duas válvulas é lida no manômetro (23). Um comando pneumático (22) da unidade de controle (3) aciona o atuador pneumático da válvula auxiliar de 3 vias (6) através da mangueira de média pressão (12) conectada no engate (25). A 5 abertura dessa válvula (6) libera o ar pressurizado do reservatório pulmão (5) diretamente para acionar a válvula de esfera com comando pneumático (7). Devido à proximidade do pulmão (5) ao atuador pneumático, este atinge a pressão de trabalho rapidamente acionando a válvula de esfera (7) com rapidez. Depois de aberta, a 10 válvula de esfera (7) permite a passagem do fluido pela placa de restrição (8) para o conduto descarga (11a), e desse, para algum recipiente externo, simulando o vazamento.The pressure regulator (26) regulates the air outlet to the 3-way auxiliary valve (6) and to the fire safe valve (9). The working pressure of these two valves is read from the pressure gauge (23). A pneumatic control (22) of the control unit (3) drives the 3-way auxiliary valve pneumatic actuator (6) through the medium pressure hose (12) connected to the coupling (25). Opening this valve (6) releases pressurized air from the lung reservoir (5) directly to actuate the pneumatically operated ball valve (7). Due to the proximity of the lung (5) to the pneumatic actuator, it reaches the working pressure quickly by rapidly actuating the ball valve (7). Once opened, the ball valve (7) allows fluid to pass through the restriction plate (8) to the discharge conduit (11a) and from there to some external container simulating leakage.

A placa de restrição (8) de passagem de fluido, conforme pode ser observada em detalhe nas figuras 6 e 7, possui um diâmetro 15 conhecido e é útil para simular diversos tamanhos de furos de vazamentos, preferencialmente a configuração do furo da referida placa pode ser visto no detalhe da figura 7, consistindo em um furo com paredes paralelas (30) combinado com uma inclinação de 45° (31). A placa (8) é instalada entre as válvulas (7 e 9) nas respectivas 20 flanges (27) de conexação entre as mesmas.The fluid passage restriction plate (8), as can be seen in detail in Figures 6 and 7, has a known diameter 15 and is useful for simulating various leakage hole sizes, preferably the hole configuration of said plate may be seen in the detail of figure 7, consisting of a parallel-walled bore (30) combined with a 45 ° inclination (31). The plate (8) is installed between the valves (7 and 9) in the respective 20 connecting flanges (27) between them.

Os manômetros (20 e 23), conforme podem ser observados na figura 8, são necessários para controlar a pressão de trabalho. O comando (18) serve para aliviar a pressão do pulmão (5) ao final do teste permitindo a desconexão segura das mangueiras.Pressure gauges (20 and 23), as shown in figure 8, are required to control working pressure. Control (18) is to relieve lung pressure (5) at the end of the test allowing safe disconnection of hoses.

A válvula de esfera com comando pneumático (7) e a valvúla de esfera com comando manual (10) empregadas no arranjo do sistema são comuns e podem ser constatadas nas figuras 4 e 5, respectivamente.The pneumatically operated ball valve (7) and the manually operated ball valve (10) employed in the system arrangement are common and can be seen in figures 4 and 5, respectively.

A unidade de controle (3), conforme pode ser observado pelas figuras 8 e 9, é disposta no interior de uma maleta contendo os comandos pneumáticos e os engates rápidos.The control unit (3), as can be seen from figures 8 and 9, is arranged inside a case containing the pneumatic controls and quick couplers.

Claims

1. - DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM, characterized by allowing valves to be operated at a distance from the operating point using only pneumatic controls, consisting of a control unit (3) for simulation system commands which together with the components of the invention, supply air to the lung reservoir (5) until it reaches a pressure slightly above the working pressure of the quick release ball valve pneumatic actuator (7), with the lung reservoir (5) being installed close to the main valve actuator consisting of an assembly consisting of a pressure cylinder (1), a control unit (3) disposed inside a case, high pressure (2) and medium pressure hoses (4, 11, 12 and 13) a lung reservoir (5), a 3-way auxiliary valve (6), a manually operated ball valve (10), a pneumatically controlled fire-safe ball valve (9), restrictor plates fluid passageway (8), a discharge conduit (11a), a pneumatically operated quick release ball valve (7), pressure gauges (20,23) and control (18).

2. - DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to Claim 1, characterized in that the Fire - Safe ball valve (9) can be eliminated from the system according to the safety level required at the plant.

3. DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to claim 1, characterized in that the fire-safe ball valve (9), when present in the system, receives a pneumatic control (21) which releases air to drive the valve. valve (9) through the medium pressure hose (13) connected to the quick coupler outlet (24).

4. DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to Claim 1, characterized in that the remote control for quick opening of the ball valve (9) has a pneumatic control with no effect of pressure drop.

5. SIMULATOR AND DUCK LEAK SIMULATION SYSTEM according to Claim 1, characterized in that the pressure regulator (26) regulates the air outlet to the 3-way auxiliary valve (6).

6. DUCK LEAK SIMULATION SYSTEM AND SIMULATOR according to Claim 1, characterized in that the pneumatic control (22) of the control unit (3) drives the pneumatic actuator of the 3-way auxiliary valve (6) through the medium hose. pressure (12) connected to the coupling (25).

7. - DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR according to Claim 1, characterized in that the valve opening (6) releases the pressurized air from the lung reservoir (5) directly to actuate the pneumatically operated ball valve (7). ).

8. - DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to Claim 1, characterized in that the proximity of the lung valve (5) to the pneumatic actuator allows the system to reach working pressure by rapidly actuating the ball valve (7). ).

9. The duct leakage simulator and system according to claim 1, characterized in that the ball valve (7), after being opened, permits the passage of fluid through the discharge duct restriction plate (8) ( 11a), and from this, to some external container, simulating the leak.

10. DUCK LEAK SIMULATION SYSTEM AND SIMULATOR according to claim 1, characterized in that the fluid passage restriction plate (8) has a known diameter and is useful for simulating various leakage hole sizes consisting of a parallel-walled bore (30) combined with a 45 ° inclination (31), said plate (8) being installed between the valves (7 and 9) on the respective flanges (27) connecting between them.

11. DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to claim 1, characterized in that the pressure gauges (20 and 23) are required to control the working pressure and are arranged in the control unit (3).

12. DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to Claim 1, characterized in that it has a control (18) to relieve the system pressure.

13. DUCK LEAK SIMULATOR AND SIMULATOR SYSTEM according to Claim 1, characterized in that the control unit (3) is arranged within a control case having quick-release terminals and actuation commands.