RU158106U1 - MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES - Google Patents

MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES Download PDF

Info

Publication number
RU158106U1
RU158106U1 RU2015115381/05U RU2015115381U RU158106U1 RU 158106 U1 RU158106 U1 RU 158106U1 RU 2015115381/05 U RU2015115381/05 U RU 2015115381/05U RU 2015115381 U RU2015115381 U RU 2015115381U RU 158106 U1 RU158106 U1 RU 158106U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plasma
cleaning
cleaning unit
pipe
plasmatrons
Prior art date
Application number
RU2015115381/05U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Евгеньевич Сенокосов
Михаил Юрьевич Ушаков
Евгений Степанович Сенокосов
Original Assignee
Андрей Евгеньевич Сенокосов
Михаил Юрьевич Ушаков
Евгений Степанович Сенокосов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Евгеньевич Сенокосов, Михаил Юрьевич Ушаков, Евгений Степанович Сенокосов filed Critical Андрей Евгеньевич Сенокосов
Priority to RU2015115381/05U priority Critical patent/RU158106U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU158106U1 publication Critical patent/RU158106U1/en

Links

Images

Abstract

Машина для плазменной очистки наружной поверхности труб может найти применение для ремонта нефте- и газопроводов в трассовых условиях и на ремонтных заводах труб. В основу рабочего процесса очистки положен прогрессивный плазменный способ, который начал внедряться в газовый и нефтяной промышленности. Преимущества плазменной технологии очистки металлических поверхностей от любых загрязнений заключается в их универсальности, возможности использовать в трассовых и стационарных условиях, при низких и высоких температурах окружающего воздуха. Однако, существующие плазменные машины имеют недостатки, заключающиеся в недостаточной производительности, повышенной пожароопасности, проблемах эксплуатации в зимних условиях, недостаточной экологической чистоте. Все эти недостатки устранены в полезной модели. Производительность очистки увеличена за счет совмещения плазменной очистки с предварительной механической очисткой. Посредством механической очистки снимается старая изоляция, которая легко удаляется на больших участках в силу рыхлости и небольшой прочности сцепления с поверхностью трубы. В зимнее время в блоке механической очистки применены плазматроны грубой очистки для размягчения и плавления битумного и полиэтиленового покрытия. Прочные старые изолирующие покрытия в виде битумной мастики, синтетического праймера и современного многослойного полиэтиленового и полиуретанового покрытия удаляются плазменными струями, против которых никакие полимеры и загрязнения не могут остаться на поверхности стальных труб. В углеводородной плазме, кроме того происходит процесс термохимического восстановления оксидов на металлических поверхностях, т.е. реализуется термохимическая плазменная очистка поверхности труб от окалины и ржавчины до чистого металла. В предлагаемой полезной модели реализованы новые инженерные решения, которые устранили пожароопасное произвольное возгорание старой битумной и полиэтиленовой изоляции. Для этого изменен зазор между кожухом дожигания и поверхности трубы и направления плазменных струй факельных плазматронов очистки. Принятые меры исключили вероятность развития произвольного горения старой изоляции и увеличили производительность плазменной очистки. Введения в конструкцию плазменной машины очистки тендера позволило резко сократить длину и количество шлангов и кабелей, обеспечивающих работу факельных плазматронов, снизило массу и повысило мобильность всей машины за счет более компактного исполнения. В полезной модели улучшена экологическая безопасность за счет уменьшения вредных выбросов в окружающую среду. Введен предпусковой подогрев водных магистралей для возможности эксплуатации машины очистки в зимнее время. Решена проблема высокоэффективного использования машины плазменной очистки труб в стационарных условиях на заводах по ремонту труб и переизоляции. Таким образом, в полезной модели устранены недостатки, имеющие место в настоящее время в аналогах, и заложены новые инженерные решения, которые увеличили производительность очистки труб, снизили пожароопасность и экологическую нагрузку на окружающую среду. A machine for plasma cleaning of the outer surface of pipes can find application for repairing oil and gas pipelines in highway conditions and at pipe repair plants. The working process of cleaning is based on a progressive plasma method, which began to be introduced in the gas and oil industries. The advantages of the plasma technology for cleaning metal surfaces from any contaminants lies in their versatility, the ability to use in route and stationary conditions, at low and high ambient temperatures. However, existing plasma machines have disadvantages consisting in insufficient productivity, increased fire hazard, problems of operation in winter conditions, insufficient environmental cleanliness. All these shortcomings are eliminated in the utility model. Cleaning performance is increased by combining plasma cleaning with preliminary mechanical cleaning. By mechanical cleaning, the old insulation is removed, which is easily removed in large areas due to friability and low adhesion to the pipe surface. In winter, coarse plasmatrons are used in the mechanical cleaning unit to soften and melt bituminous and polyethylene coatings. Durable old insulating coatings in the form of bitumen mastic, synthetic primer and modern multilayer polyethylene and polyurethane coatings are removed by plasma jets, against which no polymers and impurities can remain on the surface of steel pipes. In hydrocarbon plasma, in addition, the process of thermochemical reduction of oxides on metal surfaces, i.e. thermochemical plasma cleaning of the pipe surface from scale and rust to pure metal is realized. The proposed utility model implements new engineering solutions that eliminate the fire hazardous arbitrary ignition of old bitumen and polyethylene insulation. For this, the gap between the afterburner casing and the pipe surface and the direction of the plasma jets of the flare cleaning plasmatrons has been changed. The measures taken excluded the likelihood of the development of arbitrary burning of the old insulation and increased the performance of plasma cleaning. The introduction of a tender cleaning plasma machine made it possible to drastically reduce the length and number of hoses and cables providing torch plasmatrons, reduced weight and increased mobility of the entire machine due to its more compact design. In the utility model, environmental safety is improved by reducing harmful emissions into the environment. Prestarting heating of water mains was introduced to enable the operation of the cleaning machine in winter. The problem of highly efficient use of a plasma tube cleaning machine in stationary conditions at pipe repair and re-insulation plants has been solved. Thus, in the utility model, the shortcomings that are currently taking place in the analogues have been eliminated and new engineering solutions have been put in place, which increased the productivity of pipe cleaning, reduced the fire hazard and the environmental load on the environment.

Description

Область техникиTechnical field

Предлагаемая машина относится к ремонтному оборудованию трубопроводного транспорта и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности, а так же в коммунальном и водном хозяйстве для очистки наружной поверхности трубопроводов от грязи, окалины, ржавчины и старой изоляции. Данная машина может быть использована при выполнении ремонтных работ магистральных нефте- и газопроводов и на заводах по ремонту труб.The proposed machine belongs to the repair equipment of pipeline transport and can be used in the oil and gas industry, as well as in public utilities and water management for cleaning the outer surface of pipelines from dirt, scale, rust and old insulation. This machine can be used in the repair work of oil and gas pipelines and in pipe repair plants.

Для производства ремонтных работ трубы извлекают из траншеи. Для диагностики в первую очередь их необходимо очистить от старой битумной, резино-битумной, полимерной или другой изоляции. При этом на поверхности трубы не должно быть остатков старой изоляции. После ремонта трубопровода на него наносят новое изолирующее покрытие. При этом для надежного сцепления защитного покрытия с поверхностью трубы, труба должна быть очищена до чистого металла, т.е. должны быть удалены все оксиды (ржавчина и окалина), любые масляные и жировые пятна, следы битума и праймера. Для такой очистки и предназначена предлагаемая машина наружной очистки поверхности труб.To carry out repair work, pipes are removed from the trench. For diagnosis, they must first be cleaned of old bitumen, rubber-bitumen, polymer or other insulation. At the same time, there should not be any remnants of old insulation on the pipe surface. After repairing the pipeline, a new insulating coating is applied to it. At the same time, for reliable adhesion of the protective coating to the surface of the pipe, the pipe must be cleaned to pure metal, i.e. all oxides (rust and scale), any oil and grease stains, traces of bitumen and primer must be removed. For such cleaning, the proposed machine is designed for external cleaning of the surface of the pipes.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известные устройства для очистки наружной поверхности труб основаны:Known devices for cleaning the outer surface of pipes are based:

- на использовании щеток и рамы с вмонтированным приводом, обеспечивающих возвратно-поступательное перемещение щеточного узла вдоль трубы, или средства для возвратно-поступательного перемещения очищаемой трубы (авторской свидетельство СССР №640.772, патенты РФ №№2.093.280, 2.145.911, 2.212.959, патент США №4.771.499 и другие);- on the use of brushes and a frame with a mounted drive, providing reciprocating movement of the brush assembly along the pipe, or means for the reciprocating movement of the pipe being cleaned (USSR copyright certificate No. 640.772, RF patents No. 2.093.280, 2.145.911, 2.212. 959, US patent No. 4.771.499 and others);

- на использовании скребков, рамы, привода и коленных опор (авторское свидетельство СССР №1.645.048, патенты РФ Ж№2.113.288, 2.219.004, патент США №6.158.074 и другие);- on the use of scrapers, frames, drives and knee supports (USSR copyright certificate No. 1.645.048, RF patents Ж№2.113.288, 2.219.004, US patent No. 6.158.074 and others);

- на использовании клетей с размещенными в них обдирающими валками с установленным на валках инструментом, снабженные приводом вращения валков (авторские свидетельства СССР №№168.894, 192.152, 607.863, 668.576, патент РФ №2.383.403 и другие);- on the use of stands with peeling rolls placed in them with a tool mounted on the rolls, equipped with a roll rotation drive (USSR copyright certificates No. 168.894, 192.152, 607.863, 668.576, RF patent No. 2,383.403 and others);

- на использовании дробеструйных аппаратов и устройства автоматического выравнивания трассовой самодвижущей машины (авторское свидетельство СССР №№112.900, 333.030, 1.549.735, патенты РФ №№2.134.191, 2.148.522, 2.165.350,2.170.167,2.173.650,2.240.223, 2.281.850, патенты США Ms 5.056.27, 5.107.633, 5.267.417 и другие;- on the use of bead-blasting devices and automatic alignment devices of a self-propelled motor vehicle (USSR copyright certificate No. 112.900, 333.030, 1.549.735, RF patents No. 2.134.191, 2.148.522, 2.165.350,2.170.167,2.173.650, 2.240.223, 2.281.850, US patents Ms 5.056.27, 5.107.633, 5.267.417 and others;

- на использовании роторных машин, резцов и рычагов (авторское свидетельство СССР Ж №1.329.845, 1.528.582, патенты РФ №№2.128.092, 2.132.245, 2.163.172, патент США №5.603.136 и другие);- on the use of rotary machines, cutters and levers (USSR author's certificate F No. 1.329.845, 1.528.582, RF patents No. 2.128.092, 2.132.245, 2.163.172, US patent No. 5.603.136 and others);

- на использовании рамы с ходовыми колесами, механизма привода рабочих органов и пульта управления (авторское свидетельство СССР №995.908, патенты РФ №№2.145.911, 2.219.003, патент США №4.306.914 и другие).- on the use of a frame with running wheels, a drive mechanism for working bodies and a control panel (USSR copyright certificate No. 995.908, RF patents No. 2.145.911, 2.219.003, US patent No. 4.306.914 and others).

Все перечисленные устройства, предназначенные для очистки магистральных трубопроводов и отдельных труб, имеют существенные недостатки:All of the above devices designed for cleaning main pipelines and individual pipes have significant disadvantages:

- всякая механическая очистка (щетки, скребки, дробь, абразивы и песок) не обеспечивает высокое качество очистки, особенно в зимнее время на поверхности труб остается много грязи и следов защитного покрытия. Не обеспечивается высокое качество очистки и в жаркое время года, когда битумное защитное покрытие размягчено и липкое. Механические частицы (дробь, песок, абразивный материал) вязнут в очищаемом покрытии, а щетки и скребки забиваются вязкой массой битума, и размазываются по очищенной поверхности;- any mechanical cleaning (brushes, scrapers, shot, abrasives and sand) does not provide a high quality of cleaning, especially in winter there is a lot of dirt and traces of a protective coating on the pipe surface. The high quality of cleaning is not ensured even in the hot season, when the bitumen protective coating is softened and sticky. Mechanical particles (shot, sand, abrasive material) get stuck in the coating to be cleaned, and the brushes and scrapers are clogged with a viscous mass of bitumen, and smeared on the cleaned surface;

- в результате механической очистки повреждается поверхность трубы, остаются риски и частично срезается валик сварного шва, что ухудшает прочность трубы;- as a result of mechanical cleaning, the pipe surface is damaged, risks remain and the weld bead is partially cut off, which impairs the strength of the pipe;

- механическая очистка скребками и металлическими щетками требует частой замены режущего инструмента.- mechanical cleaning with scrapers and brushes requires frequent replacement of the cutting tool.

Из известных устройств наиболее близким аналогом предлагаемому является «комплекс для плазменно-дуговой очистки наружной поверхности магистральных трубопроводов» патент РФ на полезную модель №143764 B08B 9/023, приоритет от 09.08.2013 г. Of the known devices, the closest analogue to the proposed one is "a complex for plasma-arc cleaning of the outer surface of trunk pipelines" RF patent for utility model No. 143764 B08B 9/023, priority from 08/09/2013.

Существенными признаками заявляемой полезной модели, совпадающими с наиболее близким аналогом является:The essential features of the claimed utility model, coinciding with the closest analogue is:

- наличие разъемной или неразъемной рамы, механизмов продольного реверсного перемещения рамы вдоль очищаемой трубы, одного или несколько роторов на которых размещены рабочие органы очистки (щетки, скребки, факельные плазматроны), механизмы вращения роторов, системы охлаждения плазматронов, системы подачи плазмообразующего рабочего тела (ПРТ) в плазматроны, кожуха дожигания, размещенного концентрично на трубе.- the presence of a detachable or one-piece frame, mechanisms for the longitudinal reverse movement of the frame along the pipe being cleaned, one or several rotors on which the working cleaning bodies (brushes, scrapers, torch plasmatrons) are located, rotor rotation mechanisms, plasmatron cooling systems, plasma forming working fluid supply systems (PRT ) in the plasmatrons, afterburner casing, placed concentrically on the pipe.

Недостатками близкого аналога являются:The disadvantages of a close analogue are:

- низкая производительность очистки в случаях большого количества загрязнений на поверхности, особенно при очистке от старой битумной и пленочной изоляции;- low cleaning performance in cases of a large number of contaminants on the surface, especially when cleaning from old bitumen and film insulation;

- вероятность возникновения произвольного низкотемпературного горения продуктов очистки и старой изоляции на большой части- поверхности трубы и под кожухом дожигания и связанного с этим возникновения опасности загрязнения окружающей среды и пожарной опасности;- the likelihood of the occurrence of arbitrary low-temperature combustion of the cleaning products and old insulation on a large part of the pipe surface and under the afterburner casing and the associated risk of environmental pollution and fire hazard;

- полезную модель, согласно аналогу, нерационально использовать в стационарных условиях, например на заводах по ремонту труб, из-за загрязнения окружающего пространства продуктами очистки.- a utility model, according to the analogue, is irrational to use in stationary conditions, for example, in pipe repair plants, due to pollution of the surrounding space by cleaning products.

Все эти недостатки устранены в предлагаемой полезной модели.All these disadvantages are eliminated in the proposed utility model.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Очистка поверхности труб от старого изолирующего покрытия и других загрязнений (патент РФ на полезную модель №143764 от 09.08.2013 г.) с помощью факельных плазматронов на практике доказала свои преимущества и состоятельность. Одновременно были выявлены перечисленные недостатки. В частности, при очистке от старого битумного и пленочного изолирующего покрытия, которое использовано на 80% всех газо- и нефтепроводах страны, механические способы очистки более производительны. Но очистить механически трубы качественно без остатков битума и праймера, особенно в складках сварных швов, как это требуется, не получается. Плазменно-дуговая установка (патент РФ на полезную модель №143764 от 09.08.2013 г.) очистку осуществляет качественно, но при этом напрасно тратится энергия на очистку от тех загрязнений, которые легче и производительнее предварительно очистить механически. Идея совместить механическую и плазменную очистку реализована в предлагаемой полезной модели. Согласно предлагаемой полезной модели устройство механической очистки размещено в носовой части машины, а плазменная завершает процесс. При этом производительность очистки факельными плазматронами выравнивается с производительностью механической очистки, т.к. чистится плазмой не вся масса загрязнений, а лишь участки или тонкий прочный слой грязи, с которым не справились рабочие органы механической очистки. В качестве рабочих органов устройства (блока) механической очистки в полезной модели применены металлические щетки, скребки, резцы, иглофрезы, режущие лезвия, шарошки и абразивы, а также дробеструйные, пескоструйные и другие струйные устройства, использующие в качестве рабочего тела абразивные частицы, песок, стеклянный порошок, металлическую дробь, жидкости, газы и их смеси. Использование механической очистки при высокой (+40°C) и низкой температуре (-40°C) сопряжены с большими проблемами. При высокой температуре рабочий инструмент (скребки, щетки и т.п.) и рабочее тело (дробь, песок и т.п.) вязнут в очищаемых с трубы старых покрытиях (битум, праймер и т.п.) и не обеспечивают необходимые производительность и качество очистки. Битум остается на трубе. При низких температурах прочность и твердость очищаемого покрытия резко возрастают, отсюда эффективность механической очистки то же падает. В результате совмещения механической очистки с плазменной очисткой в полезной модели позволили обеспечить большую производительность с высоким качеством очистки при любых погодных условиях.Cleaning the pipe surface from the old insulating coating and other contaminants (RF patent for utility model No. 143764 dated 08/09/2013) using torch plasmatrons in practice has proved its advantages and consistency. At the same time, these shortcomings were identified. In particular, when cleaning from old bitumen and film insulating coatings, which are used in 80% of all gas and oil pipelines in the country, mechanical cleaning methods are more productive. But it is impossible to clean the pipes mechanically without the bitumen and primer residues, especially in the folds of the welds, as required. Plasma-arc installation (RF patent for utility model No. 143764 dated 08/09/2013) performs high-quality cleaning, but at the same time, energy is wasted in cleaning up those contaminants that are easier and more productive to first clean mechanically. The idea to combine mechanical and plasma cleaning is implemented in the proposed utility model. According to the proposed utility model, the mechanical cleaning device is located in the bow of the machine, and the plasma completes the process. In this case, the cleaning performance of flare plasmatrons is aligned with the performance of mechanical cleaning, because not the entire mass of contaminants is cleaned by plasma, but only sections or a thin, durable layer of dirt that the working bodies of mechanical cleaning could not handle. As the working bodies of the mechanical cleaning device (block) in the utility model, metal brushes, scrapers, incisors, needle cutters, cutting blades, cones and abrasives, as well as shot blasting, sandblasting and other inkjet devices using abrasive particles, sand, are used, glass powder, metal fractions, liquids, gases and mixtures thereof. The use of mechanical cleaning at high (+ 40 ° C) and low temperature (-40 ° C) is fraught with big problems. At high temperatures, the working tool (scrapers, brushes, etc.) and the working medium (shot, sand, etc.) get stuck in the old coatings that are being cleaned from the pipe (bitumen, primer, etc.) and do not provide the necessary performance and quality of cleaning. Bitumen remains on the pipe. At low temperatures, the strength and hardness of the coating being cleaned increase sharply, hence the effectiveness of mechanical cleaning also drops. As a result of combining mechanical cleaning with plasma cleaning in a utility model, it was possible to provide high productivity with high quality cleaning in any weather conditions.

Использование пропановых или ацетиленовых горелок в настоящее время вместе с механической очисткой при очистке труб не приводит к такому эффекту в силу, низкой температуры (максимально 2400°C у пропановых горелок и 3200°C у ацетиленовых) и плотности энергии в струе продуктов горения этих горелок. Наоборот, их использование, в лучшем случае, приводит к испарению сложных органических молекул в окружающее пространство, которые являются вредными. Например, при низкотемпературном (обычном) сжигании мусора, загрязняется окружающее пространство. В худшем случае применение ацетиленовых и пропановых горелок приводит к оплавлению битума по всей очищаемой поверхности, что недопустимо.The use of propane or acetylene burners at the present time together with mechanical cleaning during pipe cleaning does not lead to such an effect due to the low temperature (maximum 2400 ° C for propane burners and 3200 ° C for acetylene) and the energy density in the stream of combustion products of these burners. On the contrary, their use, at best, leads to the evaporation of complex organic molecules into the environment, which are harmful. For example, during low-temperature (normal) burning of garbage, the surrounding area is polluted. In the worst case, the use of acetylene and propane burners leads to the melting of bitumen over the entire surface to be cleaned, which is unacceptable.

Сущность же плазменно-дуговой очистки выражается в применении качественно нового способа очистки металлических труб от старого изоляционного покрытия и любых других загрязнений. Этот способ заключается в кратковременном воздействии низкотемпературной плазмы с температурой 6000-20000°C и плотностью энергии 1011 вт/м2 на очищаемую поверхность трубы, что не оставляет на трубе никаких загрязнений.The essence of plasma-arc cleaning is expressed in the use of a qualitatively new method of cleaning metal pipes from the old insulating coating and any other contaminants. This method consists in the short-term exposure of a low-temperature plasma with a temperature of 6000-20000 ° C and an energy density of 10 11 W / m2 to the cleaned surface of the pipe, which does not leave any contaminants on the pipe.

Существенными признаками полезной модели являются применение генераторов низкотемпературной плазмы (факельных плазматронов) в качестве рабочего инструмента для очистки магистрального трубопровода от старой изоляции и любых других загрязнений совместно с механической очисткой.The essential features of the utility model are the use of low-temperature plasma generators (flare plasmatrons) as a working tool for cleaning the main pipeline from old insulation and any other contaminants together with mechanical cleaning.

При такой температуре плазменных струй и плотности тепловой энергии все известные химические элементы и их соединения мгновенно испаряются или сублимируют с поверхности металлической трубы, оставляя поверхность сухой и чистой, а если плазма содержит много ионов и возбужденных атомов водорода и углерода (при использовании углеводородных плазмообразующих рабочих тел (ПРТ) или чистого Н2), то на очищаемой поверхности идет еще и химическая реакция восстановления оксидов до чистого металла. При этом очистка поверхности трубы осуществляется на атомарном уровне.At this temperature of plasma jets and heat energy density, all known chemical elements and their compounds instantly evaporate or sublimate from the surface of a metal pipe, leaving the surface dry and clean, and if the plasma contains many ions and excited hydrogen and carbon atoms (when using hydrocarbon plasma-forming working fluids (PRT) or pure Н 2 ), then on the surface being cleaned there is also a chemical reaction of the reduction of oxides to a pure metal. In this case, the cleaning of the pipe surface is carried out at the atomic level.

Плазменно-дуговой процесс очистки является экологически чистым, так как все органические молекулы старого изоляционного покрытия (в основном полиэтилен и битум) под действием высокой температуры диссоциируют, т.е. разлагаются на составляющие их атомы С, O2, Н2, которые в результате рекомбинации (последующего сгорания) из сложных канцерогенных молекул образуют простейшие безопасные продукты сгорания типа CO2 и H2O, которые и являются отходами очистки.The plasma-arc cleaning process is environmentally friendly, since all organic molecules of the old insulation coating (mainly polyethylene and bitumen) dissociate under the influence of high temperature, i.e. decompose into their constituent atoms C, O 2 , H 2 , which, as a result of recombination (subsequent combustion) of complex carcinogenic molecules, form the simplest safe combustion products of the type CO 2 and H 2 O, which are waste products.

На этом принципе сегодня работают термические установки по утилизации химического оружия и токсичных химических соединений (М.Н. Бернадинер, А.П. Шурыгин «Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов». М.: Химия, 1990.)Thermal plants for the disposal of chemical weapons and toxic chemical compounds are currently operating on this principle (MN Bernadiner, AP Shurygin “Fire processing and neutralization of industrial waste.” M .: Chemistry, 1990.)

Предлагаемую полезную модель можно использовать в мобильном варианте, т.е. в трассовых условиях и стационарно на ремонтных заводах.The proposed utility model can be used in the mobile version, i.e. in highway conditions and stationary at repair plants.

В мобильных установках факельные плазматроны находятся на роторах после блока механической очистки по ходу технологического процесса очистки и на роторе в блоке механической очистки, для увеличения его производительности.In mobile installations, torch plasmatrons are located on the rotors after the mechanical cleaning unit during the cleaning process and on the rotor in the mechanical cleaning unit to increase its productivity.

Системы охлаждения плазматронов и других теплонапряженных частей очистной машины и система подачи и хранения плазмообразующих рабочих тел с целью сокращения длины шлангов размещены в тендере. Тендер, на подобие паровозной схемы, в виде отдельного подвижного узла мобильной очистной машины (MOM) устанавливается на очищаемой трубе, связан с рабочей частью MOM механически, имеет возможность перемещаться по очищаемому магистральному газопроводу вместе с рабочей частью MOM. Подвижность MOM по очищаемой трубе обеспечена наличием механизмов перемещения на блоке механической очистки, блоке плазменной очистки и тендере. Такое инженерное решение позволило отказаться от большого количества шлангов подачи хладоагента и ПРТ к плазматронам. Дополнительным способом уменьшить длину коммуникаций и выполнить MOM более компактной является использование в качестве конструктивных элементов, например рамы, полых деталей (труб) или создание таких полостей для хранения в них ПРТ или хладоагента в нишах MOM. Другим важным инженерным решением, которым полезная модель отличается от ближайшего аналога (патент РФ на полезную модель №143 764 от 09.08.2015 г.) является уменьшение зазора между кожухом дожигания и поверхностью очищаемой трубы до 5-50 мм. Кожух дожигания в аналоге применен для ограничения поверхности горения старого изолирующего покрытия под действием струй факельных плазматронов во время очистки. В ходе эксплуатации MOM с плазменной очисткой магистральных газопроводов выяснилось, что без кожуха дожигания они представляют большую пожарную опасность. Тогда ввели в конструкцию кожух дожигания.Cooling systems for plasmatrons and other heat-stressed parts of the cleaning machine and a system for supplying and storing plasma-forming working fluids in order to reduce the length of the hoses are placed in a tender. A tender, similar to a steam locomotive scheme, in the form of a separate movable unit of a mobile cleaning machine (MOM) is installed on the pipe being cleaned, mechanically connected to the working part of the MOM, has the ability to move along the cleaned gas pipeline along with the working part of the MOM. The mobility of the MOM along the pipe being cleaned is ensured by the presence of movement mechanisms on the mechanical cleaning unit, the plasma cleaning unit and the tender. Such an engineering solution allowed us to abandon a large number of refrigerant and PRT supply hoses to the plasmatrons. An additional way to reduce the length of communications and make MOM more compact is to use as structural elements, for example, frames, hollow parts (pipes) or create such cavities for storing PRT or refrigerant in MOM niches in them. Another important engineering solution by which the utility model differs from the closest analogue (RF patent for utility model No. 143 764 dated 08/09/2015) is to reduce the gap between the afterburner casing and the surface of the pipe being cleaned to 5-50 mm. The afterburner casing in the analog is used to limit the combustion surface of the old insulating coating under the action of torch plasma torch jets during cleaning. During the operation of MOM with plasma cleaning of gas pipelines, it turned out that without a afterburner cover they pose a great fire hazard. Then they introduced the afterburner casing into the design.

Однако, и в этом случае все же осталась проблема с пожароопосностью эксплуатации такой машины. Оставался риск неконтролируемого воспламенения старой изоляции на большой поверхности очищаемой трубы.However, in this case, there was still a problem with the fire safety of the operation of such a machine. There remained the risk of uncontrolled ignition of the old insulation on the large surface of the pipe being cleaned.

В предлагаемой же полезной модели эти проблемы решены тем, что струи плазматронов блока очистки не направлены в зазор под кожух дожигания, как в аналоге, а сам зазор ограничили размерами 5-50 мм. Это исключило процесс самопроизвольного горения старой изоляции в столь малом зазоре из-за трудности произвольного притока туда атмосферного воздуха, поддерживающего процесс горения.In the proposed utility model, these problems are solved by the fact that the jets of the plasmatrons of the cleaning unit are not directed into the gap under the afterburner casing, as in the analogue, and the gap itself was limited to 5–50 mm. This ruled out the process of spontaneous combustion of the old insulation in such a small gap due to the difficulty of arbitrary influx of atmospheric air there, supporting the combustion process.

Для исключения воспламенения старого изолирующего покрытия, согласно полезной модели, струи плазмы направлены на участок трубы между кожухом дожигания и блоком плазменной очистки. При этом кожух дожигания предотвращает распространение фронта огня на неочищенные участки трубы. В зависимости от воспламеняемости старого защитного покрытия или природы загрязнений этот участок имеет протяженность от края кожуха дожигания до плазменных струй 10-1000 мм.To exclude ignition of the old insulating coating, according to a utility model, the plasma jets are directed to the pipe section between the afterburner casing and the plasma cleaning unit. In this case, the afterburner casing prevents the spread of the front of the fire to the untreated pipe sections. Depending on the flammability of the old protective coating or the nature of pollution, this section has a length from the edge of the afterburner casing to plasma jets of 10-1000 mm.

Опыт эксплуатации машин с механической очисткой поверхности в зимнее время показал низкую эффективность очистки из-за высокой твердости и прочности сцепления с поверхностью трубы битумной и полиэтиленовой изоляции при низких температурах, поэтому в предлагаемой полезной модели предусмотрено размещение и работа факельных плазматронов грубой очистки непосредственно с механическими инструментами. Назначение этих плазматронов грубой очистки заключается в размягчении, плавлении и частичном удалении старого защитного покрытия и различных других загрязнений при низких отрицательных температурах в зоне работы механической очистки.The operating experience of machines with mechanical surface cleaning in winter has shown low cleaning efficiency due to the high hardness and adhesion to the surface of the bitumen and polyethylene insulation pipes at low temperatures, therefore, the proposed utility model provides for the placement and operation of coarse torch plasmatrons directly with mechanical tools . The purpose of these coarse plasmatrons is to soften, melt and partially remove the old protective coating and various other contaminants at low negative temperatures in the area of mechanical cleaning.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлен мобильный вариант машины для очистки наружной поверхности труб.In FIG. 1 shows a mobile version of a machine for cleaning the outer surface of pipes.

На фиг. 1 представлено:In FIG. 1 submitted:

1. Труба.1. The pipe.

2. Блок механической очистки.2. Block mechanical cleaning.

3. Рабочие органы механической очистки (скребки, резцы, щетки и т.п.)3. Working bodies of mechanical cleaning (scrapers, cutters, brushes, etc.)

4. Факельные плазматроны грубой очистки.4. Flare plasmatrons of rough cleaning.

5. Механизм перемещения блока по трубе.5. The mechanism for moving the block through the pipe.

6. Механическая связь между блоком механической очистки и кожухом дожигания.6. Mechanical connection between the mechanical cleaning unit and the afterburner casing.

7. Кожух дожигания.7. Afterburner cover.

8. Механическая связь между блоком плазменной очистки и кожухом дожигания.8. Mechanical connection between the plasma cleaning unit and the afterburner casing.

9. Блок плазменной очистки.9. Plasma cleaning unit.

10. Факельные плазматроны финишной очистки.10. Flare plasmatrons of final cleaning.

11. Коммуникации систем охлаждения плазматронов, подачи в них ПРТ, электропитания, управления и т.п.11. Communications of plasmatron cooling systems, supplying them with PRT, power supply, control, etc.

12. Роторы кругового перемещения факельных плазматронов очистки.12. Rotors of circular movement of flare plasmatrons cleaning.

13. Механизмы линейного перемещения блока плазменной очистки.13. Mechanisms of linear movement of the plasma cleaning unit.

14. Тендер.14. The tender.

15. Замкнутая система охлаждения плазматронов.15. Closed plasmatron cooling system.

16. Система подачи ПРТ и емкость с запасом ПРТ, система электропитания и другие системы для работы плазматронов.16. The supply system of PRT and capacity with stock PRT, power supply system and other systems for the operation of plasmatrons.

17. Механическая связь блока плазменной очистки и тендера.17. The mechanical connection of the plasma cleaning unit and the tender.

18. Механизм перемещения тендера по трубе.18. The mechanism for moving the tender through the pipe.

A. Зона плазменной очистки поверхности трубы.A. Plasma cleaning zone of the pipe surface.

Б. Поверхность трубы после механической (и грубой плазменной для Рис. 1) очистки.B. The surface of the pipe after mechanical (and rough plasma for Fig. 1) cleaning.

B. Исходная поверхность неочищенной трубы.B. The original surface of the crude pipe.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Машина для плазменной очистки наружной поверхности труб в трассовых условиях устанавливается на трубу или на линейную часть магистрального трубопровода 1 фиг. 1. В передней части машины находится блок механической очистки 2, в котором размещены рабочие органы механической очистки 3 и факельные плазматроны грубой очистки 4. В результате работы блока механической очистки 2 с исходной загрязненной поверхности Б трубы 1 удаляется часть старого защитного покрытия или грязи, которые сравнительно непрочно связаны с поверхностью трубы или рыхлые. Основная и качественная очистка осуществляется в зоне А, где под воздействием плазменных струй с поверхности трубы удаляются все загрязнения, оставшиеся после механической очистки. При этом кожух дожигания 7 предотвращает произвольное распространение зоны горения в сторону блока механической очистки 2. Это обеспечивается малым зазором между стенкой кожуха дожигания 7 и поверхностью трубы 1 не превышающим, согласно полезной модели, 5-50 мм в зависимости от склонности к воспламеняемости старого изолирующего покрытия или находящихся загрязнений. Протяженность зоны А, где осуществляется очистка плазменными струями, задается расстоянием от кромки кожуха дожигания (от 10 до 1000 мм) до зоны воздействия струй плазматронов в зависимости от легкости очистки старого покрытия или других загрязнений. Линейная скорость перемещения кромки кожуха дожигания и плазменных струй плазматронов по трубе одинакова, так как они механически связаны 8, равно, как и с другими частями машины 6 и 17. Производительность очистки плазматронами 10 высока, т.к. очистке подвергается поверхность трубы Б уже предварительно очищенная в блоке механической очистки 2. В блоке плазменной очистки 9 размещены роторы 12 на которых расположены факельные плазматроны очистки 10 в один или несколько рядов. Роторы 12 совершают круговое и поступательное движение, очищая струями плазмы из плазматронов поверхности трубы. Работа плазматронов 10 обеспечена системами охлаждения 15, системой подачи ПРТ 16, системой электропитания и др. системами, которые размещены в тендере 14. Система охлаждения плазматронов 15 в зимнее время имеет подогрев для облегчения запуска и предотвращения замерзания хладоагента в магистралях 11. Все части машины перемещаются реверсно по очищаемой трубе с помощью механизмов перемещения 5, 13 и 18 или одними из них. Труба 1 в этом случае неподвижна.The machine for plasma cleaning of the outer surface of the pipes under route conditions is installed on the pipe or on the linear part of the main pipeline 1 of FIG. 1. In front of the machine there is a mechanical cleaning unit 2, which houses the mechanical cleaning bodies 3 and coarse flare plasmatrons 4. As a result of the mechanical cleaning unit 2, part of the old protective coating or dirt is removed from the original contaminated surface B of pipe 1, which relatively loose connection with the surface of the pipe or loose. The main and high-quality cleaning is carried out in zone A, where, under the influence of plasma jets, all contaminants remaining after mechanical cleaning are removed from the pipe surface. In this case, the afterburner casing 7 prevents the combustion zone from spreading towards the mechanical cleaning unit 2. This is ensured by a small gap between the wall of the afterburner casing 7 and the pipe surface 1 not exceeding, according to the utility model, 5-50 mm depending on the flammability of the old insulating coating or contaminants present. The length of zone A, where plasma jets clean, is determined by the distance from the edge of the afterburner casing (from 10 to 1000 mm) to the zone of influence of plasmatron jets, depending on the ease of cleaning of the old coating or other contaminants. The linear velocity of the edge of the afterburner casing and plasma jets of the plasmatrons along the pipe is the same, since they are mechanically connected 8, as well as with other parts of the machine 6 and 17. The cleaning performance of the plasmatrons 10 is high, because the surface of the pipe B is already cleaned, which has already been previously cleaned in the mechanical cleaning unit 2. In the plasma cleaning unit 9, rotors 12 are located on which flare plasmatrons of cleaning 10 are located in one or several rows. The rotors 12 make a circular and translational motion, cleaning the plasma surfaces from the plasma torches from the plasmatrons. The operation of the plasmatrons 10 is provided by cooling systems 15, the feed system of the PRT 16, the power supply system and other systems that are placed in the tender 14. The cooling system of the plasmatrons 15 in winter is heated to facilitate starting and prevent freezing of the refrigerant in the lines 11. All parts of the machine are moved reverse through the pipe being cleaned using the movement mechanisms 5, 13 and 18, or one of them. The pipe 1 in this case is stationary.

Настоящая полезная модель разработана и испытана. На этой машине в экспериментах проверены основные новшества полезной модели. Результаты доказали, что введение предварительной механической очистки и плазматронов грубой очистки увеличили производительность в 2-4 раза. Уменьшение зазора между кожухом дожигания и поверхностью трубы исключило произвольное распространение горения старой изоляции по трубе, тем самым устранило пажароопасность. Этому же способствовало изменение направления воздействия плазменных струй. Введение тендера 14 сделало машину более компактной и мобильной, существенно уменьшило длину рабочих коммуникаций 11 и их массу. Введение предварительного подогрева системы охлаждения плазматронов облегчило эксплуатацию зимой.This utility model is designed and tested. On this machine, in experiments, the main innovations of the utility model were tested. The results proved that the introduction of preliminary mechanical cleaning and coarse plasmatrons increased productivity by 2-4 times. Reducing the gap between the afterburner casing and the pipe surface eliminated the arbitrary spread of combustion of the old insulation through the pipe, thereby eliminating fire hazard. This was also facilitated by a change in the direction of plasma jets. The introduction of tender 14 made the machine more compact and mobile, significantly reduced the length of working communications 11 and their mass. The introduction of preheating of the plasmatron cooling system facilitated operation in winter.

Полезная модель решила проблемы создания MOM плазменной очистки труб для газовой и нефтедобывающей отрасли.The utility model solved the problems of creating MOM plasma pipe cleaning for gas and oil industry.

Применение плазматронов грубой очистки 4 совместно с рабочими органами механической очистки 3 позволило увеличить производительность очистки, особенно в зимнее время.The use of coarse plasmatrons 4 together with the working bodies of mechanical cleaning 3 allowed to increase the cleaning performance, especially in winter.

Claims (12)

1. Машина для плазменной очистки наружной поверхности труб, содержащая блок плазменной очистки с одним или несколькими роторами, механизм линейного перемещения блока плазменной очистки по трубе, факельные плазматроны, закрепленные на роторах, сопла которых направлены на очищаемую поверхность трубы, кожух дожигания, системы охлаждения и подачи плазмообразующих рабочих тел, систему электропитания плазматронов, отличающаяся тем, что роторы выполнены с возможностью совершения кругового и поступательного движения, а перед кожухом дожигания и блоком плазменной очистки размещен блок механической очистки.1. A machine for plasma cleaning the outer surface of the pipes, containing a plasma cleaning unit with one or more rotors, a linear mechanism for moving the plasma cleaning unit through the pipe, torch plasmatrons mounted on the rotors, whose nozzles are directed to the surface of the pipe to be cleaned, afterburner casing, cooling systems and the supply of plasma-forming working fluids, a plasmatron power supply system, characterized in that the rotors are configured to perform circular and translational motion, and before the casing dozhigan I and plasma cleaning unit disposed mechanical purification unit. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что блок механической очистки имеет механизмы перемещения его по трубе.2. The machine according to claim 1, characterized in that the mechanical cleaning unit has mechanisms for moving it along the pipe. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что блок механической очистки сопряжен с кожухом дожигания и блоком плазменной очистки.3. The machine according to claim 1, characterized in that the mechanical cleaning unit is interfaced with the afterburner casing and the plasma cleaning unit. 4. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве рабочих органов в блоке механической очистки использованы скребки, режущие лезвия, резцы, металлические щетки, иглофрезы, шарошки и абразивы.4. The machine according to claim 1, characterized in that scrapers, cutting blades, cutters, metal brushes, needle cutters, cones and abrasives are used as working bodies in the mechanical cleaning unit. 5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве рабочих тел механической очистки использованы абразивные частицы, песок, стеклянный порошок, металлическая дробь, жидкость, газы и их смеси.5. The machine according to claim 1, characterized in that abrasive particles, sand, glass powder, metal shot, liquid, gases and mixtures thereof are used as working bodies for mechanical cleaning. 6. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что блок механической очистки имеет факельные плазматроны грубой очистки.6. The machine according to claim 1, characterized in that the mechanical cleaning unit has flare plasmatrons of rough cleaning. 7. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что кожух дожигания размещен перед блоком плазменной очистки концентрично очищаемой трубе с зазором 5-50 мм.7. The machine according to claim 1, characterized in that the afterburner casing is placed in front of the plasma cleaning unit with a concentrically cleaned pipe with a gap of 5-50 mm. 8. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что струи факельных плазматронов блока плазменной очистки не направлены в зазор между кожухом дожигания и очищаемой трубой, но направлены на механически очищенную поверхность кольцевого участка шириной 10-1000 мм между плазматронами блока плазменной очистки и кромкой кожуха дожигания, кожух дожигания механически связан с блоком плазменной очистки и имеет возможность двигаться с одной скоростью с ним по очищаемой трубе.8. The machine according to claim 1, characterized in that the flames of the torch plasmatrons of the plasma cleaning unit are not directed into the gap between the afterburner casing and the pipe being cleaned, but are directed to the mechanically cleaned surface of the annular section 10-1000 mm wide between the plasmatrons of the plasma cleaning unit and the edge of the casing Afterburning, the afterburner casing is mechanically connected with the plasma cleaning unit and has the ability to move at the same speed with it through the pipe being cleaned. 9. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что она за блоком плазменной очистки, по ходу очистки, имеет тендер для размещения вспомогательных систем, тендер коммуникациями и механически связан с блоком плазменной очистки и плазматронами грубой очистки, размещен на очищаемой трубе с возможностью перемещения по ней вместе с блоком плазменной очистки и плазматронами грубой очистки, размещен на очищаемой трубе с возможностью перемещения по ней вместе с блоком плазменной очистки.9. The machine according to claim 1, characterized in that it is behind the plasma cleaning unit, in the course of cleaning, has a tender for placement of auxiliary systems, a communication tender and is mechanically connected with the plasma cleaning unit and coarse plasmatrons, placed on the pipe to be moved with the possibility of movement along with the plasma cleaning unit and coarse plasmatrons, it is placed on the pipe being cleaned with the possibility of moving along it together with the plasma cleaning unit. 10. Машина по п. 9, отличающаяся тем, что в тендере размещена система замкнутого охлаждения плазматронов и других теплонапряженных элементов блока плазменной очистки с емкостью для запаса хладоагента и/или система подачи плазмообразующих рабочих тел в плазматроны с емкостью для запаса плазмообразующего рабочего тела.10. The machine according to claim 9, characterized in that the tender contains a closed-circuit cooling system for plasmatrons and other heat-stressed elements of the plasma cleaning unit with a tank for the supply of refrigerant and / or a system for supplying plasma-forming working fluids to the plasmatrons with a capacity for the supply of a plasma-forming working fluid. 11. Машина по п. 9, отличающаяся тем, что конструктивные элементы блока механической очистки, блока плазменной очистки и тендера имеют полости для размещения в них хладоагента и/или плазмообразующих рабочих тел.11. The machine according to p. 9, characterized in that the structural elements of the mechanical cleaning unit, the plasma cleaning unit and the tender have cavities for placing a refrigerant and / or plasma forming working bodies in them. 12. Машина по п. 9, отличающаяся тем, что замкнутая система охлаждения, плазматроны и магистрали хладоагента имеют подогрев для эксплуатации машины при отрицательных температурах.
Figure 00000001
12. The machine according to p. 9, characterized in that the closed cooling system, plasmatrons and refrigerant lines are heated to operate the machine at low temperatures.
Figure 00000001
RU2015115381/05U 2015-04-23 2015-04-23 MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES RU158106U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115381/05U RU158106U1 (en) 2015-04-23 2015-04-23 MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115381/05U RU158106U1 (en) 2015-04-23 2015-04-23 MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU158106U1 true RU158106U1 (en) 2015-12-20

Family

ID=54871764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115381/05U RU158106U1 (en) 2015-04-23 2015-04-23 MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU158106U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182331U1 (en) * 2018-02-02 2018-08-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Device for thermal cleaning of dismantled pipes of oil assortment from asphalt tar and paraffin deposits

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182331U1 (en) * 2018-02-02 2018-08-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Device for thermal cleaning of dismantled pipes of oil assortment from asphalt tar and paraffin deposits

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU143764U1 (en) COMPLEX FOR PLASMA-ARC CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF MAIN PIPELINES
US20180161936A1 (en) Laser ablation for the environmentally beneficial removal of surface coatings
US5970993A (en) Pulsed plasma jet paint removal
US20190039199A1 (en) Pipeline Weld Finishing System And Process
DE202015000547U1 (en) System for arc-plasma cleaning of the outer surface of pipelines (plant for cleaning the outer surface of pipelines using the arc-plasma method)
CN108947157B (en) Treatment method of oily sludge
RU158106U1 (en) MACHINE FOR PLASMA CLEANING OF EXTERNAL SURFACE OF PIPES
JP2008101361A (en) Paved road repairing construction method, paved road repairing device, and filler for paved road repair
CN101469397A (en) Metal thermal spraying production line
Kohli Applications of solid carbon dioxide (dry ice) pellet blasting for removal of surface contaminants
CN106835119A (en) A kind of oil-field flooding reciprocating type plunger pump plunger restorative procedure
KR101439539B1 (en) Apparatus for cleaning gas pipe
RU2626521C2 (en) Method of arc-plasma cleaning of metal product surface and device for its implementation
Gabdrakhmanov et al. Preparation of metal surfaces for application of functional coatings
RU2626636C2 (en) Method for cleaning tubing and device for its implementation
RU190597U1 (en) Device for cleaning the inner surface of pipes
DE102016106426A1 (en) Machine for plasma cleaning of pipe exterior surfaces
CN106424019A (en) Dry ice cleaning machine
Yang et al. Research on automatic cleaning equipment with high pressure water jet for optical pipelines
RU2648064C2 (en) Method for reconstructing outside and inner surfaces of steel pipes without inside insulation
DE102015117888A1 (en) A method for arc plasma surface cleaning of metal products and a device therefor
Jassim Dry Ice Cleaning Based Sustainable Cleaning Technology for Oil and Gas Storage Tanks
KR19980010948U (en) Pollutant removal device of gas cutting machine
DD284616A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR THERMAL PIPE CLEANING
CN103898531A (en) Metal part cleaning agent

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200424