RU2269057C1

RU2269057C1 - Chamber for performing repair jobs on underwater pipe line

Info

Publication number: RU2269057C1
Application number: RU2004120594/06A
Authority: RU
Inventors: Ильмер Юсупович Хасанов (RU); Ильмер Юсупович Хасанов
Original assignee: Ильмер Юсупович Хасанов
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-01-27

Abstract

FIELD: erection of pipe line transport; repair of underwater pipe lines.

SUBSTANCE: proposed chamber has hollow housing and swivel bottom in form of truncated cylindrical shell with load-bearing end members embracing the pipe line; they are provided with arched recesses for pipe line; chamber is also provided with unit for turning the bottom around the pipe line. Arranged in housing are guides of swivel bottom and sealing members. Chamber is provided with superstructure, servicing platforms and sealing and holding members. Hollow housing is made in form of truncated cylindrical shell with flexibly connected end members and with superstructure base. Swivel bottom is turned inside housing embracing the pipe line from below, thus forming chamber between pipe and inner wall of chamber. Housing is connected with centering mounts on both ends through overhangs made in end members for mounting and holding the chamber on pipe line; sealing members of chamber are provided with sealant receiving units.

EFFECT: enhanced reliability of performing repair jobs.

5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к ремонту подводных трубопроводов.The invention relates to the field of pipeline transport, namely the repair of underwater pipelines.

Известен кессон для ремонта подводных трубопроводов (пат. РФ №2203360, Е 02 В 23/00, БИ ПМ №12. Опубл. 27.04.2003), включающий камеру, состоящую из двух разъемных частей, верхней и нижней, шахту для входа водолаза с поверхности воды в камеру, сменные кольца для установки кессона на трубопровод с болтовыми соединениями, для уплотнения применена листовая резина, сменные кольца для жесткости подкреплены пластинами, камера снабжена грузоподъемными рамами и откидными площадками для обслуживания.A well-known caisson for repair of underwater pipelines (US Pat. RF No. 2203360, E 02 B 23/00, BI PM No. 12. Publ. 04/27/2003), including a chamber consisting of two detachable parts, the upper and lower, the shaft for the entrance of a diver with water surfaces in the chamber, interchangeable rings for installing the caisson on the pipeline with bolted joints, sheet rubber is used for sealing, interchangeable rings for rigidity are supported by plates, the chamber is equipped with lifting frames and folding platforms for maintenance.

Недостатком известного кессона являются ненадежность конструкции из-за необходимости заводить под трубопровод нижнюю часть камеры без касаний, ударов, задиров и царапин трубопровода, отцентрировать ее по отношению к трубопроводу, отцентрировать по отношению к трубопроводу нижнюю и верхнюю части, соединить две разъемные части с уплотнениями под водой, выполняя большой объем длительных, дорогостоящих, тяжелых водолазных работ.A disadvantage of the known caisson is the unreliability of the structure due to the need to wind up the lower part of the chamber under the pipeline without touching, bumping, scoring and scratching the pipeline, center it in relation to the pipeline, center the lower and upper parts in relation to the pipeline, connect two detachable parts with seals under water, performing a large amount of long, expensive, heavy diving operations.

Наиболее близким техническим решением является устройство для проведения ремонтных работ на трубопроводе (пат. РФ №2159890, F 16 L 55/18, БИ ПМ №33, опубл. 27.11.2000), состоящее из полого корпуса с противоположно расположенными арочными вырезами с направляющими, поворотного днища, охватывающего трубопровод, устройства поворота днища, надувных уплотнительных элементов, причем поворотное днище выполнено в виде усеченной цилиндрической емкости тонкостенным, усиленным внутренними бандажами и ребрами, корпус камеры содержит самоцентрирующиеся надстройки с вложенными уплотнениями и снабжен опорными балками с поддерживающими пятами, фиксирующими талрепами и распорно-стяжными страховочными приспособлениями.The closest technical solution is a device for repair work on the pipeline (US Pat. RF No. 2159890, F 16 L 55/18, BI PM No. 33, publ. 11/27/2000), consisting of a hollow body with opposite arched cutouts with guides, a rotary bottom covering the pipeline, a device for rotating the bottom, inflatable sealing elements, and the rotary bottom is made in the form of a truncated cylindrical tank thin-walled, reinforced with internal bandages and ribs, the camera body contains a self-centering superstructure ki with embedded gaskets and provided with supporting beams with supporting pyatami, turnbuckles and expansible fixing tie-fall protection.

Недостатком устройства является выполнение уплотнений надувными, что не исключает опасность их прокола, разрыва и разгерметизации камеры, при нахождении и работе в ней персонала, жесткое соединение камеры с трубой сужает эксплуатационные ее возможности, не позволяет использовать ее, например, для ремонта трубопровода с врезкой катушки, поскольку при вырезке трубопровода отрезанные концы его, как правило, смещаются, устройство также невозможно применять для ремонта трубопроводов, проложенных в значительных глубинах.The disadvantage of this device is the implementation of inflatable seals, which does not exclude the danger of their puncture, rupture and depressurization of the chamber, when personnel are in and working in it, the rigid connection of the chamber with the pipe narrows its operational capabilities, and does not allow it to be used, for example, to repair a pipe with a coil insert , since when cutting a pipeline, the cut off ends of it, as a rule, are displaced, the device also cannot be used to repair pipelines laid at significant depths.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и технических возможностей камеры для проведения ремонтных работ на подводном трубопроводе при значительном уменьшении времени, финансовых, материальных и трудовых затрат, безопасности и облегчении условий работы персонала по техническому обслуживанию и ремонту подводного трубопровода.The objective of the invention is to increase the reliability and technical capabilities of the camera for repair work on the underwater pipeline with a significant reduction in time, financial, material and labor costs, safety and facilitating the working conditions of personnel for maintenance and repair of the underwater pipeline.

Технический результат достигается за счет того, что в камере для проведения ремонтных работ на подводном трубопроводе, содержащей полый корпус и поворотное днище в виде усеченных цилиндрических обечаек с несущими торцевыми элементами, охватывающими трубопровод, выполненными с противоположно расположенными арочными вырезами под трубопровод, устройство поворота днища вокруг трубопровода, в корпусе расположены направляющие, поворотное днище и уплотняющие элементы, кроме того, камера снабжена надстройкой, площадками обслуживания, уплотнительными и удерживающими элементами, согласно изобретению полый корпус выполнен в виде усеченной снизу цилиндрической обечайки с гибко соединенными торцевыми элементами и с основанием надстройки, торцевые элементы поворотного днища выполнены также соединенными гибко, ответно корпусным, поворотное днище по направляющим элементам, расположенным на днище, поворачивается внутри корпуса и охватывает трубопровод снизу, образуя полость между наружной поверхностью трубопровода и внутренней поверхности камеры, уплотнения между трубопроводом, корпусом и поворотным днищем и между днищем и корпусом применены манжетные, причем продольные манжетные уплотнения выполнены подтапливаемыми перед поворотом днища и расположены так, что элементы привода не разрывают целостность манжетного уплотнения, корпус через вылеты на торцевых элементах и направляющие штанги с тросами связан с центраторами для установки камеры на трубопроводе, а также снятия эллипсности трубопровода в зоне арочных вырезов, уплотнительные элементы камеры в местах перехода от продольных в радиальные и от радиальных в кольцевые снабжены узлами приема герметика.The technical result is achieved due to the fact that in the chamber for repair work on an underwater pipeline containing a hollow body and a rotary bottom in the form of truncated cylindrical shells with load-bearing end elements covering the pipeline, made with oppositely arranged arched cutouts for the pipeline, the device for rotating the bottom around pipeline, guides, a rotary bottom and sealing elements are located in the housing, in addition, the camera is equipped with a superstructure, service areas, wearable and retaining elements, according to the invention, the hollow body is made in the form of a truncated bottom cylindrical shell with flexibly connected end elements and the base of the superstructure, the end elements of the rotary bottom are also connected flexibly, in response to the body, the rotary bottom along the guide elements located on the bottom is rotated inside housing and covers the pipeline from below, forming a cavity between the outer surface of the pipeline and the inner surface of the chamber, seals between the piping cuffs are used between the bottom and the bottom of the case and the bottom, and the longitudinal lip seals are made flooded before the bottom is rotated and are located so that the drive elements do not break the lip seal integrity, the housing is connected to the centralizers through overhangs on the end elements and guide rods with cables for installing the camera on the pipeline, as well as removing the ellipse of the pipeline in the area of arched cuts, the sealing elements of the camera at the points of transition from longitudinal to radial and from dialial to annular are equipped with sealant receiving units.

Надстройка в виде разъемной шахты обслуживания, разделенная на части для техоснастки и для перемещения обслуживающего персонала, снабжена площадкой обслуживания с вентиляционным и насосным оборудованием, линиями воздухообмена, опорожнения и промывки, подачи герметика и энергии, а привод устройства поворота днища расположен на наружной поверхности корпуса, а на поворотном днище установлены зацепы для ее реверсивного поворота и удержания по отношению к корпусу, передача может быть зубчатой или другой, а привод гидравлическим или взрывозащищенным электрическим, причем расположение привода и зацепов может быть заменено местами, т.е. выполнены и в обратном исполнении.The superstructure in the form of a detachable service shaft, divided into parts for technical equipment and for moving maintenance personnel, is equipped with a service platform with ventilation and pumping equipment, air exchange lines, emptying and flushing, supply of sealant and energy, and the bottom rotation device drive is located on the outer surface of the housing, and hooks are installed on the rotary bottom for reversing and holding it in relation to the housing, the gear may be gear or other, and the drive hydraulic or explosive protected electric, and the location of the drive and the hooks can be replaced by places, i.e. made and in reverse execution.

Корпус, торцевые элементы и поворотное днище выполнены толстостенными, опоры выполнены с гидравлическим приводом с необходимой регулировкой, а торцевые элементы выполнены полусферическими, эллиптическими, плоскими отбортованными или плоскими. Сечение шахты обслуживания может быть эллиптическое, круглое или другой формы, а шахта - состоящей из одной или нескольких царг, соединенных между собой герметично любым из известных способов, причем размеры основания надстройки и сечения шахты выбирают, исходя из размеров заменяемой ремонтной катушки. Масса камеры с надстройками и оснасткой должна быть выбрана с учетом архимедовой силы выталкивания и отбаллансирована по отношению к оси трубопровода.The body, end elements and the rotary bottom are made thick-walled, the supports are made with a hydraulic drive with the necessary adjustment, and the end elements are made hemispherical, elliptical, flat flanged or flat. The section of the service shaft can be elliptical, round or another shape, and the shaft - consisting of one or more plinths, tightly interconnected by any of the known methods, and the dimensions of the superstructure base and the section of the shaft are selected based on the dimensions of the replacement repair coil. The mass of the chamber with add-ons and accessories should be selected taking into account the Archimedean ejection force and balanced with respect to the axis of the pipeline.

На фиг.1, фиг.2 изображен общий вид ремонтной камеры на трубопроводе, на фиг.3 показано гибкое соединение торцевых элементов, на фиг.4 показана зубчатая передача, на фиг.5 показано устройство подтопления продольного манжетного уплотнения, на фиг.6 показана шахта сверху.Figure 1, figure 2 shows a General view of the repair chamber on the pipeline, figure 3 shows a flexible connection of the end elements, figure 4 shows a gear transmission, figure 5 shows a device for flooding the longitudinal lip seal, figure 6 shows mine from above.

Камера для проведения ремонтных работ содержит полый корпус 1 с торцевыми элементами 2 и поворотное днище 3 с торцевыми элементами 4, охватывающие трубопровод 5. На корпусе 1 установлен привод 6, основание 7 шахты обслуживания 8, продольные уплотнительные манжеты 9 с устройствами подтопления 10, гибкое соединение 11 торцевых элементов 2, опоры 12, регулирующие положение камеры по отношению к трубопроводу и удерживающие камеру на палубе, транспортном средстве и трубопроводе в заданном положении с гидравлическими приводами. Поворотное днище 3 содержит зацепы 13, гибкое соединение 14 торцевых элементов 4. Торцевые элементы 2 корпуса 1 и торцевые элементы 4 поворотного днища 3 уплотнены между собой манжетами 15, между корпусом 1 и поворотным днищем 3 манжеты 9, спаренные манжетные уплотнения 16 расположены между корпусом 1 и трубопроводом 5, аналогично между поворотным днищем 3 и трубопроводом 5 установлены внутренние спаренные манжетные уплотнения 17.The camera for repair work contains a hollow body 1 with end elements 2 and a rotary bottom 3 with end elements 4, covering the pipe 5. On the body 1 there is a drive 6, a base 7 of the service shaft 8, longitudinal sealing collars 9 with flooding devices 10, a flexible connection 11 end elements 2, supports 12, regulating the position of the chamber with respect to the pipeline and holding the camera on the deck, the vehicle and the pipeline in a predetermined position with hydraulic drives. The rotary bottom 3 includes hooks 13, a flexible connection 14 of the end elements 4. The end elements 2 of the housing 1 and the end elements 4 of the rotary bottom 3 are sealed with cuffs 15, between the housing 1 and the rotary bottom 3 of the cuff 9, paired lip seals 16 are located between the housing 1 and the pipeline 5, similarly between the rotary bottom 3 and the pipeline 5, the internal paired lip seals 17 are installed.

Между корпусом 1 и основанием 18 подтапливаемой продольной манжеты 9 установлены аналогичные продольные манжеты 19.Between the housing 1 and the base 18 of the recessed longitudinal cuff 9 installed similar longitudinal cuff 19.

Привод 6 днища 3 в показанном варианте исполнения содержит двигатель 20, редуктор 21, муфты 22, валы 23, звездочки 24 (фиг.4) передачи и изолирующую крышку 25 с уплотнениями. Направляющие элементы представляют собой установленные на корпусе 1 звездочки 24, входящие в зацепление с зацепами 13. Основание 7 шахты обслуживания 8 копирует форму корпуса и имеет размеры, обеспечивающие операции с ремонтной катушкой (не показана).The drive 6 of the bottom 3 in the shown embodiment contains an engine 20, a gearbox 21, a coupling 22, shafts 23, a gear sprocket 24 (Fig. 4) and an insulating cover 25 with seals. The guiding elements are sprockets 24 mounted on the housing 1 and engaged with the hooks 13. The base 7 of the service shaft 8 copies the shape of the housing and has dimensions that allow operations with a repair coil (not shown).

На верхней части основания 7 находится патрубок 26 с ответным соединительным элементом. Шахта обслуживания 8, которая представляет собой одну или несколько царг 28, герметично соединенных между собой, снабжены вылетами 29. В сечении шахта разделена на отсеки 30 и 31.On the upper part of the base 7 is a pipe 26 with a mating connector. The service shaft 8, which is one or more tsar 28, hermetically connected to each other, provided with departures 29. In section, the shaft is divided into compartments 30 and 31.

Отсек 30 служит для расположения линий: подачи энергии и герметика, воздухообмена, откачки и закачки воды (пульпы).Compartment 30 is used for the location of the lines: the supply of energy and sealant, air exchange, pumping and pumping water (pulp).

Отсек 31 служит для перемещения обслуживающего персонала, инструментов, материалов и оборудования. На верхней царге шахты установлена площадка обслуживания 32, а в самой камере расположены навесные и настилаемые на поворотное днище площадки обслуживания (не показаны) для проведения ремонтных работ на трубопроводе.Compartment 31 is used to move service personnel, tools, materials and equipment. On the upper tsar of the mine, a service platform 32 is installed, and in the chamber itself there are mounted and laid on the rotary bottom of the service platforms (not shown) for repair work on the pipeline.

Для точной установки камеры на трубопровод она снабжена 4 гидравлическими опорами 12.For accurate installation of the camera in the pipeline, it is equipped with 4 hydraulic supports 12.

Для направленного спуска камеры на заданный участок трубопровода 5 она снабжена спаренными вылетами 33, имеющими направляющие 34 под штанги 35 с канатами, соединенные с установленными на трубопровод 5 с обеих сторон ремонтируемого участка самооткрывающимися центраторами 36, связанными при помощи штанг с канатами держателями (не показано), расположенными на вылетах, находящихся на палубе обслуживающего плавсредства, камера должна быть отбаллансирована относительно оси трубопровода в заводских условиях.For the directed descent of the chamber to a given section of the pipeline 5, it is equipped with twin departures 33, having guides 34 for rods 35 with ropes, connected to self-opening centralizers 36 mounted on the pipeline 5 on both sides of the repair section, connected by rods to ropes with holders (not shown) located on the departures located on the deck of the service craft, the camera must be balanced against the axis of the pipeline in the factory.

Монтаж камеры для проведения ремонтных работ на участок подводного трубопровода осуществляют следующим образом.The installation of the camera for repair work on the site of the underwater pipeline is as follows.

При помощи крана, установленного на плавсредстве, центраторы 36, соединенные со штангами с канатом, опускают на трубопровод 5 и устанавливают их по концам на ремонтируемый участок на расстоянии, равном длине камеры с учетом длины вылетов 29, 33. Камеру с плавсредства строповкой при помощи грузоподъемного механизма по штангам с канатами, установленным между центраторами 36 на трубопроводе 5 и держателями, расположенными на вылетах на палубе плавсредства, опускают на трубопровод и устанавливают соосно оси трубопровода на гидравлические опоры 12. В ходе операции спуска камеры в воду, при необходимости, постепенно наращивают шахту обслуживания 8 царгами 28 до посадки камеры на трубопровод, обеспечив расположение площадки обслуживания 32 на палубе плавсредства. Одновременно наращивают длины линий подачи: энергии, воздухообмена, герметика, откачки и закачки воды (пульпы) до выхода их на обслуживающую площадку.Using a crane mounted on a boat, centralizers 36 connected to the rods with a rope are lowered onto the pipe 5 and installed at their ends at the repair area at a distance equal to the length of the chamber, taking into account the length of flights 29, 33. The camera from the boat is slinged using a lifting device the mechanism along the rods with ropes installed between the centralizers 36 on the pipeline 5 and the holders located on the departures on the deck of the craft, lower the pipeline and set coaxially to the axis of the pipeline on the hydraulic supports 12 . During the operation of lowering the chamber into the water, if necessary, the service shaft is gradually increased by 8 drawers 28 until the chamber is planted on the pipeline, ensuring that the service platform 32 is located on the deck of the craft. At the same time, the lengths of the supply lines are increased: energy, air exchange, sealant, pumping and pumping water (pulp) until they reach the service site.

Если окажется большая овальность трубы на месте установки камеры - нет концентричности дуг арочных вырезов корпуса и днища с поверхностью трубопровода, устанавливают камеру на гидравлические опоры 12 и при помощи центраторов снимают эллипсность трубопровода в зоне контактов спаренных уплотнений 16, 17. Затем по команде водолаза оператор включает двигатель 20 устройства поворота днища 3 и днище совершает полный охват трубы до касания продольного торца с выступом на корпусе, что фиксируется концевыми выключателями, при этом установленные манжетные уплотнения, кроме продольных, ложатся на свои места. Затем приводят в действие устройства подтопления продольных уплотнительных манжет 9 и 19 и они выводятся из подтопленного состояния до контакта с поверхностью поворотного днища. Во все стыки между манжетными уплотнениями подают прессом герметик (не показаны) и выдерживают его до схватывания.If there is a big ovality of the pipe at the installation site of the camera - there is no concentricity of the arches of the arch cutouts of the body and the bottom with the surface of the pipeline, install the camera on hydraulic supports 12 and use the centralizers to remove the ellipse of the pipeline in the contact area of the paired seals 16, 17. Then the operator switches on the motor 20 of the device for turning the bottom 3 and the bottom makes a complete coverage of the pipe until it touches the longitudinal end with a protrusion on the body, which is fixed by limit switches, while Seal-budgetary except longitudinal fall into place. Then the flooding devices of the longitudinal sealing collars 9 and 19 are driven and they are taken out of the flooded state until they come into contact with the surface of the rotary bottom. All joints between the lip seals are pressurized with a sealant (not shown) and held until seized.

Затем откачивают из камеры и обслуживающей шахты воду (пульпу) при постоянном контроле за состоянием уплотнения в камере. При отсутствии утечек (или небольших утечках) снова промывают камеру, вентилируют, подают свет и свежий воздух, установив вентиляционный режим. Готовят трубопровод к ремонту, для чего в шахте устанавливают (при необходимости) лифт и ремонтное оборудование.Then, water (pulp) is pumped out of the chamber and of the service shaft with constant monitoring of the state of compaction in the chamber. In the absence of leaks (or small leaks), they flush the chamber again, ventilate it, supply light and fresh air, setting the ventilation mode. The pipeline is being prepared for repair, for which purpose an elevator and repair equipment are installed in the mine (if necessary).

Ремонт ведут согласно действующих инструкций.Repairs are carried out in accordance with current instructions.

После окончания ремонта в обратной последовательности шахту и камеру разбирают и консервируют для дальнейшего использования.After the repair is completed in the reverse sequence, the shaft and chamber are disassembled and canned for future use.

Ремонтные работы на подводных трубопроводах в настоящее время с использованием аналогичных камер не ведут, так как подготовка ремонтного котлована на водных объектах не отработана. Обычно производят замену вышедшего из строя трубопровода, то есть прокладывают новый трубопровод, что трудоемко и дорогостояще.Repair work on subsea pipelines currently does not lead to the use of similar chambers, since the preparation of the repair pit at water bodies has not been worked out. Usually, a failed pipeline is replaced, that is, a new pipeline is laid, which is laborious and expensive.

Предлагаемая камера позволяет проводить ремонтные работы на подводном трубопроводе, а не прокладывать новый трубопровод, выбросив старый, который бывает иногда большой протяженности, следовательно, дорогостоящим. Техническое обслуживание и ремонт подводного трубопровода с применением ремонтной камеры описанной конструкции значительно упрощается, повышается надежность подводного трубопровода. Камера работоспособна, может быть применима и при работах на трубопроводах, проложенных в различных водных объектах и глубинах.The proposed camera allows you to carry out repair work on the underwater pipeline, and not to lay a new pipeline, throwing away the old one, which is sometimes of great length, therefore, expensive. Maintenance and repair of the underwater pipeline using the repair chamber of the described design is greatly simplified, the reliability of the underwater pipeline is increased. The camera is operational, it can be applicable when working on pipelines laid in various water bodies and depths.

Claims

1. Chamber for repair work on the underwater pipeline, containing a hollow body and a rotary bottom in the form of a truncated cylindrical shell with load-bearing end elements, covering the pipeline, made with oppositely arranged arched cutouts for the pipeline, a device for rotating the bottom around the pipeline, rotary guides are located in the housing bottom and sealing elements, in addition, the camera is equipped with a superstructure, service areas, sealing and holding elements, characterized the fact that the hollow body is made in the form of a truncated lower, integral from above cylindrical shell with flexibly connected end elements and the base of the superstructure, the end elements of the rotary bottom are also connected flexibly, in response to the body, the rotary bottom along the guide elements rotates inside the housing and covers the pipeline from below, forming a cavity between the pipe and the inner wall of the chamber, seals between the pipeline, the casing and the rotary bottom and between the bottom and the casing are provided, and one-piece lip seals are made flooded before turning the bottom and are located so that the drive elements do not break the lip seals, the housing at both ends is connected to centralizers by overhangs in the end elements and rods with ropes for mounting and holding the chamber on the pipeline, as well as to remove the ellipse of the pipeline in the area of arched cutouts, the sealing elements of the chamber at the points of transition from longitudinal to radial and from radial to annular are equipped with sealant receiving units.

2. The chamber according to claim 1, characterized in that the superstructure in the form of a detachable service shaft, consisting of a part for technical equipment and a part for moving maintenance personnel, is equipped with a service platform with ventilation and pumping equipment, air exchange, emptying and washing lines, and sealant supply and energy.

3. The camera according to claim 1, characterized in that the drive of the bottom rotation device is located on the outer surface of the housing, and hooks are installed on the rotary bottom for reversing rotation and holding it in relation to the housing, the transmission can be gear or other, and the drive is hydraulic or explosion-proof electric, and the location of the drive and the hooks can be made in the reverse version.

4. The camera according to claim 1, characterized in that the housing, end elements and the rotary bottom are thick-walled, the supports are hydraulically driven with the necessary adjustment, and the end elements are hemispherical, elliptical or flat.

5. The chamber according to claims 1 and 2, characterized in that the section of the service shaft can be round or another shape, and the shaft - consisting of one or more drawers, tightly interconnected by any of the known methods, the dimensions of the base of the superstructure and the section of the shaft choose based on the size of the replacement repair coil.