RU2269714C2

RU2269714C2 - Device for closing pipeline filled with oil product

Info

Publication number: RU2269714C2
Application number: RU2004106809/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Левагин (RU); Владимир Михайлович Левагин
Original assignee: Владимир Михайлович Левагин
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2006-02-10
Also published as: RU2004106809A

Abstract

FIELD: pipeline transport.

SUBSTANCE: device comprises two closure members provided with flexible closure chambers and rod. The closure chamber of each closure member is mounted on the hollow pressure-tight flexible rod whose inner space receives interconnected vessels filled with inert gas. The ends of the rod are provided with wedging mechanism. The surface of the closure chamber is provided with sealing collars. One of the ends of the rod is provided with sail for permitting folding and unfolding. The first closure member in the pipeline is locked downstream of the section to be dismounted, and the second one is locked upstream of it.

EFFECT: expanded functional capabilities.

7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике строительства и эксплуатации магистральных и местных нефтепродуктопроводов, перекачивающих станций и предназначено для герметизации нефтепродуктопроводов при выполнении ремонтно-восстановительных работ, например, при устранении неплотностей в трубопроводе, замене его дефектных участков, замене запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (задвижки, вентили и т.д.), при создании новых узлов подключений к действующему нефтепродуктопроводу. Предлагаемое устройство может применяться также для перекрытия газопровода.The invention relates to techniques for the construction and operation of trunk and local oil pipelines, pumping stations, and is intended for sealing oil pipelines when performing repair and restoration work, for example, when eliminating leaks in a pipeline, replacing its defective sections, replacing shut-off and regulating pipeline valves (valves, valves and etc.), when creating new nodes of connections to the existing oil product pipeline. The proposed device can also be used to shut off the gas pipeline.

Известно устройство для ликвидации аварий на нефтепродуктопроводе, содержащее теплообменники, источник холода в виде криогенной емкости, источник теплоты в виде теплогенератора, трубопроводы. Это устройство реализует способ, в котором поврежденный участок трубопровода с обеих сторон отсекают искусственно создаваемыми пробками за счет замораживания границ этого участка жидким азотом (патент РФ №2204078, МПК F 16 L 55/103, 2001).A device is known for eliminating accidents at an oil product pipeline containing heat exchangers, a cold source in the form of a cryogenic tank, a heat source in the form of a heat generator, pipelines. This device implements a method in which a damaged section of a pipeline is cut off on both sides by artificially created plugs by freezing the boundaries of this section with liquid nitrogen (RF patent No. 2204078, IPC F 16 L 55/103, 2001).

Использование такого устройства приводит к нарушению прочностных характеристик трубопроводов в местах их нерегламентированного охлаждения (как правило, ниже -100°С), что ниже предела хладноломкости стали труб. Кроме того, ледяные пробки не гарантируют надежного отсекания поврежденного участка трубопровода.The use of such a device leads to a violation of the strength characteristics of pipelines in places of their unregulated cooling (usually below -100 ° C), which is below the cold-brittle limit of steel pipes. In addition, ice plugs do not guarantee reliable cutting off of the damaged section of the pipeline.

Известно устройство для временной герметизации трубопровода в целях его ремонта, содержащее надувную камеру и пропускаемый через трубопровод и соединенный с камерой стержень, который фиксирует и направляет ее при накачивании воздухом (патент США №5285806, НПК 137/15.08, МПК F 16 K 7/10, F 16 L 55/124, 1992).A device is known for temporarily sealing a pipeline for repair purposes, comprising an inflatable chamber and a rod passed through the pipeline and connected to the chamber, which fixes and guides it when pumped with air (US patent No. 5285806, NPK 137 / 15.08, IPC F 16 K 7/10 , F 16 L 55/124, 1992).

Недостатком данного устройства является возможность просачивания продукта между надувной камерой и внутренней стенкой трубы.The disadvantage of this device is the possibility of leakage of the product between the inflatable chamber and the inner wall of the pipe.

Известно выбранное в качестве ближайшего аналога устройство для перекрытия продуктопровода, содержащее запорную эластичную камеру, выполненную в виде цилиндра с армированными днищами, механизм ввода в виде полого штока с подвижной штангой, соединенной стропами с запорной эластичной камерой, предохранительный и обратный клапаны в днищах (патент РФ №2058506, МПК F 16 L 55/16, 1992).Known as the closest analogue is a device for closing a product pipeline containing a locking elastic chamber made in the form of a cylinder with reinforced bottoms, an input mechanism in the form of a hollow rod with a movable rod connected by slings to a locking elastic chamber, safety and non-return valves in the bottoms (RF patent No. 2058506, IPC F 16 L 55/16, 1992).

Известное устройство не обеспечивает достаточной надежности герметизации и сопротивления запорной эластичной камеры давлению оставшегося в трубопроводе нефтепродукта и при возможном появлении в трубопроводе толчков давления. Патрубки, вваренные в трубопровод при ремонте (необходимое количество не менее двух на каждом ремонтируемом участке) и имеющие согласно регламенту эксплуатации магистральных нефтепроводов максимальный внутренний диаметр 150 мм, не позволяют вводить в продуктопровод эластичную камеру, обеспечивающую достаточную прочность и имеющую регулирующие клапана. Разворачивание и наполнение такой камеры весьма затруднительны. После ввода камеры на продуктопроводе остается вваренная катушка с задвижкой и заглушкой, что является уязвимым местом с точки зрения прочностных характеристик, а также возможности несанкционированного подключения к данной задвижке. Это характерно для всех устройств, использующих вваренные патрубки для введения запорных элементов. Значительное время затрачивается как на проведение ремонтных работ, так и на проведение подготовительных работ.The known device does not provide sufficient sealing and resistance of the locking elastic chamber to the pressure of the oil remaining in the pipeline and with the possible occurrence of pressure shocks in the pipeline. Pipes welded into the pipeline during repair (the required number of at least two in each repaired area) and having a maximum internal diameter of 150 mm according to the operating rules for main oil pipelines do not allow an elastic chamber to be introduced into the pipeline to provide sufficient strength and having control valves. The deployment and filling of such a chamber is very difficult. After entering the camera, a welded coil with a valve and a plug remains on the product pipeline, which is a vulnerability in terms of strength characteristics, as well as the possibility of unauthorized connection to this valve. This is characteristic of all devices using welded nozzles for introducing locking elements. Considerable time is spent both on repair work and on preparatory work.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: создание надежно перекрывающего трубопровод на время ремонта устройства, снижение риска экологического загрязнения. Другой задачей изобретения является сокращение времени и трудоемкости выполнения подготовительных и ремонтных работ по замене дефектного участка без опорожнения нефтепродуктопровода.The objective of the present invention is to remedy these disadvantages, namely: the creation of reliably blocking the pipeline during the repair of the device, reducing the risk of environmental pollution. Another objective of the invention is to reduce the time and complexity of the preparatory and repair work on replacing a defective area without emptying the oil product pipeline.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для перекрытия магистрального трубопровода, заполненного нефтепродуктом, содержащем запорный узел, имеющий эластичную запорную камеру и штангу, оно содержит второй запорный узел, в каждом из запорных узлов запорная камера расположена на упомянутой штанге, которая выполнена полой, герметичной и упругодеформирующейся, внутри штанги размещены баллоны с инертным газом, соединенные между собой шлангом, имеющим выпускные клапаны для подачи инертного газа в запорную камеру, на концах штанги размещены расклинивающие механизмы, при этом на поверхности запорной камеры закреплены уплотнительные манжеты, а на одном из концов штанги закреплен парус, имеющий возможность складывания и раскладывания. Расклинивающий механизм содержит размещенные на штанге неподвижную гильзу и скользящую гильзу, приводимую в движение пневмо- или гидроцилиндрами, и соединенные с гильзами прижимные башмаки, имеющие ошипованные протекторные накладки и взаимодействующие со стенками трубопровода. На поверхности запорной камеры закреплены эластичные уплотнительные манжеты и манжеты с протекторным рисунком и шипами. Манжеты с протекторным рисунком и шипами расположены чередующимися с эластичными уплотнительными манжетами. Запорная камера может быть выполнена односекционной или многосекционной, например трехсекционной. Парус выполнен в виде зонта и состоит из трапециевидных пластин, соединенных одним концом со штангой.This problem is solved by the fact that in the device for closing the main pipeline filled with oil containing a locking unit having an elastic locking chamber and a rod, it contains a second locking node, in each of the locking nodes a locking chamber is located on the said rod, which is made hollow, hermetic and elastically deformable, inert gas cylinders are placed inside the rod, interconnected by a hose having exhaust valves for supplying inert gas to the shut-off chamber, at the ends of the rod proppant mechanisms are placed, while sealing cuffs are fixed to the surface of the shut-off chamber, and a sail is fixed at one end of the boom with the possibility of folding and unfolding. The proppant mechanism comprises a fixed sleeve located on the rod and a sliding sleeve, driven by pneumatic or hydraulic cylinders, and pressure shoes connected to the sleeves having studded tread plates and interacting with the pipeline walls. Elastic sealing cuffs and cuffs with a tread pattern and spikes are fixed on the surface of the locking chamber. Cuffs with a tread pattern and spikes are located alternating with elastic sealing cuffs. The locking chamber may be made single-section or multi-section, for example three-section. The sail is made in the form of an umbrella and consists of trapezoidal plates connected at one end to a bar.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, введенное в трубопровод с зафиксированным в нем первым запорным узлом и незафиксированным вторым, на фиг.2 - устройство с заполненными эластичными запорными камерами, на фиг.3 - разрез трубопровода с расклинивающим механизмом в рабочем состоянии.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the proposed device, inserted into the pipeline with the first locking unit fixed in it and the second non-locked, figure 2 - device with filled elastic locking chambers, figure 3 - section of the pipeline with a wedging mechanism in working condition.

Устройство для перекрытия трубопровода 1 состоит из двух одинаковых запорных узлов, каждый из которых содержит эластичную надувную запорную камеру 2, которая плотно скручена вокруг полой герметичной штанги 3 и закреплена на ней. Запорная камера 2 может быть выполнена как односекционной, так и многосекционной, например трехсекционной, каждая секция которой изолирована от других и в случае повреждения одной секции или даже двух секций третья будет надежно сдерживать давление жидкости в трубопроводе 1. Штанга 3 выполнена упругодеформирующейся, например из полиэтиленовой трубы, по периметру обложенной стальными тросами со стальным сердечником и сверху закрытой другой толстостенной полиэтиленовой трубой. С обоих концов штанга 3 имеет закручивающиеся герметично на резьбе крышки 4. Внутри штанги 3 размещены стальные или пластиковые баллоны высокого давления 5 с инертным газом, соединенные между собой эластичным шлангом высокого давления 6, имеющим выпускные клапаны 7, через которые подается инертный газ в эластичную запорную камеру 2, также имеющую выпускные клапана 8 по числу секций запорной камеры 2. На концах штанги 3 размещены расклинивающие механизмы 9 для жесткой надежной фиксации запорной камеры 2 внутри трубопровода 1. Каждый расклинивающий механизм 9 содержит размещенные на штанге 3 неподвижную гильзу 10, скользящую гильзу 11, приводимую в движение пневмо- или гидроцилиндрами 12. В скользящей гильзе 11 выполнены пазы, и она имеет возможность перемещения по направляющим штанги 3. С гильзами 10 и 11 соединены прижимные башмаки 13, имеющие ошипованные протекторные накладки 14, например, из протекторной части автопокрышки. На концах прижимных башмаков 13 вблизи шарнирного соединения расположены опорные ролики 15, способствующие плавному и беспрепятственному продвижению штанги 3 внутри трубопровода 1. На поверхности запорной камеры 2 закреплены эластичные уплотнительные манжеты 16 из полиуретана или пористой резины и манжеты 17 с протекторным рисунком и шипами. Предпочтительно располагать манжеты 16 и 17 в чередующемся порядке. На одном из концов штанги 3 закреплен парус 18, который имеет возможность раскрывания и закрывания как зонтик при помощи скользящей гильзы 19 и пневмо- или гидроцилиндров 20, закрепленных на неподвижной гильзе 10. Парус 18 состоит из трапециевидных пластиковых пластин, соединенных одним концом со штангой 3. Парус 18 предназначен для продвижения штанги 3 с запорной камерой 2 по направлению перекачивания нефтепродукта. Скорость продвижения запорного узла устройства может регулироваться степенью раскрытия паруса 18.The device for blocking the pipeline 1 consists of two identical locking nodes, each of which contains an elastic inflatable locking chamber 2, which is tightly twisted around a hollow sealed rod 3 and is fixed on it. The locking chamber 2 can be made both single-section and multi-section, for example three-section, each section of which is isolated from the others and in case of damage to one section or even two sections, the third will reliably contain the fluid pressure in the pipeline 1. The rod 3 is made of elastically deforming, for example, polyethylene pipes along the perimeter lined with steel cables with a steel core and top closed with another thick-walled polyethylene pipe. At both ends, the rod 3 has hermetically screwed on the threads of the cover 4. Inside the rod 3 there are steel or plastic inert gas cylinders 5, interconnected by an elastic high-pressure hose 6 having exhaust valves 7 through which inert gas is supplied to the elastic shutoff a chamber 2, also having exhaust valves 8 according to the number of sections of the locking chamber 2. At the ends of the rod 3 there are proppant mechanisms 9 for rigidly securely locking the locking chamber 2 inside the pipeline 1. Each wedge The sliding mechanism 9 comprises a stationary sleeve 10 located on the rod 3, a sliding sleeve 11, driven by pneumatic or hydraulic cylinders 12. Grooves are made in the sliding sleeve 11, and it can be moved along the guide rods 3. Pressure shoes are connected to the sleeves 10 and 11 13 having studded tread pads 14, for example, from the tread portion of a tire. Supporting rollers 15 are located at the ends of the pressure shoes 13 near the hinge joint, which facilitate smooth and unhindered advancement of the rod 3 inside the pipeline 1. On the surface of the locking chamber 2, elastic sealing cuffs 16 made of polyurethane or porous rubber and cuffs 17 with a tread pattern and spikes are fixed. It is preferable to arrange the cuffs 16 and 17 in alternating order. A sail 18 is fixed at one end of the rod 3, which has the ability to open and close like an umbrella using a sliding sleeve 19 and pneumatic or hydraulic cylinders 20, mounted on a fixed sleeve 10. The sail 18 consists of trapezoidal plastic plates connected at one end to the rod 3 Sail 18 is designed to advance the rod 3 with the locking chamber 2 in the direction of pumping oil. The speed of advancement of the locking node of the device can be controlled by the degree of disclosure of the sail 18.

Перед применением устройства проводятся подготовительные операции: в месте замены дефектного участка трубопровода 1 выкапывается траншея. По центру этого участка вваривается катушка 21, устанавливается задвижка 22, известным способом проделывается отверстие в трубопроводе 1 без остановки перекачки нефтепродукта. После этого или одновременно с установкой катушки 21 на границах демонтируемого участка трубопровода 1 с обеих сторон устанавливаются датчики, которые будут сигнализировать о прохождении запорных узлов устройства.Before using the device, preparatory operations are carried out: a trench is dug at the place of replacement of the defective section of the pipeline 1. A coil 21 is welded in the center of this section, a valve 22 is installed, and a hole is made in the pipeline 1 in a known manner without stopping the pumping of oil. After that, or simultaneously with the installation of the coil 21 at the borders of the dismantled section of the pipeline 1, sensors are installed on both sides that will signal the passage of the locking nodes of the device.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Первый запорный узел устройства через приемную камеру на линейной задвижке запускается в трубопровод 1 по направлению перекачки нефтепродукта, перед этим регулируется степень раскрытия паруса 18 в зависимости от скорости движения потока нефтепродукта и необходимой скорости передвижения первого запорного узла устройства. Запорный узел может быть снабжен радиомаяком, который подает сигналы во время передвижения запорного узла в потоке нефтепродукта с целью определения его местонахождения в любой момент времени. При прохождении датчика, расположенного за демонтируемым участком, с дистанционного пульта или автоматически подается сигнал на датчики, расположенные в полости штанги 3, дающие команду на срабатывание пневмо- или гидроцилиндров 12 и 20. Пневмо- или гидроцилиндры 12 и 20 срабатывают одновременно. Таким образом первый запорный узел устройства надежно фиксируется расклинивающим механизмом 9 в расчетном месте за границей демонтируемого участка, одновременно складывается парус 18, плотно прижимаясь пластинами к поверхности штанги 3, не мешая перекачке нефтепродукта. Таким же образом в трубопровод 1 вводится второй запорный узел устройства, который фиксируется в расчетном месте перед границей демонтируемого участка. После фиксации обоих запорных узлов дается команда на остановку перекачки нефтепродукта, линейные задвижки перекрываются, сбрасывается давление в трубопроводе 1. Затем с дистанционного пульта подается сигнал на датчики, дающие команду на открывание клапанов 7 для заполнения камер 2 обоих запорных узлов сжатым инертным газом из баллонов 5 под расчетным давлением. Надежность соединения запорных камер 2 с внутренней поверхностью трубопровода 1 повышается за счет эластичных уплотнительных манжет 16 и особенно за счет манжет 17 с протекторным рисунком и шипами, которые продавливают прослойку парафиновых и других смолистых осадков на внутренних стенках трубопровода 1, мешающих надежному соединению запорных камер 2 с внутренней поверхностью трубопровода 1. При использовании трехсекционных запорных камер 2 надежность герметизации еще более повышается. Таким образом перекрывается и надежно изолируется демонтируемый участок. Через задвижку 22 в подготовленный эластичный резервуар или автоцистерну выкачивается нефтепродукт, который может снова закачиваться в трубопровод 1 за линейной задвижкой. После замены дефектного участка трубопровода 1 новой катушкой с дистанционного пульта управления подается сигнал на сброс давления в пневмо- или гидроцилиндрах 12 расклинивающих механизмов 9 и в запорных камерах 2 через их выпускные клапаны 8. Контакт с внутренней поверхностью трубопровода 1 прекращается, и после открытия линейных задвижек и начала перекачки нефтепродукта оба запорных узла устройства проталкиваются потоком нефтепродукта к линейной задвижке, где через приемную камеру демонтируются из трубопровода 1.The first locking unit of the device through the receiving chamber on a linear valve is launched into the pipeline 1 in the direction of pumping the oil product, before that, the degree of opening of the sail 18 is regulated depending on the speed of the oil flow and the necessary speed of movement of the first locking unit of the device. The locking unit may be equipped with a beacon, which signals during the movement of the locking unit in the oil stream in order to determine its location at any time. When a sensor located behind the disassembled section passes from a remote control or a signal is automatically sent to sensors located in the cavity of the rod 3, giving a command to actuate the pneumatic or hydraulic cylinders 12 and 20. The pneumatic or hydraulic cylinders 12 and 20 are triggered simultaneously. Thus, the first locking unit of the device is reliably fixed by the proppant 9 in the calculated place outside the area to be removed, at the same time the sail 18 is folded, tightly pressing the plates to the surface of the rod 3, without interfering with the pumping of the oil product. In the same way, a second locking unit of the device is inserted into the pipeline 1, which is fixed in the calculated place in front of the boundary of the area to be dismantled. After fixing both shut-off units, a command is given to stop pumping the oil product, the linear valves are closed, the pressure in the pipe 1 is relieved. Then, a signal is sent from the remote control to the sensors giving a command to open valves 7 to fill the chambers 2 of both shut-off units with compressed inert gas from cylinders 5 under design pressure. The reliability of the connection of the shut-off chambers 2 with the inner surface of the pipeline 1 is enhanced by elastic sealing cuffs 16 and especially by the cuffs 17 with a tread pattern and spikes, which push through the layer of paraffin and other tarry deposits on the inner walls of the pipe 1, which interfere with the reliable connection of the shut-off chambers 2 s the inner surface of the pipeline 1. When using three-section locking chambers 2, the reliability of the seal is further enhanced. Thus, the dismantled section is overlapped and reliably isolated. An oil product is pumped out through a valve 22 into a prepared elastic tank or tank truck, which can again be pumped into a pipeline 1 behind a linear valve. After replacing the defective section of the pipeline 1 with a new coil, a signal is issued from the remote control to release pressure in the pneumatic or hydraulic cylinders 12 of the proppant 9 and in the shut-off chambers 2 through their exhaust valves 8. The contact with the inner surface of the pipeline 1 ceases, and after the linear valves are opened and the beginning of the pumping of the oil product, both shut-off units of the device are pushed by the oil product flow to the linear valve, where they are dismantled from the pipeline 1 through the receiving chamber.

Claims

1. A device for shutting off a trunk pipeline filled with oil, containing a locking assembly having an elastic locking chamber and a rod, characterized in that it comprises a second locking assembly, in each of the locking assemblies a locking chamber is located on said rod, which is hollow, sealed and elastically deformable, inert gas cylinders are placed inside the rod, interconnected by a hose having exhaust valves for supplying inert gas to the shut-off chamber, at the ends of the rod there are open NIWA mechanisms, thus on the surface of the locking chamber fixed seals, and at one end of the rod is secured sail having the possibility of folding and unfolding.

2. The device for shutting off the main pipeline according to claim 1, characterized in that each wedging mechanism comprises a stationary sleeve and a sliding sleeve, which are driven by pneumatic or hydraulic cylinders, and pressure shoes connected to the sleeves having studded tread plates and interacting with the walls of the pipeline.

3. The device for closing the main pipeline according to claim 1, characterized in that on the surface of the shut-off chamber, elastic sealing cuffs are fixed.

4. The device for closing the main pipeline according to claim 1, characterized in that cuffs with a tread pattern and spikes are fixed on the surface of the shut-off chamber.

5. The device for closing the main pipeline according to claim 1, characterized in that the cuffs with the tread pattern and the spikes are arranged alternating with elastic sealing cuffs.

6. The device for closing the main pipeline according to claim 1, characterized in that the shut-off chamber is made single-section.

7. The device for shutting off the main pipeline according to claim 1, characterized in that the closure chamber is multi-sectional, for example three-sectional.

8. The device for closing the main pipeline according to claim 1, characterized in that the sail is made in the form of an umbrella and consists of trapezoidal plates connected at one end with a rod.