RU2723000C1 - Method and device for reducing head losses in relief pipeline - Google Patents

Method and device for reducing head losses in relief pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2723000C1
RU2723000C1 RU2018143617A RU2018143617A RU2723000C1 RU 2723000 C1 RU2723000 C1 RU 2723000C1 RU 2018143617 A RU2018143617 A RU 2018143617A RU 2018143617 A RU2018143617 A RU 2018143617A RU 2723000 C1 RU2723000 C1 RU 2723000C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
cavity
settled
pipeline
liquid
Prior art date
Application number
RU2018143617A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Леонидович Левченко
Григорий Антонович Павленко
Николай Александрович Яцынин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ"
Priority to RU2018143617A priority Critical patent/RU2723000C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723000C1 publication Critical patent/RU2723000C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/02Influencing flow of fluids in pipes or conduits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

FIELD: oil, gas and coke-chemical industries.
SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering for transportation of liquids and gas-liquid mixtures via pipelines following the terrain. In liquid flow along raised pipeline after saddle point 2 it is possible to forecast formation of sedentary cavity in upper part of pipeline section. For this purpose, in the area of detected formation of a sedentary cavity the union for gas removal from the cavity is cut. Connecting pipe is located on the top generatrix of the pipe downstream of the expected boundary of the gas cavity, which should be specified at test connections of liquid pumping through the pipeline. Required condition for opening gas bleed pipe is considered to be exceeding preset maximum value of volume of sedentary gas cavity or exceeding, in excess of permissible, pressure drop at control section of pipeline between sensors shown in figures. Connecting pipe is closed as per reduction of pressure losses at the control section to an acceptable level, by reduction of the volume of the settled cavity to an acceptable value or by signal from the liquid sensor installed behind the outlet from the nozzle.
EFFECT: technical result is increase of pipeline efficiency.
7 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к области гидротехнического обеспечения транспортировки жидкостей и газожидкостных смесей по трубопроводам, следующим рельефу местности; более узко - к области задач организации и регулирования их течения на нисходящих участках трассы.The present invention relates to the field of hydraulic engineering for transporting liquids and gas-liquid mixtures through pipelines following the terrain; more narrowly - to the area of tasks of organizing and regulating their course on the descending sections of the route.

Уровень техникиState of the art

Трубопроводная транспортировка жидкостей и газожидкостных смесей известна с незапамятных времен. При этом известно, что практически в любом жидкостном потоке в каком-то количестве содержится свободный или растворенный газ, а на межфазной границе жидкость-газ происходит испарение жидкости, интенсивность которого, как и интенсивность выделения растворенного газа, зависит от температуры и давления перекачиваемых сред. Давление среды в рельефном трубопроводе1 (1) Здесь и далее - трубопровод, следующий рельефу местности, в частности - отклоняющийся от него в силу особенностей трассы и в целях решения проектных задач.) падает по мере приближения к перевальной точке (в силу энергозатраты на преодоление гравитации).Pipeline transportation of liquids and gas-liquid mixtures has been known since time immemorial. Moreover, it is known that practically any liquid stream contains free or dissolved gas in some amount, and liquid evaporation occurs at the liquid-gas interface, the intensity of which, like the rate of release of dissolved gas, depends on the temperature and pressure of the pumped media. The pressure of the medium in the relief pipeline 1 ( 1 ) Hereinafter, the pipeline following the terrain, in particular, deviating from it due to the characteristics of the route and in order to solve design problems.) Drops as it approaches the crossing point (due to energy consumption to overcome gravity).

Установлено, что газовые включения в таких потоках имеют тенденцию к консолидации, с образованием оседлых газозаполненных полостей (или - пузырей)2 (2) Далее в тексте настоящего Описания - оседлые полости.); в частности, - за перевальными точками трасс. Установлено также, что оседлые полости, сужая проточное сечение трубопровода, создают дополнительные гидравлические потери в трубопроводе, которые могут существенно снижать пропускную способность трубопровода. Известны рекомендуемые на сегодня пути устранения газовых пробок в транспортных трубопроводах, такие как:It was established that gas inclusions in such flows tend to consolidate, with the formation of settled gas-filled cavities (or - bubbles) 2 ( 2 ) Settled cavities in the text of this Description); in particular, beyond the cross points of the tracks. It was also established that settled cavities, narrowing the flow section of the pipeline, create additional hydraulic losses in the pipeline, which can significantly reduce the throughput of the pipeline. Known today recommended ways to eliminate gas plugs in transport pipelines, such as:

- повышение мощности перекачивающих насосных установок, что чрезвычайно энергозатратно, требует проектного завышения эксплуатационного давления в трубопроводе (это прямо ведет к увеличению металлоемкости всего гидротехнического оборудования трассы) и, в итоге, малоэффективно, поскольку газовый пузырь не устраняется полностью, а лишь сжимается обратно пропорционально повышению давления в трубопроводе;- increasing the capacity of pumping pumping units, which is extremely energy-intensive, requires a design overstatement of the operating pressure in the pipeline (this directly leads to an increase in the metal consumption of all hydraulic equipment of the route) and, as a result, is ineffective, since the gas bubble is not completely eliminated, but only compressed inversely with the increase pressure in the pipeline;

- повышение давления среды на участке трубопровода путем его дросселирования ниже образовавшейся пробки (что неизбежно снижает производительность перекачки);- increasing the pressure of the medium in the pipeline by throttling it below the resulting plug (which inevitably reduces the pumping capacity);

- запуск скребка или шарового поршня (типа применяемых при поверке пруверов), что требует прерывания перекачки и дает лишь временный эффект.- the launch of a scraper or ball piston (such as the provers used in calibration), which requires interruption of pumping and gives only a temporary effect.

Эта физико-техническая проблема пока не привлекла заметного исследовательского интереса и не получила широкого освещения в специальной литературе, - видимо, ввиду недостаточного понимания физической сущности явления.This physical and technical problem has not yet attracted significant research interest and has not received wide coverage in the specialized literature, apparently, due to a lack of understanding of the physical nature of the phenomenon.

Известны теоретические и экспериментальные исследования и научно-техническая литература, посвященные свободным течениям в желобах и трубопроводах. В частности, этой теме уделено внимание в учебниках и учебных пособиях: Ю.А. Краус «Проектирование и эксплуатация магистральных трубопроводов», ОмГТУ, 2010, А.А. Гусев «Механика жидкости и газа», Москва, 2018, в ряде диссертаций и научных статей - М.В. Лурье, Н.С. Арбузова и других.There are known theoretical and experimental studies and scientific and technical literature on free flows in gutters and pipelines. In particular, this topic is given attention in textbooks and teaching aids: Yu.A. Kraus "Design and operation of main pipelines", OmSTU, 2010, A.A. Gusev “Mechanics of liquid and gas”, Moscow, 2018, in a number of dissertations and scientific articles - M.V. Lurie, N.S. Arbuzov and others.

Однако, свободное течение, при котором жидкостный поток в трубопроводе не испытывает существенных воздействий со стороны газозаполненной части сечения трубопровода (или ими можно пренебречь), лишь отчасти является аналогом обтекания оседлого газового пузыря, оказывающего конкретное и существенное воздействие на жидкостный поток.However, the free flow, in which the fluid flow in the pipeline does not experience significant impacts from the gas-filled part of the pipeline cross section (or can be neglected), is only partially an analogue of the flow around a settled gas bubble, which has a specific and significant effect on the fluid flow.

Соответственно, технические решения, направленные на преодоление рассматриваемого явления, слабо представлены и в патентной информации. Наиболее близким аналогом, по физической сущности решения, оказался российский патент на изобретение 2263178 «Способ защиты плотины гидротехнического сооружения от разрушения», опубликованный 27.10.2005 (приоритет от 03.12.2003 г). Предложенный здесь способ включает откачивание воздушной пробки, перекрывающей основной канал сифона, с помощью вакуумной установки с использованием эжектора.Accordingly, technical solutions aimed at overcoming the phenomenon under consideration are poorly presented in the patent information. The closest analogue, in terms of the physical nature of the solution, turned out to be the Russian patent for invention 2263178, “A method for protecting a dam of a hydraulic structure from destruction,” published on 10.27.2005 (priority dated 03.12.2003). The method proposed here involves pumping out an air plug blocking the main channel of the siphon using a vacuum unit using an ejector.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Техническая задача состоит в оперативном удалении, либо радикальном уменьшении объема газового пузыря (то же - оседлой полости) в месте его устойчивой и регулярной дислокации.The technical task is to quickly remove or radically reduce the volume of a gas bubble (the same is a settled cavity) in the place of its stable and regular dislocation.

Техническим результатом осуществления изобретения должно стать радикальное повышение производительности рельефного трубопровода без существенных дополнительных энергозатрат.The technical result of the invention should be a radical increase in the productivity of the relief pipeline without significant additional energy costs.

Как уже указывалось, оседлые полости, сужая проточное сечение трубопровода, уменьшают пропускную способность трубопровода.As already mentioned, settled cavities, narrowing the flow section of the pipeline, reduce the throughput of the pipeline.

Предлагаемый способ снижения потерь напора, обусловленных образованием оседлых полостей в рельефном трубопроводе, отличается тем, что газ удаляют из оседлой полости, настолько, что остаточное наполнение не создает существенного сопротивления потоку жидкости в трубопроводе.The proposed method of reducing pressure losses due to the formation of settled cavities in the relief pipeline is characterized in that the gas is removed from the settled cavity so that the residual filling does not create significant resistance to fluid flow in the pipeline.

Формируемый в настоящее время комплекс теоретических и эмпирических данных позволяет с достаточно высокой достоверностью предопределять вероятные зоны образования таких полостей как при проектировании трубопровода, так и при его пробной эксплуатации.The set of theoretical and empirical data currently being formed allows one to determine with a high degree of certainty the probable zones of formation of such cavities both during the design of the pipeline and during its trial operation.

В основе технических решений по настоящему изобретению лежит принудительный отвод газа из образовавшейся оседлой полости. При этом необходимое на практике уточнение дислокации оседлой газозаполненной полости производят при опробовании построенной трубопроводной системы - например, современными инструментами интроскопии. Зависимые пп. 2-5 защищают некоторые особенности и варианты реализации предлагаемого способа.The technical solutions of the present invention are based on the forced removal of gas from the formed settled cavity. At the same time, the practical clarification of the dislocation of a settled gas-filled cavity is made when testing the constructed pipeline system - for example, with modern introscopy tools. Dependent Items 2-5 protect some features and implementation options of the proposed method.

Необходимая для реализации упомянутого способа устройства трубопроводных систем и оборудования защищены в пп. 6 и 7 формулы изобретения. При этом п. 7 формулы защищает один из наиболее экономичных вариантов реализации газоудаляющего устройства, использующего собственные энергетические возможности жидкостного потока.Required for the implementation of the aforementioned method, devices of pipeline systems and equipment are protected in paragraphs. 6 and 7 of the claims. Moreover, p. 7 of the formula protects one of the most economical options for the implementation of a gas removal device using its own energy capabilities of a liquid stream.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг. 1 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая способ удаления газа из оседлой газонаполненной полости в наиболее общем случае.In FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method for removing gas from a settled gas-filled cavity in the most general case.

Здесь:Here:

1 - рельефный жидкостный (или газожидкостный) трубопровод,1 - relief liquid (or gas-liquid) pipeline,

2 - перевальная точка,2 - crossing point,

3 - оседлая (газозаполненная) полость,3 - settled (gas-filled) cavity,

4, 5 - датчики давления перекачиваемой среды в трубопроводе,4, 5 - pressure sensors of the pumped medium in the pipeline,

6 - распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости,6 - distributed introscopic control system of a settled cavity,

7 - штуцер отбора газа с управляемым запорным клапаном,7 - gas outlet with controlled shut-off valve,

8 - насос откачки газа,8 - gas pumping pump,

9 - датчик появления жидкости.9 - sensor for the appearance of liquid.

На Фиг. 2 - вариант способа по п. 3 формулы (сброс в атмосферу газа, не имеющего коммерческой ценности и не наносящего вреда окружающей среде).In FIG. 2 - a variant of the method according to claim 3 of the formula (discharge into the atmosphere of gas that does not have commercial value and does not harm the environment).

Здесь:Here:

1 - рельефный жидкостный (или газожидкостный) трубопровод,1 - relief liquid (or gas-liquid) pipeline,

2 - перевальная точка,2 - crossing point,

3 - оседлая (газозаполненная) полость,3 - settled (gas-filled) cavity,

4, 5 - датчики давления перекачиваемой среды в трубопроводе,4, 5 - pressure sensors of the pumped medium in the pipeline,

6 - распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости,6 - distributed introscopic control system of a settled cavity,

7 - штуцер отбора газа с управляемым запорным клапаном,7 - gas outlet with controlled shut-off valve,

8 - насос откачки газа,8 - gas pumping pump,

9 - датчик появления жидкости,9 - sensor for the appearance of liquid,

10 - рассеиватель с фильтром.10 - diffuser with a filter.

На Фиг. 3 - вариант способа по п. 4 формулы (отвод в накопительную емкость газа, имеющего коммерческую ценность и способного нанести вред окружающей среде).In FIG. 3 - a variant of the method according to claim 4 of the formula (discharge into a storage tank of gas of commercial value and capable of harming the environment).

Здесь:Here:

1 - рельефный жидкостный (или газожидкостный) трубопровод,1 - relief liquid (or gas-liquid) pipeline,

2 - перевальная точка,2 - crossing point,

3 - оседлая (газозаполненная) полость,3 - settled (gas-filled) cavity,

4, 5 - датчики давления перекачиваемой среды в трубопроводе,4, 5 - pressure sensors of the pumped medium in the pipeline,

6 - распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости,6 - distributed introscopic control system of a settled cavity,

7 - штуцер отбора газа с управляемым запорным клапаном,7 - gas outlet with controlled shut-off valve,

8 - насос откачки газа,8 - gas pumping pump,

9 - датчик появления жидкости,9 - sensor for the appearance of liquid,

11 - накопительная емкость.11 - cumulative capacity.

На Фиг. 4 - вариант способа по п. 5 формулы (отбор газа из оседлой газовой полости с возвращением в трубопровод ниже по течению).In FIG. 4 - a variant of the method according to claim 5 of the formula (gas extraction from a settled gas cavity with return to the pipeline downstream).

Здесь:Here:

1 - рельефный жидкостный (или газожидкостный) трубопровод,1 - relief liquid (or gas-liquid) pipeline,

2 - перевальная точка,2 - crossing point,

3 - оседлая (газозаполненная) полость,3 - settled (gas-filled) cavity,

4, 5 - датчики давления перекачиваемой среды в трубопроводе,4, 5 - pressure sensors of the pumped medium in the pipeline,

6 - распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости,6 - distributed introscopic control system of a settled cavity,

7 - штуцер отбора газа с управляемым запорным клапаном,7 - gas outlet with controlled shut-off valve,

8 - насос откачки газа,8 - gas pumping pump,

9 - датчик появления жидкости,9 - sensor for the appearance of liquid,

12 - байпасная линия газа,12 - gas bypass line,

13 - штуцер возврата с обратным клапаном.13 - return fitting with check valve.

На Фиг. 5 - схема устройства (трубопроводной системы) по п. 6 формулы - для отбора газа из оседлой полости с возвратом в трубопровод, с автономной системой контроля и управления процессом.In FIG. 5 is a diagram of a device (pipeline system) according to claim 6 of the formula — for gas extraction from a settled cavity with return to the pipeline, with an autonomous process monitoring and control system.

Здесь:Here:

1 - рельефный жидкостный (или газожидкостный) трубопровод,1 - relief liquid (or gas-liquid) pipeline,

2 - перевальная точка,2 - crossing point,

3 - оседлая (газозаполненная) полость,3 - settled (gas-filled) cavity,

4, 5 - датчики давления перекачиваемой среды в трубопроводе,4, 5 - pressure sensors of the pumped medium in the pipeline,

6 - распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости,6 - distributed introscopic control system of a settled cavity,

7 - штуцер отбора газа с управляемым запорным клапаном,7 - gas outlet with controlled shut-off valve,

8 - насос откачки газа,8 - gas pumping pump,

9 - датчик появления жидкости,9 - sensor for the appearance of liquid,

12 - байпасная линия газа,12 - gas bypass line,

13 - штуцер возврата с обратным клапаном13 - return fitting with check valve

14 - автономный системный блок контроля и управления процессом.14 - autonomous system unit for process control and management.

На Фиг. 6 - схема устройства (трубопроводной системы) по п. 7 формулы, содержащего линию забора жидкости на участке повышенного давления и эжекторный насос.In FIG. 6 is a diagram of a device (piping system) according to claim 7 of the formula containing a liquid intake line at a high pressure section and an ejector pump.

Здесь:Here:

1 - рельефный жидкостный (или газожидкостный) трубопровод,1 - relief liquid (or gas-liquid) pipeline,

2 - перевальная точка,2 - crossing point,

3 - оседлая (газозаполненная) полость,3 - settled (gas-filled) cavity,

4, 5 - датчики давления перекачиваемой среды в трубопроводе,4, 5 - pressure sensors of the pumped medium in the pipeline,

6 - распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости,6 - distributed introscopic control system of a settled cavity,

7 - штуцер отбора газа с управляемым запорным клапаном,7 - gas outlet with controlled shut-off valve,

9 - датчик появления жидкости,9 - sensor for the appearance of liquid,

11 - штуцер возврата газожидкостной смеси с обратным клапаном,11 - fitting return gas-liquid mixture with a check valve,

14 - автономный системный блок контроля и управления процессом,14 - autonomous system unit for process control and management,

15 - байпасная линия газожидкостной смеси,15 - bypass line of the gas-liquid mixture,

16 - штуцер отбора жидкости на участке повышенного давления с запорным клапаном,16 - nozzle for fluid sampling in the area of high pressure with a shut-off valve,

17 - эжекторный насос откачки газа.17 - ejector pump for pumping gas.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Как указывалось, газовые включения в потоке жидкости, текущей по рельефному трубопроводу, имеют тенденцию к консолидации, с образованием оседлых газонаполненных полостей (или - пузырей) - за перевальными точками трасс.As indicated, gas inclusions in the fluid flow flowing through the relief pipeline tend to consolidate, with the formation of settled gas-filled cavities (or - bubbles) - beyond the crossing points of the routes.

Принципиально необходимая цепочка элементов, необходимых для отвода газа из полости по настоящему изобретению показана на Фиг. 1. В потоке жидкости по рельефному трубопроводу 1 после отмеченной на рисунке перевальной точки 2 можно прогнозировать образование оседлой газонаполненной полости 3 в верхней части сечения трубопровода.A fundamentally necessary chain of elements necessary for the removal of gas from the cavity of the present invention is shown in FIG. 1. In the fluid flow through the relief pipeline 1 after the crossing point 2 marked in the figure, it is possible to predict the formation of a settled gas-filled cavity 3 in the upper part of the pipeline section.

Следовательно, уже на стадии проектирования можно предусмотреть здесь установку датчиков давления 4 и 5, а при выявлении такой необходимости и размещение распределенной интроскопической системы контроля оседлой полости 6, а также врезку штуцера 7 для отвода газа из полости. Штуцер располагают на верхней образующей трубы ниже по течению ожидаемой границы газовой полости, которую следует уточнить методами интроскопии (например, ультразвуковым) при пробных включениях перекачки жидкости по трубопроводу.Therefore, already at the design stage, it is possible to provide here for the installation of pressure sensors 4 and 5, and if this is necessary, the placement of a distributed introscopic control system for the settled cavity 6, as well as the insert of the nozzle 7 for gas removal from the cavity. The fitting is located on the upper generatrix of the pipe downstream of the expected boundary of the gas cavity, which should be clarified by introscopy methods (for example, ultrasonic) with test connections for pumping fluid through the pipeline.

Датчики давления в трубопроводе 4 и 5 устанавливают перед и после (соответственно) предполагаемой зоны расположения оседлой полости. По величине перепада давлений в трубопроводе на участке между точками врезки этих датчиков можно предположить образование здесь оседлой полости, а, удостоверившись в ее образовании и уточнив ее границы, использовать эти данные для принятия решения для подачи команды на открытие штуцера 7.Pressure sensors in the pipeline 4 and 5 are installed before and after (respectively) the proposed zone of the settled cavity. By the magnitude of the pressure drop in the pipeline between the inset points of these sensors, one can assume the formation of a settled cavity here, and, having verified its formation and clarified its boundaries, use this data to make a decision to give a command to open the nozzle 7.

Распределенная интроскопическая система 6 позволяет достоверно зафиксировать факт образования газовой полости в процессе перекачки, определить (или уточнить) ее конфигурацию и в дальнейшем осуществлять контроль за ее объемом.Distributed introscopic system 6 allows you to reliably record the fact of the formation of a gas cavity during the pumping process, to determine (or clarify) its configuration and to further monitor its volume.

Распределенная интроскопическая система контроля оседлой полости 6 может быть полностью автономной, ее создание не требует больших затрат, в силу этого она является одним из важнейших элементов, определяющих эффективность мероприятий. При этом исключительно важно обеспечить достоверное прогнозирование расположения полости при предварительном обследовании и расположить зону сканирования системы 6 таким образом, чтобы в нее попадала вся вероятная зона размещения газонаполненной полости 3. Зона сканирования интроскопической системы 6 должна охватывать прогнозируемую зону размещения газонаполненной полости 3 с запасом, определяемым, исходя из оценки вероятности неучтенных отклонений.Distributed introscopic control system of the settled cavity 6 can be completely autonomous, its creation does not require large expenditures, and therefore it is one of the most important elements that determine the effectiveness of measures. In this case, it is extremely important to ensure reliable prediction of the location of the cavity during the preliminary examination and to position the scanning zone of the system 6 so that it covers the entire probable zone of the gas-filled cavity 3. The scanning zone of the introscopic system 6 should cover the predicted zone of the gas-filled cavity 3 with a margin defined based on the estimate of the probability of unaccounted deviations.

По факту образования оседлой полости и/или развития ее до формы и размеров, при которых она может препятствовать работе трубопровода с заданной производительностью, открывают клапан, установленный на штуцере 7 для отбора газа из оседлой полости 3.Upon the fact of the formation of a settled cavity and / or its development to the shape and size at which it can impede the operation of the pipeline with a given capacity, open the valve mounted on the fitting 7 for gas extraction from the settled cavity 3.

Необходимым условием для открытия штуцера отбора газа 7 предлагается считать превышение заданной максимальной величины объема оседлой газовой полости, либо - превышение (сверх допустимого) перепада давления на контрольном участке трубопровода (между датчиками 4 и 5, показанными на рисунках). Хотя возможны и другие варианты логики принятия решения об открытии штуцера 7; например, - по критической величине снижения расхода жидкости в трубопроводе при неизменной мощности перекачивающей насосной системы, либо - по критическому изменению параметров энергопотребления, отражающих нагрузку насосной установки, либо - по сочетанию упомянутых и других критериев.It is proposed to consider a prerequisite for opening the gas sampling nozzle 7 to be an excess of a predetermined maximum volume of a settled gas cavity, or an excess (above the permissible) differential pressure in the control section of the pipeline (between sensors 4 and 5 shown in the figures). Although there are other possible logic of the decision to open fitting 7; for example, by the critical value of reducing the fluid flow in the pipeline with the pumping system pumping power unchanged, either by the critical change in energy consumption parameters reflecting the load of the pumping unit, or by a combination of the above and other criteria.

Штуцер 7 закрывают по уменьшению потерь давления на контрольном участке до приемлемого уровня, по уменьшению объема оседлой полости 3 до приемлемой величины, либо по сигналу от датчика появления жидкости 9, установленного за выходом из штуцера 7.The fitting 7 is closed to reduce the pressure loss in the control area to an acceptable level, to reduce the volume of the settled cavity 3 to an acceptable value, or by a signal from the liquid emergence sensor 9 installed outside the outlet of the fitting 7.

Насос 8 не является принципиально необходимым элементом, если давление на данном участке трубопровода достаточно велико для выдавливания газа из полости, - учитывая преодоление сопротивлений, которые он встречает на пути удаления.Pump 8 is not a fundamentally necessary element if the pressure in this section of the pipeline is high enough to squeeze the gas out of the cavity, given the overcoming of the resistance that it encounters along the removal path.

Не имеющий коммерческой ценности и не наносящий вреда окружающей среде газ, отобранный из оседлой газовой полости, сбрасывают в атмосферу через рассеиватель с фильтром 8, как показано на Фиг. 2.Non-commercial and environmentally friendly gas taken from a settled gas cavity is discharged into the atmosphere through a diffuser with a filter 8, as shown in FIG. 2.

Имеющий коммерческую ценность или вредный для окружающей среды газ, отобранный из оседлой газовой полости, направляют на утилизацию - через накопительную емкость 7, согласно Фиг. 3.Gas of commercial value or harmful to the environment, taken from a settled gas cavity, is sent for disposal through storage tank 7, according to FIG. 3.

Газ, отобранный из оседлой газовой полости может быть также возвращен в трубопровод ниже по течению, на участок, где образование оседлой газовой полости физически невозможно, а давление в транспортном трубопроводе заведомо ниже, чем в точке отбора газа, - согласно Фиг. 4. Необходимость наличия насоса 8 в этой схеме или возможность его отсутствия определяют расчетом, исходя из соотношения давлений в трубопроводе в точке отбора газа и в точке возврата, с учетом потерь давления в байпасной линии газа.The gas taken from the settled gas cavity can also be returned to the pipeline downstream to the area where the formation of a settled gas cavity is physically impossible, and the pressure in the transport pipeline is obviously lower than at the gas extraction point, according to FIG. 4. The need for the presence of pump 8 in this scheme or the possibility of its absence is determined by calculation, based on the ratio of the pressures in the pipeline at the gas extraction point and at the return point, taking into account pressure losses in the gas bypass line.

На Фиг. 5 показано схема устройства (системы) для удаления газа из оседлой полости по независимому пункту 6 формулы изобретения, предназначенного для осуществления способа по пп. 1 и 5, - в наиболее полном составе элементов.In FIG. 5 shows a diagram of a device (system) for removing gas from a settled cavity according to independent claim 6 of the claims intended for implementing the method according to claims. 1 and 5, - in the most complete composition of the elements.

На Фиг. 6 показана схема полностью автономной системы удаления газа из оседлой полости, содержащей насос 6 перекачки газа (однозначно - эжекторный в данном случае), приводимый в действие потоком жидкости, отбираемой из трубопровода на участке повышенного давления, предшествующем подъему к упомянутой перевальной точке, доставляющей газожидкостную смесь в трубопровод ниже места образования оседлой газозаполненной полости, на участок пониженного давления.In FIG. 6 shows a diagram of a fully autonomous system for removing gas from a settled cavity containing a gas transfer pump 6 (uniquely, an ejector in this case), driven by a stream of liquid taken from the pipeline at a high pressure section, preceding the rise to the said transit point, delivering a gas-liquid mixture into the pipeline below the place of formation of the settled gas-filled cavity, to the reduced pressure section.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Настоящее изобретение может быть применено как при проектировании вновь создаваемых и реконструируемых объектов, так и в процессе эксплуатации.The present invention can be applied both to the design of newly created and reconstructed objects, and during operation.

В процессе проектной разработки рельефных трубопроводных трасс для транспортировки жидкостей (а, тем более, газожидкостных смесей) целесообразно проводить их виртуальный анализ на предмет выявление потенциальных мест формирования в трубопроводах оседлых газовых полостей. Очевидно, что уже имеющихся на сегодня научно-технических данных достаточно, чтобы предоставить проектировщику несложную программу тестирования проектируемых трасс. При обнаружении потенциально-опасных мест следует либо видоизменить профиль трассы, либо, если первое невозможно, - заложить в проект одно из технических решений по настоящему изобретению.In the process of design development of relief pipeline routes for transporting liquids (and, especially, gas-liquid mixtures), it is advisable to conduct their virtual analysis to identify potential places of formation of settled gas cavities in pipelines. It is obvious that the scientific and technical data already available today are enough to provide the designer with a simple testing program for the designed tracks. Upon detection of potentially dangerous places, you should either modify the profile of the route, or, if the first is not possible, put one of the technical solutions of the present invention into the project.

Выявление мест регулярного образования оседлых газовых пузырей при эксплуатации также не слишком сложно, при определенном навыке. Основной симптом, позволяющий предположить такую вероятность, - снижение пропускной способности трубопроводной системы после некоторого времени перекачки по ней жидкости, неустранимое и при допустимом увеличении мощности перекачивающей насосной системы.Identification of places of regular formation of settled gas bubbles during operation is also not too difficult, with a certain skill. The main symptom suggesting such a probability is a decrease in the throughput of the pipeline system after some time of pumping liquid through it, which cannot be eliminated even with a permissible increase in the capacity of the pumping pump system.

Наиболее эффективным методом выявления оседлых полостей и уточнения их расположения и конфигурации является интроскопия, например, - ультразвуковое обследование, потенциально предрасположенных к этому мест трубопровода, по которому течет поток. На стадии предварительного обследования оно может выполняться мобильными средствами интроскопии.The most effective method for identifying settled cavities and clarifying their location and configuration is introscopy, for example, ultrasound examination of potentially places of the pipeline through which the stream flows. At the stage of preliminary examination, it can be performed by mobile means of introscopy.

Участок трубопровода, в котором сформировалась оседлая полость, может быть определен и по падению давления перекачиваемой среды на его протяженности, существенно превышающем величину, определяемую расчетом - с учетом известных особенностей формы трубопровода на этом участке и наличия в нем конструктивных элементов, увеличивающих сопротивление потоку.The section of the pipeline in which the settled cavity was formed can also be determined by the pressure drop of the pumped medium over its length, significantly exceeding the value determined by the calculation - taking into account the known features of the shape of the pipeline in this section and the presence of structural elements in it that increase the flow resistance.

Специальные экспериментальные работы и опыт эксплуатации рельефных трубопроводов с применением предложенных здесь технических решений позволит развить и совершенствовать методы и инструменты для эффективного определения мест образования оседлых полостей в жидкостных трубопроводах и их конфигурации, а также фактической динамики этих процессов.Special experimental work and experience in the operation of relief pipelines using the technical solutions proposed here will allow us to develop and improve methods and tools for the effective determination of the places of formation of settled cavities in liquid pipelines and their configuration, as well as the actual dynamics of these processes.

После определения (уточнения) зоны образования оседлой полости, по размерам и конфигурации существенно влияющей на пропускную способность трубопровода, необходимо:After determining (clarifying) the zone of formation of a settled cavity, in size and configuration that significantly affects the throughput of the pipeline, it is necessary:

• врезать в стенку трубопровода 1 штуцер отбора газа 9;• insert into the pipe wall 1 gas outlet 9;

• смонтировать необходимые для данного случая отводящие трубопроводы, запорную арматуру и датчики;• install the necessary outlet pipes, shut-off valves and sensors necessary for this case;

• установить систему контроля и управления оседлой полостью (системный блок 14 и др. элементы).• install a system for monitoring and controlling a settled cavity (system unit 14 and other elements).

Важнейшей составляющей освоения предлагаемых новаций является построение достоверной и оптимальной по затратам системы диагностики и контроля процессов образования и устранения оседлых полостей в потоке жидкости, транспортируемой по рельефному трубопроводу.The most important component of the development of the proposed innovations is the construction of a reliable and cost-effective system of diagnostics and control of the processes of formation and elimination of settled cavities in the fluid flow transported through a relief pipeline.

Возможен также комбинированный вариант: применение интроскопии (например, ультразвукового обследования мобильными средствами) на стадии диагностики образования оседлых полостей и при контрольных проверках, в сочетании с установлением постоянного контроля потерь гидравлического давления на выявленном участке их образования - в качестве компонента автономной системы текущего контроля состояния потока.A combined option is also possible: the use of introscopy (for example, ultrasound examination by mobile means) at the stage of diagnosing the formation of settled cavities and during control checks, in combination with the establishment of constant monitoring of hydraulic pressure losses in the identified area of their formation - as a component of an autonomous system for monitoring the flow condition .

Claims (7)

1. Способ уменьшения потерь напора, вызванных образованием оседлых газозаполненных полостей в жидкостном или газожидкостном потоке на нисходящих участках профиля трассы рельефного транспортного трубопровода, отличающийся тем, что принудительно удаляют газ из оседлой полости в трубопроводе полностью либо настолько, что остаточный ее объем не создает существенного гидравлического сопротивления потоку в трубопроводе.1. A method of reducing pressure losses caused by the formation of settled gas-filled cavities in a liquid or gas-liquid flow in the descending sections of the profile of the profile of a relief transport pipeline, characterized in that the gas is forcibly removed from the settled cavity in the pipeline completely or so that its residual volume does not create a significant hydraulic resistance to flow in the pipeline. 2. Способ по п. 1, при котором место образования оседлой газозаполненной полости предварительно определено расчетно или экспериментально либо выявлено интроскопическим наблюдением.2. The method according to p. 1, in which the place of formation of a settled gas-filled cavity is pre-determined by calculation or experiment, or detected by introscopic observation. 3. Способ по п. 1, при котором отвод газа из оседлой полости начинают производить тогда, когда падение давления жидкости на контрольном участке транспортного трубопровода стало больше допустимой величины, либо когда ее объем, измеренный интроскопически, превысил заданную предельную величину, а заканчивают, когда падение давления в потоке на контрольном участке трубопровода уменьшится до допустимого, или когда объем оседлой полости уменьшится до допустимой величины, либо по сигналу от датчика появления жидкости, установленного на штуцере отвода газа из оседлой полости.3. The method according to p. 1, in which the gas is removed from the settled cavity when the pressure drop of the liquid in the control section of the transport pipeline has become greater than the allowable value, or when its volume, measured introscopically, has exceeded the specified limit value, and is completed when the pressure drop in the flow at the control section of the pipeline will decrease to an acceptable value, either when the volume of the settled cavity decreases to an acceptable value, or by a signal from a liquid appearance sensor installed on the gas outlet fitting from the settled cavity. 4. Способ по п. 1, при котором не имеющий коммерческой ценности и не наносящий вреда окружающей среде газ, отобранный из оседлой полости, сбрасывают в атмосферу.4. The method according to p. 1, in which the gas, not having commercial value and not harmful to the environment, taken from a settled cavity is discharged into the atmosphere. 5. Способ по п. 1, при котором имеющий коммерческую ценность или вредный для окружающей среды газ, отобранный из оседлой полости, направляют на утилизацию.5. The method according to p. 1, in which a gas of commercial value or harmful to the environment, taken from a sedentary cavity, is sent for disposal. 6. Способ по п. 1, при котором отобранный из оседлой полости газ возвращают в транспортный трубопровод ниже места образования оседлой полости на участке, где образование оседлой газовой полости физически невозможно, в частности, в силу высокой скорости потока, а давление заведомо ниже, чем в точке отбора газа.6. The method according to p. 1, in which the gas taken from the settled cavity is returned to the transport pipeline below the formation of the settled cavity in the area where the formation of a settled gas cavity is physically impossible, in particular, due to the high flow rate, and the pressure is obviously lower than at the gas sampling point. 7. Устройство, реализующее способы по пп. 1-5, содержащее трубопровод малого сечения, при необходимости оснащенный насосом перекачки газа, присоединенный одним концом к штуцеру отбора газа из оседлой полости, через управляемый клапан, а другим концом - к месту возврата газа в транспортный трубопровод, через обратный клапан, либо к устройству сброса газа в атмосферу, отличающееся тем, что для удаления газа из оседлой газовой полости используют энергетически автономную систему с эжекторным насосом откачки газа, приводимым в действие потоком жидкости, отбираемой из транспортного трубопровода на участке повышенного давления, и сбрасывающую газожидкостную смесь в транспортный трубопровод на участке пониженного давления, за местом образования оседлой газовой полости.7. A device that implements the methods of PP. 1-5, containing a small cross-section pipeline, if necessary equipped with a gas transfer pump, connected at one end to a gas outlet fitting from a settled cavity through a controllable valve, and at the other end to a gas return point to a transport pipeline, through a non-return valve, or to a device discharging gas into the atmosphere, characterized in that for the removal of gas from the settled gas cavity, an energy-independent system is used with an ejector gas evacuation pump driven by a stream of liquid taken from the transport pipeline at the high pressure section and discharging the gas-liquid mixture into the transport pipeline at the section low pressure, behind the place of formation of a settled gas cavity.
RU2018143617A 2018-12-10 2018-12-10 Method and device for reducing head losses in relief pipeline RU2723000C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143617A RU2723000C1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method and device for reducing head losses in relief pipeline

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143617A RU2723000C1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method and device for reducing head losses in relief pipeline

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723000C1 true RU2723000C1 (en) 2020-06-05

Family

ID=71067744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143617A RU2723000C1 (en) 2018-12-10 2018-12-10 Method and device for reducing head losses in relief pipeline

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723000C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786602C1 (en) * 2022-04-22 2022-12-22 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Method for laying a pipeline in the ground, pumping carbonated liquid

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU356422A1 (en) * С. А. Гросс, Ю. В. Дегт рев , В. В. Скибин Краснодарский политехнический институт DEVICE TO PREVENT EDUCATION
SU808709A1 (en) * 1979-03-28 1981-02-28 Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Гидротехники И Мелиорацииим. A.H.Костякова Siphon water drain
US20110229345A1 (en) * 2007-09-20 2011-09-22 Nanubhai AMin Marg Indsutrial Area P.O. Pumping system for pumping liquid from a lower level to an operatively higher level

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU356422A1 (en) * С. А. Гросс, Ю. В. Дегт рев , В. В. Скибин Краснодарский политехнический институт DEVICE TO PREVENT EDUCATION
SU6515A1 (en) * 1927-01-11 1928-09-29 Ю.В. Ланге Adaptation to pipelines to remove vapors or gases from them.
SU808709A1 (en) * 1979-03-28 1981-02-28 Всесоюзный Научно-Исследовательскийинститут Гидротехники И Мелиорацииим. A.H.Костякова Siphon water drain
US20110229345A1 (en) * 2007-09-20 2011-09-22 Nanubhai AMin Marg Indsutrial Area P.O. Pumping system for pumping liquid from a lower level to an operatively higher level

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786602C1 (en) * 2022-04-22 2022-12-22 Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Method for laying a pipeline in the ground, pumping carbonated liquid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180128412A1 (en) Water piping system and control method therefor
US10967300B2 (en) Transportable separation and monitoring apparatus with auger
US20080134766A1 (en) Air Trap
MX2008014610A (en) System for cleaning an oil tank and method of cleaning an oil tank.
US7544303B2 (en) Method and apparatus for removing debris from septic waste
US10927019B2 (en) Oil monitoring system
US2247566A (en) Fluid trap for storage tanks
RU2723000C1 (en) Method and device for reducing head losses in relief pipeline
US20100147332A1 (en) System and method for pipeline cleaning using controlled injection of gas
US3325974A (en) Drilling mud degassers for oil wells
US4968332A (en) Separator unit
US5082556A (en) Separator, float shut-off valve, and orifice meter mounted as a unit of skid
CN105861025B (en) The retracting device and method of a kind of gas pipeline liquid light hydrocarbon
CN204434265U (en) Liquid material tank car discharging protection system
KR101056147B1 (en) Negative pressure prevent device for pipeline
US20130206236A1 (en) Intelligent emergency shut down system and a method for emergency closing and regulation of fluid stream in fluid storage and dispensing systems during earthquake
CN108589774A (en) A kind of integrated drainage system of Urban Underground pipe gallery
US10571447B2 (en) Fluid flow separation chamber for separating hydrocarbons from a fluid, method, and system of using the same
CN206347554U (en) A kind of boiler bottom blowdown apparatus
US11298636B2 (en) Oil monitoring system
US20200122206A1 (en) Method And System For Moving Substances And Preventing Corrosion In A Conduit
JP2015225009A (en) Pretreatment device for gas analysis
CN208587548U (en) A kind of automatic relief liquid packing
GB2374152A (en) Apparatus and method for detecting a change in fluid flow
KR101555339B1 (en) Oil storage tank spill treatment device