RU2779794C1

RU2779794C1 - Device for pushing inspection and repair systems of pipelines

Info

Publication number: RU2779794C1
Application number: RU2021139799A
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Веснин
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2022-09-13

Abstract

FIELD: pipeline accessories.

SUBSTANCE: invention relates to pushing inspection and repair systems of pipelines. The essence of the invention lies in the fact that the device for pushing inspection and repair systems of pipelines contains a conducting cable and a technical means placed on its head for fastening the pushed system, characterized in that it additionally contains drive modules with wheel pairs interconnected by the conducting cable and combined in sections, each section contains at least two drive modules with wheel pairs, drive modules are distributed in each section evenly along its length, the sections are interconnected by sealed connectors, mounted on a conducting cable at the beginning and end of the sections, and a flexible power composite cable is used as a conducting cable, the diameter of the wheels is at least three diameters of the power composite cable and is selected from the condition of ensuring contact of the wheel pairs with the pipeline surface, and the material of the flexible power composite cable is selected from the condition of excluding the possibility of its sagging and ensuring rotation of the sections by an angle of up to 120°.

EFFECT: providing the possibility of carrying out diagnostic and repair work in horizontal, vertical, inclined and bending sections of pipelines, expanding the range of serviced pipelines in length (up to 1000 m) and diameter (from 100 mm to 1000 mm).

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к внутритрубным инспекционным устройствам, а именно к устройствам для проталкивания инспекционных и ремонтных систем, обеспечивающих контроль, обслуживание, ремонт внутренней поверхности трубопроводов, прочистку трубных засоров и может быть использовано для работы в горизонтальных, наклонных, изгибных и вертикальных участках трубопроводов. Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано как дополнительное тяговое устройство к существующим проталкиваемым системам для облегчения прохождения ими трубопроводов сложной конфигурации.The invention relates to in-line inspection devices, namely to devices for pushing through inspection and repair systems that provide control, maintenance, repair of the internal surface of pipelines, cleaning pipe blockages and can be used to work in horizontal, inclined, bending and vertical sections of pipelines. In addition, the proposed device can be used as an additional traction device to existing push systems to facilitate the passage of pipelines of complex configuration.

Известны проталкиваемые кабельные системы и кабельные самоходные робототехнические комплексы. Они способны преодолеть не более двух Т-образных изгибных участков. Дальнейшее их продвижение по трубопроводу затруднено тем, что сила трения кабеля и страховочного троса о внутренние стенки трубопровода превышает проталкивающую и движущую их силу. Known pushable cable systems and cable self-propelled robotic systems. They are able to overcome no more than two T-shaped bends. Their further movement along the pipeline is hampered by the fact that the frictional force of the cable and safety rope against the inner walls of the pipeline exceeds the force that pushes and drives them.

Например, известен комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов, состоящий из подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера, датчиков дефектов, одометров, троса, наземной лебедки с барабаном для троса, бортового источника электропитания, наземного компьютера (патент № 2516364, МПК G01N 29/04 (2006.01) G01N 27/83 (2006.01) G01N 27/90).For example, a complex for flaw detection of technological pipelines is known, consisting of a movable module, on-board electronic equipment, an on-board computer, defect sensors, odometers, a cable, a ground winch with a drum for a cable, an on-board power source, a ground computer (patent No. 2516364, IPC G01N 29/04 (2006.01) G01N 27/83 (2006.01) G01N 27/90).

Недостатками комплекса являются ограниченные технологические возможности, обусловленные сложностью прохождения отводов и изгибных участков трубопроводов, ограничением длины прохождения прямолинейных участков и невысокой тяговой силой подвижного модуля. Кабель-трос не позволяет передвигаться комплексу по изгибным участкам и обследовать магистрали сложной конфигурации, это обусловлено тем, что при движении кабель-трос трется и упирается в стенки и изгибные участки трубопроводов. А длина кабеля значительно ограничивает доступ к удаленным участкам трубопровода. The disadvantages of the complex are limited technological capabilities due to the complexity of the passage of branches and bends of pipelines, the limitation of the length of the passage of straight sections and the low traction force of the movable module. The cable-cable does not allow the complex to move along the bends and examine the pipelines of complex configuration, this is due to the fact that when moving, the cable-cable rubs and abuts against the walls and bends of the pipelines. And the length of the cable significantly limits access to remote sections of the pipeline.

Известна проталкиваемая система телеинспекции SOLO компании Taris, выбранная в качестве прототипа. Система применяется для обследования трубопроводов, канализаций, дымоходов, воздуховодов и других инженерных сооружений диаметром от 50 до 400 мм. Проталкивание системы телеинспекции по трубопроводу осуществляется армированным оптическим кабель-тросом путем размотки барабана с кабелем и подпора его вручную или механизировано. Известны некоторые образцы этой системы с глубиной погружения в прямолинейный трубопровод до 300 м (https://taris.ru/protalkivaemye-sistemy-teleinspekzii/protalkivaemaya-sistema-solo).Known push system SOLO teleinspection company Taris, selected as a prototype. The system is used to inspect pipelines, sewers, chimneys, air ducts and other engineering structures with a diameter of 50 to 400 mm. Pushing the TV inspection system through the pipeline is carried out with an armored optical cable by unwinding the drum with the cable and supporting it manually or mechanically. Some samples of this system are known with a depth of immersion in a straight pipeline up to 300 m (https://taris.ru/protalkivaemye-sistemy-teleinspekzii/protalkivaemya-sistema-solo).

Используемый для проталкивания системы телеинспекции кабель-трос не позволяет передвигаться системе по изгибным участкам и обследовать магистрали сложной конфигурации. Это обусловлено тем, что при движении кабель-трос трется и упирается в стенки и изгибные участки трубопроводов. Кроме того, длина кабеля значительно ограничивает доступ системы к удаленным участкам трубопроводов. The cable-rope used for pushing through the teleinspection system does not allow the system to move along bends and inspect highways of complex configuration. This is due to the fact that when moving, the cable-rope rubs and abuts against the walls and bends of the pipelines. In addition, the length of the cable significantly limits the system's access to remote pipe sections.

Признаки известного устройства для проталкивания, выбранного в качестве прототипа, являющиеся общими с признаками заявляемого устройства, - кабель-трос с размещенным на его оголовке техническим средством для крепления проталкиваемого оборудования.Signs of a known device for pushing, selected as a prototype, which are common with the signs of the proposed device, - a cable with a technical means for fastening the pushed equipment placed on its head.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей проталкиваемой системы и соответственно повышение эффективности ее работы.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the pushed system and, accordingly, increase the efficiency of its operation.

Технический результат - обеспечение возможности проведения диагностических и ремонтных работ в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов, расширение диапазона обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000 м) и диаметру (от 100 мм до 1000 мм) за счет исключения трения кабель-троса о внутренние стенки трубопровода, увеличения тяговой силы для продвижения системы и выполнения гибкого соединения приводных модулей.EFFECT: providing the possibility of carrying out diagnostic and repair work in horizontal, vertical, inclined and bending sections of pipelines, expanding the range of serviced pipelines along the length (up to 1000 m) and diameter (from 100 mm to 1000 mm) due to the elimination of friction of the cable-rope about the inner walls of the pipeline, increase the traction force to move the system and make the flexible connection of the drive modules.

Поставленная задача была решена за счет того, что известное устройство для проталкивания, содержащее кабель-трос и размещенное на его оголовке техническое средство для крепления проталкиваемой системы, дополнительно содержит соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля выбирается из условия исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций на угол до 120 град. Силовой композитный кабель состоит из многожильного сердечника для передачи энергии на приводные модули и диэлектрической оболочки и внешней оболочки состоящей из композитных волокон. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес. The problem was solved due to the fact that the known device for pushing, containing a cable-rope and placed on its head a technical means for fastening the pushed system, additionally contains drive modules connected to each other by a cable-rope and united in sections with wheel pairs, each section contains at least two drive modules with wheelsets, drive modules are distributed in each section evenly along its length, the sections are interconnected by sealed connectors installed on the cable-cable at the beginning and end of the sections, and a flexible power composite cable is used as the cable-cable , the diameter of the wheels is at least three diameters of the power composite cable and is selected from the condition of ensuring the contact of the wheel pairs with the surface of the pipeline, and the material of the flexible power composite cable is selected from the condition of eliminating the possibility of its sagging and ensuring the rotation of the sections at an angle of up to 120 degrees. The power composite cable consists of a multi-core core for power transmission to the drive modules and a dielectric sheath and an outer sheath made of composite fibers. The distance between the centers of the nearest drive modules in the section is at least three wheel diameters.

Для обеспечения возможности использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств. Размер поперечного сечения пастели выбирают из условия размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.To enable the use of the proposed device as an additional traction force to existing known push systems, the drive modules are made along the axis of the section with a pastel with locks to accommodate a cable-rope, wire, hose or pipe segments of diagnostic and repair devices. The cross-sectional size of the pastel is chosen from the condition of placing a cable-cable, wire, hose or pipe segments of diagnostic and repair devices in it.

Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от признаков прототипа, - соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля выбирается из условия исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций на угол до 120 град. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес. Приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств. The features of the proposed technical solution, which are distinctive from the features of the prototype, are drive modules with wheelsets connected to each other by a cable and combined into sections, each section contains at least two drive modules with wheelsets, the drive modules are distributed in each section evenly along its length , the sections are interconnected by sealed connectors installed on the cable-cable at the beginning and end of the sections, and a flexible power composite cable is used as the cable-cable, the diameter of the wheels is at least three diameters of the power composite cable and is selected from the condition of ensuring contact of the wheel pairs with the surface of the pipeline, and the material of the flexible power composite cable is selected from the condition of eliminating the possibility of its sagging and ensuring the rotation of the sections at an angle of up to 120 degrees. The distance between the centers of the nearest drive modules in the section is at least three wheel diameters. The drive modules are made along the axis of the section with a pastel with locks for placing a cable-rope, wire, hose or pipe segments of diagnostic and repair devices in it.

Снабжение устройства для проталкивания приводными модулями с колесными парами, а также использование гибкого композитного кабеля для соединения приводных модулей позволит повысить проходимость систем по сложным изгибным участкам и расширить диапазон обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000м) и диметру ( от 100 до 1000 мм).Equipping the pushing device with drive modules with wheelsets, as well as using a flexible composite cable for connecting drive modules, will increase the system's patency through complex bends and expand the range of serviced pipelines in length (up to 1000 m) and diameter (from 100 to 1000 mm).

Выполнение вдоль оси приводных модулей пастели для укладки в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств на всю длину, необходимую для исследований или проведения работ, позволит исключить трение кабелей, тросов и кабель-троса о внутренние стенки трубопровода и обеспечить (облегчить) прохождение отводов с углом 90°, горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участков трубопроводов (в случае использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам).The execution of a pastel along the axis of the drive modules for laying a cable-cable, wire, hose or pipe segments of diagnostic and repair devices in it for the entire length necessary for research or work will eliminate friction of cables, cables and cable-cable on the internal walls of the pipeline and to provide (facilitate) the passage of bends with an angle of 90°, horizontal, vertical, inclined and bending sections of pipelines (in the case of using the proposed device as an additional traction force to existing known push systems).

На фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства для проталкивания в трубопроводе; на фиг.2 - общий вид приводного модуля с колесной парой; на фиг.3 - то же, вид сбоку; фиг.4 – представлена одна секция устройства при прохождении изгибного участка трубопровода.Figure 1 shows a General view of the proposed device for pushing in the pipeline; figure 2 - General view of the drive module with a pair of wheels; figure 3 - the same, side view; figure 4 - shows one section of the device when passing the bend section of the pipeline.

Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов состоит из приводных модулей 1 с колесными парами 2, объединенных в секции. Каждая секция содержит как минимум два приводных модуля 1 с колесными парами 2. Приводные модули 1 в секциях соединены между собой гибким силовым композитным кабелем 3. В начале и конце каждой секции на силовом кабеле 3 установлены герметичные разъемы 4, с помощью которых секции соединены между собой. Первая секция посредством стыковочного разъема 5 (техническое средство для крепления проталкиваемой системы) соединяется с проталкиваемым оборудованием 6. Конечный герметичный разъем последней секции соединен питающим кабелем с источником энергии и управляющим компьютером оператора устройства (на фиг. не показано). В качестве проталкиваемого оборудования 6 может быть использована фреза, ведущая тележка с диагностическим оборудованием, видеокамера, ремонтное оборудование. Силовой композитный кабель 3 состоит из многожильного сердечника (для управления и передачи энергии на приводные модули), диэлектрической оболочки в середине и внешней оболочки состоящей из композитных волокон. Материал гибкого силового композитного кабеля 3 выбирается из условия исключения возможности его провисания между приводными модулями 1 и обеспечения поворота секций на угол до 120 град. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей 1 в секции составляет не менее трех диаметров приводных колес 2. Диаметр колес 2 составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля 3 и выбирают его из условия обеспечения контакта колесных пар 2 с поверхностью трубопровода 9.The device for pushing inspection and repair systems of pipelines consists of drive modules 1 with wheelsets 2, united in sections. Each section contains at least two drive modules 1 with wheel pairs 2. Drive modules 1 in the sections are connected to each other by a flexible power composite cable 3. At the beginning and end of each section, power cable 3 has sealed connectors 4, through which the sections are connected to each other . The first section is connected to the pushed equipment 6 by means of a docking connector 5 (technical means for attaching the pushed system). As the pushed equipment 6, a cutter, a driving trolley with diagnostic equipment, a video camera, and repair equipment can be used. Power composite cable 3 consists of a multi-core core (for control and power transmission to drive modules), a dielectric sheath in the middle and an outer sheath consisting of composite fibers. The material of the flexible power composite cable 3 is selected from the condition of eliminating the possibility of its sagging between the drive modules 1 and ensuring the rotation of the sections at an angle of up to 120 degrees. The distance between the centers of the nearest drive modules 1 in the section is at least three diameters of the drive wheels 2. The diameter of the wheels 2 is at least three diameters of the power composite cable 3 and is selected from the condition of ensuring the contact of the wheel pairs 2 with the surface of the pipeline 9.

Для обеспечения возможности использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам вдоль оси приводных модулей 1 выполнена пастель 7 с замками 8 для размещения в ней проводных или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.To enable the proposed device to be used as an additional traction force to the existing known push systems along the axis of the drive modules 1, a pastel 7 with locks 8 is made to accommodate wired or pipe segments of diagnostic and repair devices.

Размер поперечного сечения пастели 7 выбирают из условия размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.The size of the cross-section of pastel 7 is chosen from the condition of placing a cable-cable, wire, hose or pipe segments of diagnostic and repair devices in it.

Устройство для проталкивания диагностических и ремонтных систем работает следующим образом. Device for pushing diagnostic and repair systems operates as follows.

Работа устройства осуществляется в опорожненных трубопроводах без транспортируемой среды. В трубопровод 9 через фланцевое соединение или подготовленный шурф заводят проталкиваемое оборудование 6, инструмент или изделие (кабель, трос, шланг или тампонажный узел). К проталкиваемому оборудованию 6 посредством стыковочного разъема 5 присоединяют первую секцию устройства с приводными модулями 1 с колесными парами 2. По мере продвижения проталкиваемого оборудования 6 вглубь трубопровода 9 к первой секции посредством герметичных разъемов 4 присоединяют постепенно необходимое количество дополнительных секций. Электродвигатели приводных модулей 1 приводят в движение колесные пары 2. Работу электродвигателей координирует с компьютера оператор. Колесные пары 2, вращаясь по внутренней стенке трубопровода 9, обеспечивают движущую силу, необходимую для прохождения диагностической или ремонтной системой трубопроводов любой конфигурации, в том числе сложных (изгибных или вертикальных) участков трубопровода 9. За счет исключения контакта и соответственно трения силового композитного кабеля 3 о внутреннюю стенку трубопровода 9, а также за счет движущей силы приводных модулей 1 увеличивается проходимость инспекционного и ремонтного оборудования по сложным участкам трубопровода 9.The operation of the device is carried out in empty pipelines without transported medium. Pushed equipment 6, a tool or a product (cable, cable, hose or grouting unit) is inserted into the pipeline 9 through a flange connection or a prepared pit. The first section of the device with drive modules 1 with wheelsets 2 is attached to the pushed equipment 6 through a docking connector 5. As the pushed equipment 6 moves deeper into the pipeline 9, the required number of additional sections is gradually attached to the first section through sealed connectors 4. The electric motors of the drive modules 1 drive the wheel pairs 2. The operation of the electric motors is coordinated by the operator from the computer. Wheel pairs 2, rotating along the inner wall of the pipeline 9, provide the driving force necessary for the diagnostic or repair system to pass pipelines of any configuration, including complex (bent or vertical) sections of the pipeline 9. By eliminating contact and, accordingly, friction of the power composite cable 3 on the inner wall of the pipeline 9, as well as due to the driving force of the drive modules 1, the patency of the inspection and repair equipment through difficult sections of the pipeline 9 increases.

При использовании предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим проталкиваемым системам оно работает следующим образом. В трубопровод 9 через фланцевое соединение или подготовленный шурф заводят ведущий модуль или проталкиваемый инспекционный кабель с видеоискателем. В качестве ведущего модуля может быть использована тележка диагностического оборудования. К ведущему модулю диагностического оборудования или к инспекционному кабелю посредством стыковочного разъема 5 прикрепляют первую секцию устройства для проталкивания. Кабель ведущего модуля или инспекционный кабель при этом размещают в пастели 7 устройства. По мере продвижения ведущего модуля или инспекционного кабеля вглубь трубопровода 9 к первой секции посредством герметичных разъемов 4 также присоединяют необходимое количество дополнительных секций. Колесные пары 2, вращаясь по внутренней стенке трубопровода 9, обеспечивают при этом дополнительную движущую силу, необходимую для прохождения диагностической или ремонтной системой сложных (изгибных или вертикальных) участков трубопровода 9. В данном случае за счет исключения контакта и соответственно трения кабеля ведущего модуля или инспекционного кабеля и кабеля, соединяющего приводные модули, о внутреннюю стенку трубопровода 9, а также за счет получения дополнительной движущей силы увеличивается проходимость инспекционного и ремонтного оборудования по сложным участкам трубопровода 9.When using the proposed device as an additional traction force to existing push systems, it works as follows. A lead module or a pushable inspection cable with a viewfinder is inserted into the pipeline 9 through a flange connection or a prepared hole. A trolley of diagnostic equipment can be used as a master module. The first section of the device for pushing is attached to the leading module of the diagnostic equipment or to the inspection cable by means of a docking connector 5. The cable of the master module or the inspection cable is placed in the pastel 7 of the device. As the lead module or inspection cable moves deeper into the pipeline 9, the required number of additional sections is also attached to the first section by means of hermetic connectors 4. Wheel pairs 2, rotating along the inner wall of the pipeline 9, provide additional driving force necessary for the diagnostic or repair system to pass complex (bent or vertical) sections of the pipeline 9. In this case, due to the elimination of contact and, accordingly, friction of the cable of the leading module or inspection the cable and the cable connecting the drive modules against the inner wall of the pipeline 9, as well as by obtaining additional driving force, the throughput of inspection and repair equipment increases through difficult sections of the pipeline 9.

Помимо обеспечения продвижения диагностического и ремонтного оборудования по трубопроводам, предлагаемое устройство может использоваться для принудительного извлечения застрявших инспекционных или ремонтных устройств из трубопроводов при аварийных ситуациях или для доставки тяжелого оборудования в определенное место трубопровода.In addition to ensuring the progress of diagnostic and repair equipment through pipelines, the proposed device can be used to forcefully remove stuck inspection or repair devices from pipelines in emergency situations or to deliver heavy equipment to a specific location in the pipeline.

Таким образом, предлагаемое устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем позволяет проводить диагностические и ремонтные работы в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов диаметром от 100 мм до 1000 мм и проходить участки трубопроводов длиной до 1000 м.Thus, the proposed device for pushing inspection and repair systems allows carrying out diagnostic and repair work in horizontal, vertical, inclined and bending sections of pipelines with a diameter of 100 mm to 1000 mm and passing sections of pipelines up to 1000 m long.

Claims

1. A device for pushing inspection and repair pipeline systems, containing a cable cable and a technical means for fastening the pushed system located on its head, characterized in that it additionally contains drive modules connected to each other by a cable cable and united in sections with wheel pairs, each section contains at least two drive modules with wheel pairs, drive modules are distributed in each section evenly along its length, the sections are interconnected by sealed connectors installed on the cable-cable at the beginning and end of the sections, and a flexible power cable is used as a cable-cable composite cable, the diameter of the wheels is at least three diameters of the power composite cable and is selected from the condition of ensuring the contact of the wheel pairs with the surface of the pipeline, and the material of the flexible power composite cable is selected from the condition of eliminating the possibility of its sagging and ensuring the rotation of the sections at an angle of up to 120°.

2. A device for pushing inspection and repair pipeline systems according to claim 1, characterized in that the drive modules are made along the axis of the section with a pastel with locks to accommodate a cable-rope, wire, hose or pipe segments of diagnostic and repair devices.

3. A device for pushing inspection and repair pipeline systems according to claim 1, characterized in that the distance between the centers of the nearest drive modules in the section is at least three wheel diameters.