SU1183207A1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ, заполненных рабочей средой - Google Patents

Description

Изобретение относится к очистке внутренней поверхности трубопроводов.

Целью изобретения является повышение качества очистки.

На фиг. 1 изображено устройство для очистки полости трубопроводов от загрязнений; на фиг. 2 — то же, при очистке горизонтального участка; на фиг. 3 — то же, при очистке восходящего участка; на фиг. 4 то же, при очистке нисходящего участка.

Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов 1 имеет корпус 2 с отверстиями 3 и 4 и герметизирующими манжетами 5 и 6, жестко укрепленными на корпусе 2 с помощью дисков 7 и 8. Устройство имеет также цилиндр 9 с торцовыми крышками 10 и 11. На середине цилиндра 9 жестко закреплена дополнительная манжета 12 с помощью диска 13, а внутри цилиндра 9 установлен шток 14, по которому в осевом направлении перемещается поршень 15, уравновешенный .пружинами 16 и 17.

На боковой поверхности цилиндра в вертикальной плоскости выполнены отверстия 18, расположенные от задней торцовой крыш ки 10 на расстоянии, равном половине толщины поршня 15, и отверстия 19, расположенные от передней торцовой крышки 11 на расстоянии, равном толщине поршня 18.

Расположение отверстий 18 и 19 обусловлено работой очистного устройства на восходящих и нисходящих участках трубопроводов (фиг. 3 и 4).

Для исключения попадания в полость корпуса 2 механических загрязнений торцы его оборудованы сетками 20 и 21 с размером ячеек 0,5—1,0 мм, так как по данным экспериментальных исследований 80—90% механических загрязнений, находящихся в газопроводах, по фракционному составу находятся в этих пределах.

Поршень 15 выполняется из металла (сталь, чугун), герметизирующие манжеты 5, 6 и 12 изготовлены из износостойких бензомаслортойких материалов (полиуретан, наирит и т.д.).

Устройство может использоваться также в качестве разделителя при последовательной перекачке различных сортов нефтепродуктов, что обеспечивает уменьшение объема смеси и потерь вследствие перевода высокосортных топлив в низкосортные.

В связи с тем, что режим работы очистного устройства и очищаемого участка в основном определяется профилем трассы трубопровода, принцип действия предлагаемого устройства рассмотрен отдельно для каждого типа участка.

В горизонтальных участках (фиг. 2) трубопроводов загрязнения равномерно распределены по длине участка. Поршень 15 занимает положение I между отверстиями 18 и 19, что обеспечивается за счет поджа10

15

20

тия пружины 17, расположенной справа от поршня. Дополнительная манжета 12 отсекает полость трубопровода 1 перед очистным устройством от полости, находящейся за ним, и перетоки газа через отверстие 19 отсутствуют.

Перепад давления на устройстве определяется по выражению

^ΔΡ = 4%^ (>)

где&у-вес очистного устройства, кгс;

^-коэффициент трения очистного устройства о стенки трубопровода; П-внутренний диаметр трубопровода, м. Усилия предварительного поджатая пружин равны

Е = *

¹ Да ¹⁺¹¹ ’

и С-у ί

(2)

ί*η ’

соотношение поджатая пружин.

где η = Соотношение (2) позволяет определить усилия предварительного поджатия пружин, что необходимо для конструирования очистного устройства.

Для обеспечения эффективной работы очистного устройства, в частности на горизонтальных и нисходящих участках необходимо, чтобы выдерживалось соотношение

^п=-Й- = ²-5.

35

45

25 В общем случае, понятие горизонтального участка весьма условно, так как строго горизонтальных участков в природе не существует. Все участки трубопроводов являются либо восходящими дЬ = Н_г—Нд^-0, либо нисходящими дН = Н_г-Н₃<0, где Ηι и

30 Н_£ — соответственно абсолютные отметки начала и конца участка.

Восходящие участки (фиг. 3) наиболее загрязнены жидкостными отложениями. Режим работы очистного устройства на этих участках наиболее сложный. При движении очистного устройства на восходящем участке под действием силы собственного веса и давления жидкостных загрязнений поршень 15 перемещается в положение II. Тем самым перекрывается отверстие 18 и усилия от

40 перепада давления действуют на поршень 15 только как сжимающие по направлению к штоку 14. Устройство двигается под действием перепада давления, воздействующего на дополнительную герметизирующую манжету 12. Перепад давления газа на устройство расходуется на преодоление сил трения манжет, составляющей силы тяжести устройства и веса жидкостных загрязнений. Для равномерного движения должно иметь место равенство _г

50 дР+ О_уз1псС+^151п1--2^-.(3) гдедР-перепад давления газа на устройстве, кгс/см ;

Д -диаметр цилиндра 9, м;

Ц—внутренний диаметр трубопровода, м; С-у-вес очистного устройства, кгс;

55 £-коэффициент трения;

0^—угол наклона участка;

£-протяженность пробки загрязнений

перед очистным устройством, м.

1183207

3

4

Из выражения (3) перепад на очистном

^У4Р=^И^^- ₊ +^5ίηοί=

Из выражения (3) может быть получено

выражения для определения диаметра поршня 15 ,--—..........,

&_γ£>Υί + 51’йсС) + 0,25ы'псС

(5)

Выражение (5) позволяет определить основной параметр предлагаемого очистного устройства — диаметр поршня исходя из диаметра очищаемого трубопровода, веса устройства, коэффициента трения о стенки трубопровода, угла наклона участка и его протяженности, а также удельного веса жидкостных загрязнений.

Нисходящие участки (фиг. 4) наименее загрязнены по сравнению с горизонтальными и восходящими. При очистке их отсутствует опасность перетока загрязнений через устройство и главной проблемой является исключение возможности равноускоренного движения очистного устройства и опасных динамических нагрузок. Для этого необходимо свести к минимуму перепад давления на устройстве.

При движении очистного устройства по нисходящему участку под действием собственного веса поршень 15 занимает положение III. Тем самым открываются отверстия 18 и 19 и осуществляется переток газа через отверстия очистного устройства 13, 18, 19 и 4, вследствие чего перепад давления на устройстве приближается к нулю.

Движение устройства в этом случае определяется соотношением

0,1—Ο,5Ϊηοί.= 0,,, так какΔΡ = 0ДД-51па1.-^^При этом должно соблюдаться Ο_η·5ίηαί>Ρ₁ + пР,

откуда

5а«=4¾

ίοί.* 51 ПОС

= 0. (6) требование

(7)

(8)

10

15

20

25

30

35

Определение параметров поршня выпол- ₄₀ няется совместным решением выражений (1) — (8).

Анализ условий проведения работ по очистке полости действующих магистральных трубопроводов (их диаметров, веса очистных устройств, величин углов подъема 45 участков и их протяженности и т.д.) позволяет рекомендовать следующие диапазоны изменения основных характеристик предлагаемого очистного устройства

ά/ϋ = 1,0—0,5; & Ιά = 0,05—0,25.

Рекомендуемые диапазоны изменения основных конструктивных параметров устройства являются оптимальными, и отклонения от них приведут к снижению эффективности очистки. Так, увеличение диаметра или толщины поршня вызывает повышение металлоемкости очистного усройства и энергетических затрат на очистку. С другой стороны, уменьшение диаметра и толщины поршня приводит к неудовлетворительной работе устройства на восходящих участках и перетоку через него загрязнений.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность регулирования перепада давления на очистном устройстве и, следовательно, режима его движения в зависимости от рельефа трассы очищаемых трубопроводов. При этом повышается эффективность очистки вследствие исключения перетоков жидкостных загрязнений через очистное устройство, особенно на восходящих участках, улучшаются энергетические показатели очистки вследствие снижения необходимого перепада давления на устройстве при его движении на восходящих участках, что сокращает затраты на очистку, снижает ущерб от сокращения пропускной способности участка при его очистке.

Исключается опасность возникновения в трубопроводе значительных динамических нагрузок, вследствие разгона очистного устройства на нисходящих участках трубопроводов и удара его по жидкости, скапливающейся в пониженных местах трубопроводов. Трубопроводы рассчитываются только на статические нагрузки и наличие динамических нагрузок создает на них аварийную ситуацию.

Кроме того, сокращается объем смеси разделяемых продуктов и снижается ущерб от перевода их в более низкое качество при применении устройства в качестве разделителя при последовательной перекачке нефтепродуктов.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение эффективности и надежности проведения очистных работ, особенно на трубопроводах пересеченного профиля, в частности в горных условиях, а также в обвязке нефтеперерабатывающих, химических заводов и т.д. Повышение эффективности очистки полости трубопроводов обеспечивается за счет повышения пропускной способности трубопроводов вследствие их очистки, снижения энергозатрат на транспорт газа, уменьшения темпов коррозии трубопровода-и его оборудования и т.д. Проведение очистных работ с использованием предлагаемого устройства обеспечивает повышение пропускной способности магистральных газопроводов на 2—3%.

1183207

'1

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ, заполненных рабочей средой, содержащее полый корпус с укрепленными на нем по крайней мере тремя манжетами, имеющий отверстия, расположенные по од- ну сторону от средней манжеты, и заглуш12 5 7 3 10 18 13

ку, отличающееся тем, что, с целью повышения качества очистки, заглушка размещена в средней манжете и выполнена в виде камеры, снабженной центральной осью с расположенным на ней с возможностью перемещения подпружиненным симметрично относительно манжеты поршнем, а корпус имеет дополнительные отверстия, расположенные по другую сторону от манжеты, причем на боковой поверхности камеры выполнены отверстия на расстоянии от ее торцовых стенок, обеспечивающем перекрытие их при перемещении поршня в крайние положения.

2. Устройство по π. I, отличающееся тем, что, с целью'предотвращения попадания загрязнений в корпус, на его торцах установлены сетки.

15 19 4 2 6 8 1 31

16 74 12 9 11 17 4

20

3

£2

1183207

Фм.1

1183207

2