СИСТЕМА АВАРИЙНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДОВ Российский патент 2001 года по МПК F15B9/03 

Использование в системах управления нефтепродуктопроводов, а также в других системах трубопроводов, требующих повышенной надежности и безопасности.

Из уровня техники известен резервированный привод для запорно-регулирующей арматуры трубопроводов, содержащий электродвигатель, подключенный к сети силового электропитания, резервный пневматический двигатель, подключенный через редуктор давления к автономному источнику текучей среды под давлением, а также устройство контроля положения исполнительного органа (см. проспект фирмы БИФФИ "Техническое описание и руководство по установке многооборотных электрических сервоприводов моделей SGR/PN", Италия, 1984, с 1-17).

Техническими недостатками этого привода являются невысокая надежность применяемого в приводе ротационного (пластинчатого) пневматического двигателя, сложность подготовки рабочего тела в связи с необходимостью распыления масла в рабочем теле (сжатом воздухе), т. е. создание так называемого "масляного тумана".

Известен привод для запорно-регулирующей арматуры трубопроводов, содержащий электродвигатель, подключенный к сети силового электропитания, резервный пневматический двигатель, подключенный через редуктор давления к автономному источнику текучей среды под давлением, а также устройство контроля положения исполнительного органа (см. Руководство по эксплуатации и обслуживанию MAN588/R "Многооборотный электропневматический привод мод. SGR400/4CPN600C системой, аварийного закрытия в комплекте с датчиками контроля утечек через за движку", Италия, БИФФИ, 1994, с 1-12).

Техническими недостатками известного привода являются невысокая надежность применяемого в приводе ротационного (пластинчатого) пневматического двигателя, сложность устройства подготовки рабочего тела (создание "масляного тумана"), а также то, что ротор пневматического резервного двигателя жестко соединен с якорем основного электродвигателя, что снижает надежность и ресурс работы привода.

Известна система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов, содержащая электропривод с электродвигателем и пневматический двигатель, включающий струйный ротор и пневматический клапан подачи воздуха в струйный ротор. (Описание полезной модели к свидетельству N 7466, 6 F 16 K 31/50, 1997).

В известном приводе отсутствует автономное электропитание, что понижает уровень надежности при исчезновении силового электропитания, а также отсутствует альтернативная связь для подачи сигнала на срабатывание при нарушении телеметрической связи управления.

Задачей изобретения является создание высоконадежной системы экстренного перекрытия нефтепродуктопровода при экстремальных аварийных ситуациях путем дистанционной подачи сигнала с пульта управления, например с помощью радиосвязи.

Поставленная задача решается тем, что система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов, содержащая электропривод с электродвигателем и пневматический двигатель со струйным ротором, согласно изобретению дополнительно снабжена радиопередающей частью, которая содержит последовательно соединенные пульт управления, радиомодем и передающую радиостанцию, и приемной частью, которая содержит последовательно соединенные приемную радиостанцию, радиомодем и бесконтактный силовой коммутатор, выход которого соединен со входом нормально закрытого электропневмоклапана, а вход силового коммутатора соединен с электроаккумулятором, при этом электропневмоклапан соединен с баллоном сжатого газа (воздуха).

Повышение надежности системы аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов обеспечивается за счет снабжения ее устройствами радиосвязи, автономного электропитания с помощью электроаккумулятора, резервным пневматическим двигателем со струйным ротором и баллонами сжатого воздуха или иного газа.

Такая система позволяет обеспечить работу резервного пневматического двигателя в случае отсутствия силового электропитания электродвигателя при аварийных ситуациях на нефтепродуктопроводе и произвести аварийное экстренное перекрытие трубопровода.

На фиг. 1 изображена схема системы аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов.

На фиг. 2 изображена схема резервного пневматического двигателя со струйным ротором.

На фиг. 3 приведена конструктивная схема каналов ротора пневмодвигателя нереверсивного действия.

На фиг. 4 приведен разрез C-C по фиг. 2 соединительной полумуфты резервного пневматического двигателя.

Система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов содержит пульт управления 1 (фиг. 1), радиомодем 2 и передающую радиостанцию 3, которые располагаются на центральном диспетчерском пункте.

Остальные части системы располагаются непосредственно на электроприводе нефтепродуктопровода или вблизи электропривода и соединены между собой электрической и пневматической проводкой.

Эта часть системы включает приемную радиостанцию 4, радиомодем 5 с микроконтроллером, бесконтактные силовые коммутаторы 6 и 7, блок управления электроприводом 8, электродвигатель 9, механическую передачу 10 электропривода, струйный ротор 11 и механическую передачу 12 пневматического двигателя. Автономный источник сжатого воздуха 15 включает в себя батарею баллонов 16 сжатого воздуха, электроаккумулятор 17, электропневмоклапан 18, регулятор давления (воздушный редуктор) 19, датчик давления 20 сжатого воздуха в батарее баллонов и датчик 21 напряжения электроаккумулятора. Вход силового коммутатора 7 соединен с электроаккумулятором 17, а выход - со входом нормально закрытого электропневмоклапана 18.

Механическая передача 10 электропривода соединена с объектом управления 26 (арматурой трубопровода, например задвижкой) валом 27.

На электроприводе расположены концевые выключатели 28 и 29, кинематически связанные с выходным валом электропривода.

Корпус пневматического струйного ротора 11 содержит ротор 31 (фиг. 2) с соплами 32 и 33 (фиг. 3), входной патрубок 36, который соединен с регулятором давления 19 сжатого воздуха. Механическая передача 12 пневматического двигателя содержит муфту 41 поглощения кинетической энергии подвижных частей пневматического двигателя и подпружиненную полумуфту 44, имеющую возможность осевого перемещения. В корпусе механической передачи 12 расположен фиксатор 45, а на фланце полумуфты 44 выполнен сквозной паз 48 (фиг. 4).

Механическая передача 10 электропривода содержит полумуфту 50, которая установлена на конце вала червяка червячной передачи. Полумуфта 44 и полумуфта 50 снабжены торцевыми кулачками для возможности взаимного сцепления.

Система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов работает следующим образом. В исходном положении муфта 44 (фиг. 2) механической передачи 12 пневматического двигателя находится в крайнем левом положении и удерживается в этом состоянии фиксатором 45. Таким образом, пневматический двигатель не связан кинематически с механической передачей электропривода.

При наличии силового электропитания электропривод может выполнять свои функции. В случае отсутствия силового электропитания или выхода из строя электродвигателя электропривод не может выполнять свои функции.

В случае аварийной ситуации на нефтепродуктопроводе (разрыв трубы и др.) возникает необходимость экстренно перекрыть трубопровод. Особенно такая экстренная необходимость возникает на экологически опасных участках (по берегам рек, водоемов, железнодорожного транспорта и т.п.).

В этом случае по радиоканалу подается сигнал на срабатывание аварийного резервного пневматического двигателя, с помощью которого осуществляется экстренное аварийное перекрытие нефтепродуктопровода. Получив сигнал, радиостанция 4 подает сигнал в радиомодем 5. Срабатывает бесконтактный силовой коммутатор 7, который включает электропневмоклапан 18 с помощью электроаккумулятора 17. Электропневмоклапан 18 открывает подачу сжатого воздуха от батареи баллонов 16. Сжатый воздух поступает в струйный ротор, ротор 31 начинает вращаться и с помощью механической передачи 12 передает вращение полумуфте 44. При вращении полумуфты 44 ее паз 48 совмещается с фиксатором 45. Под действием пружины полумуфта 44 перемещается вправо и входит в сцепление с полумуфтой 50 механической передачи 10 электропривода. Вращение передается на бугельный узел объекта управления 26, происходит перекрытие нефтепродуктопровода.

Предлагаемое техническое решение выполнимо в условиях серийного производства машиностроительного предприятия, не требует особого материала и уникального оборудования для изготовления. Изготовленные опытные образцы успешно прошли заводские приемочные испытания, а установочная партия проходит эксплуатационные испытания в реальных условиях.

Изобретение предназначено для аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов. Система содержит запорно-регулирующий орган - задвижку или шаровой кран, соединенный с ним электропривод с механической передачей и блоком управления электроприводом. Система снабжена устройствами радиосвязи, автономного электропитания с помощью электроаккумулятора, резервным пневматическим двигателем со струйным ротором и баллонами сжатого воздуха или инертного газа. Сигнал на срабатывание резервного пневматического двигателя подается по радиоканалу с помощью передающей и приемной радиостанций. Технический результат - повышение надежности системы. 4 ил.

Система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов, содержащая электропривод с электродвигателем и пневматический двигатель со струйным ротором, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена радиопередающей частью, которая содержит последовательно соединенные пульт управления, радиомодем и передающую радиостанцию, и приемной частью, которая содержит последовательно соединенные приемную радиостанцию, радиомодем и бесконтактный силовой коммутатор, выход которого соединен со входом нормально закрытого электропневмоклапана, а силовой коммутатор соединен с электроаккумулятором, при этом электропневмоклапан соединен с баллоном сжатого газа.