СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2003 года по МПК F17D1/00 F16L1/14 

Изобретение относится к области транспортирования под водой по трубопроводам жидкости с меньшей, чем у воды, плотностью, и может применяться, например, для транспортирования под водой по трубопроводам нефти при подводных переходах через водные преграды.

Известно устройство для транспортирования под водой жидкости по уложенному на дне водоема герметичному трубопроводу, в котором реализуется способ транспортирования жидкости под водой (SU 1508019 А1, кл. F 16 L 1/14, 15.09.1989). В известном устройстве решается задача предотвращения разлива нефти в водную среду при повреждении трубопровода, т.е. сокращения экологически вредного воздействия на окружающую среду. Что достигается путем выталкивания жидкости из трубопровода водой в береговые системы аварийного сброса при аварийной разгерметизации подводной части трубопровода.

В известном устройстве при транспортировании жидкости под водой стенки подводной части трубопровода испытывают внутреннее давление транспортируемой жидкости, которое кроме давления поддерживаемого на входе в трубопровод для преодоления трения перекачиваемой жидкости о стенки трубопровода включает дополнительное гидростатическое давление жидкости на уровне прокладки трубопровода по дну водоема.

Недостатками данного устройства и способа являются (вследствие высокого давления жидкости в подводной части трубопровода, превышающего гидростатическое давление окружающей его в водоеме воды) сохраняющаяся вероятность экологически вредного воздействия на окружающую среду при аварийной разгерметизации подводной части трубопровода и высокая материалоемкость трубопровода.

Техническим результатом изобретения является уменьшение возможных проявлений указанных недостатков: снижение вероятности экологически вредного воздействия на окружающую среду при аварийной разгерметизации подводной части трубопровода и уменьшение его материалоемкости.

Это в способе транспортирования жидкости достигается тем, что транспортирование жидкости под водой по уложенному на дне водоема герметичному трубопроводу осуществляют при давлении жидкости внутри защищаемой подводной части трубопровода, поддерживаемом не достигающим гидростатического давления окружающей его в водоеме воды. Такое соотношение давлений поддерживается путем использования для преодоления трения транспортируемой жидкости о стенки трубопровода давления, создаваемого на входе в трубопровод, и дополнительно перепада гидростатических давлений жидкости между более высоким входом в трубопровод и опущенным в шахту выходом из него, при этом уровень выхода трубопровода в шахту понижают до уровня максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме, а давление жидкости в трубопроводе на входе на уровне поверхности воды поддерживается не достигающим разницы гидростатических давлений воды и жидкости на уровне заглубления выхода трубопровода в шахте.

Кроме того, поставленный технический результат достигается устройством для транспортирования жидкости, включающим герметичный трубопровод, уложенный на дне водоема, и насос, создающий давление на входе в трубопровод, при этом трубопровод выполнен с возможностью поддержания в его подводной части давления, не достигающим гидростатического давления окружающей его воды, выхода трубопровода в шахте расположен ниже его входа на уровне максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме, причем он имеет аварийный дополнительный выход, расположенный на одном уровне с входом в трубопровод.

Способ и устройство для его реализации иллюстрируются прилагаемым чертежом.

Герметичный трубопровод, транспортирующий жидкость 1, уложен на дне водоема 2 с выходом из него 3, расположенным в шахте 4 ниже уровня входа 5 на уровне заглубления входа 6 и выхода 7 защищаемой подводной части трубопровода 8 в водоеме (на дневную поверхность 9 из шахты жидкость поднимается, например, насосом 10), и с дополнительным аварийный выходом 11, расположенным на одном уровне с входом в трубопровод.

Вход в трубопровод и аварийный выход снабжены аварийными клапанами 12, срабатывающими при разгерметизации его защищаемой подводной части, с последующим прекращением входа жидкости в трубопровод и выхода из него со сбросом жидкости из трубопровода в береговые системы аварийного сброса. Возможен случай, когда уровень максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме расположен выше минимального заглубления трубопровода в водоеме.

Работа предлагаемых способа и устройства происходит следующим образом.

При работе в обычном режиме перепад давлений, используемый для транспортирования жидкости (Р_п), включает кроме давления, создаваемого (например, насосом) в трубопроводе на входе на уровне поверхности (Р_н) воды дополнительно перепад гидростатических давлений жидкости в трубопроводе (H_зρ_ж) между уровнем поверхности воды, и уровнем опущенного в шахту выходом из него (P_п = P_н+H_зρ_ж).
Для поддержания давления жидкости внутри подводной части трубопровода, не достигающего гидростатического давления окружающей его в водоеме воды, давление в трубопроводе на входе на уровне поверхности воды поддерживают не достигающим разницы гидростатических давлений воды и жидкости на уровне заглубления входа и выхода подводной части трубопровода в водоеме (H_з(ρ_в-ρ_ж)), расположенном выше уровня минимального заглубления трубопровода в водоеме (P_н<H_з(ρ_в-ρ_ж)).
При аварийной разгерметизации подводной части трубопровода в любой точке водоема вода с давлением, превышающим давление жидкости в трубопроводе, будет поступать в последний и поднимать давление в нем на величину, равную перепаду давления между давлением в трубопроводе и давлением окружающей его воды в точке разгерметизации.

Вода, поступающая в трубопровод, будет вытеснять по нему жидкость в стороны входа в трубопровод и аварийного выхода. Давления на входе в трубопровод и аварийном выходе будут возрастать до давления (Р_А) срабатывания предохранительных клапанов (P_н<P_A<H_з(ρ_в-ρ_ж)).
При срабатывании аварийных клапанов (одного или обоих) вход жидкости в трубопровод и выход из него будет прекращен. Из входной части трубопровода и из аварийного выхода через предохранительные клапаны К жидкость будет поступать в береговые системы аварийного сброса.

Изобретение предназначено для транспортирования под водой по трубопроводам жидкости с меньшей, чем у воды, плотностью, например нефти, при подводных переходах через водные преграды. Использование изобретения позволит снизить вероятность экологически вредного воздействия на окружающую среду при аварийной разгерметизации подводной части трубопровода и уменьшить его материалоемкость. Это достигается тем, что транспортирование жидкости осуществляют при давлении ее внутри защищаемой подводной части трубопровода, не достигающим гидростатического давления окружающей его в водоеме воды, благодаря использованию для преодоления трения транспортируемой жидкости о стенки трубопровода давления, создаваемого на входе в трубопровод, и дополнительно перепада гидростатических давлений жидкости между более высоким входом в трубопровод и опущенным в шахту выходом из него, при этом уровень выхода понижают до уровня максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме, а давление жидкости в трубопроводе на входе на уровне поверхности воды поддерживают не достигающим разницы гидростатических давлений воды и жидкости на уровне выхода трубопровода в шахте. Причем трубопровод выполнен с возможностью поддержания в его подводной части давления, не достигающего гидростатического давления окружающей его воды, выход трубопровода в шахте расположен ниже его входа на уровне максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме, при этом он имеет аварийный дополнительный выход, расположенный на одном уровне с входом в трубопровод. 2 с. и 1 з.п.ф-лы,1 ил.

1. Способ транспортирования жидкости, заключающийся в транспортировании ее под водой по уложенному на дне водоема герметичному трубопроводу, отличающийся тем, что транспортирование жидкости по трубопроводу осуществляют при давлении жидкости в защищаемой подводной части трубопровода, не достигающим гидростатического давления окружающей его в водоеме воды, указанное соотношение давлений поддерживают благодаря использованию для преодоления трения транспортируемой жидкости о стенки трубопровода давления, создаваемого на входе в трубопровод, и дополнительно перепада гидростатических давлений жидкости между более высоким входом в трубопровод и опущенным в шахту выходом из него, при этом уровень выхода трубопровода в шахту понижают до уровня максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме, а давление жидкости в трубопроводе на входе на уровне поверхности воды поддерживают не достигающим разницы гидростатических давлений воды и жидкости на уровне заглубления выхода трубопровода в шахте.2. Устройство для транспортирования жидкости, включающее герметичный трубопровод, уложенный на дне водоема, и насос, создающий давление на входе в трубопровод, отличающееся тем, что трубопровод выполнен с возможностью поддержания в его подводной части давления, не достигающим гидростатического давления окружающей его воды, выход трубопровода в шахте расположен ниже его входа на уровне максимально возможного заглубления входа и выхода защищаемой подводной части трубопровода в водоеме, при этом он имеет аварийный дополнительный выход, расположенный на одном уровне с входом в трубопровод.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вход в трубопровод и аварийный выход снабжены предохранительными клапанами, срабатывающими при аварийной разгерметизации подводной части трубопровода, с последующим прекращением входа жидкости в трубопровод и выхода из него, и выталкиванием жидкости водой из трубопровода в береговые системы аварийного сброса.