РЕГУЛИРУЕМАЯ ОПОРА ТРУБОПРОВОДА С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Российский патент 2008 года по МПК F16L3/20 

Изобретение относится к транспортировке газа и нефти и может быть использовано при сооружении самокомпенсирующихся надземных магистральных трубопроводов.

Известна регулируемая опора трубопровода с обратной связью, содержащая фундаментную сваю, на которой подвижно через упругие элементы - пружины, закреплен ложемент магистрального трубопровода. Опора снабжена мерной планкой с визиром для регистрации перемещений сваи, например, в результате воздействия на нее сил морозного пучения грунта. /Патент РФ № 2124668, кл. F16L 3/205, 1999/.

Обратная связь в аналоге осуществляется вручную оператором по показаниям визира. При этом используется регулировочное устройство для перераспределения нагрузки между опорами.

Недостатком аналога является необходимость наличия оператора для ручной регулировки положения опоры магистрального трубопровода.

Известна регулируемая опора трубопровода с обратной связью, содержащая ложемент, установленный на свайном фундаменте, регулятор вертикального положения ложемента, три датчика технического состояния опоры, дифференциальный усилитель, пороговое устройство и блок управления. /Патент РФ № 2249747, кл. F16L 3/205, 2005/.

Данная регулируемая опора трубопровода с обратной связью принята за прототип.

В прототипе датчики технического состояния опоры выполнены в виде тензометрических датчиков, а в качестве исполнительного механизма в системе обратной связи используется устройство отображения информации + электродвигатель с редуктором.

Это позволяет полностью автоматизировать процесс регулировки положения опоры.

Недостатком прототипа является то, что в нем при работе механизма регулировки опоры не учитывается вибросостояние системы трубопровод-опора.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является устранение отмеченного недостатка прототипа, т.е. обеспечение минимизации уровня вибрации трубопровода.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известной регулируемой опоре трубопровода с обратной связью, содержащей ложемент, установленный на свайном фундаменте, регулятор вертикального положения ложемента, три датчика технического состояния опоры, дифференциальный усилитель, пороговое устройство и блок управления, два датчика технического состояния опоры выполнены в виде вибродатчиков, а третий - в виде датчика деформации, при этом первый вибродатчик и датчик деформации установлены на трубопроводе симметрично относительно осевого сечения опоры, а второй вибродатчик - на свайном фундаменте или ее ложементе, причем выходы вибродатчиков подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом блока управления, а выход датчика деформации подключен к входу порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом блока управления, подключенного выходом к управляемому входу регулятора вертикального положения ложемента.

Датчик деформации установлен на трубопроводе таким образом, что его ось чувствительности ориентирована параллельно оси трубопровода.

Блок управления выполнен в виде двух нормирующих усилителей и сумматора, при этом входы нормирующих усилителей подключены к выходам дифференциального усилителя и порогового устройства, а выходы - к входам сумматора, выход которого соединен с управляемым входом регулятора вертикального положения ложемента.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена общая схема регулируемой опоры трубопровода с обратной связью; на фиг.2 - электронная схема блока управления.

Регулируемая опора трубопровода с обратной связью содержит (фиг.1) ложемент 1, установленный на свайном фундаменте 2, регулятор вертикального положения ложемента 3 и три датчика технического состояния опоры. Первый и второй датчики технического состояния опоры выполнены в виде вибродатчиков 4 и 5, установленных соответственно на свайном фундаменте 2 или ложементе 1 и магистральном трубопроводе 7. А третий датчик технического состояния опоры выполнен в виде датчика деформаций 6, установленного на магистральном трубопроводе 7 симметрично относительно осевого сечения опоры OO^/.

Электронная схема регулируемой опоры трубопровода с обратной связью включает в себя дифференциальный усилитель 8, пороговое устройство 9 и блок управления 10. Последний может быть выполнен в виде (фиг.2) двух нормирующих усилителей (нормирующие усилители 11 и 12) и сумматора 13.

Выходы вибродатчиков 4, 5 подключены к входам дифференциального усилителя 8, выход которого соединен с входом нормирующего усилителя 11. Выход датчика деформаций 6 подключен к входу порогового устройства 9, соединенного выходом с входом нормирующего усилителя 12. Выходы нормирующих усилителей 11 и 12 подключены к входам сумматора 13, соединенного выходом с управляемым входом регулятора вертикального положения ложемента 3.

Регулятор вертикального положения ложемента может быть любым, например, как в аналоге или прототипе.

Датчик деформаций 6 ориентируется своей осью чувствительности параллельно оси магистрального трубопровода 7.

Регулируемая опора трубопровода с обратной связью работает следующим образом. При транспортировании продукта по магистральному трубопроводу 7 трубопровод и его опоры вибрируют из-за работы агрегатов (не показаны).

При этом, если магистральный трубопровод 7 и ложемент 1 находятся в штатном состоянии, то они представляют собой единую колебательную систему и выходные сигналы с вибродатчиков 4, 5 будут одинаковыми.

Выходной сигнал с датчика деформаций 6 в штатном состоянии магистрального трубопровода 7 будет ниже порога, задаваемого пороговым устройством 9. В связи с чем командный сигнал с блока управления 10 на регулятор вертикального положения ложемента не подается.

При изменении вертикального положения свайного фундамента 2 между магистральным трубопроводом 7 и ложементом 1 появляется зазор.

При этом выходные сигналы с вибродатчиков 4, 5, поступающие на входы дифференциального усилителя 8, будут различными. С выхода дифференциального усилителя 8 на блок управления 10 поступит сигнал, вызывающий появление командного сигнала на управляемом входе регулятора вертикального положения ложемента 3.

Последний будет поднимать ложемент 1 вверх, вплоть до устранения воздушного зазора между ложементом 1 и магистральным трубопроводом 7.

Ввиду большой инерционности колебательной системы магистральный трубопровод - ложемент - свайный фундамент, вибродатчики 4, 5 будут выдавать все еще различные сигналы на дифференциальный усилитель 8 и после того как воздушный зазор между магистральным трубопроводом 7 и ложементом будет устранен регулятором вертикального положения ложемента 3. При этом магистральный трубопровод 7 может быть подвергнут опасной деформации.

Чтобы этого не случилось, датчик деформаций 6 при опасном значении деформации магистрального трубопровода 7 выдает через пороговое устройство 9 на блок управления 10 сигнал, при котором блок управления 10 прекращает работу регулятора вертикального положения ложемента по подъему ложемента 1.

Для нормальной работы регулируемой опоры трубопровода с обратной связью предварительно подбираются соответствующие значения порога срабатывания порогового устройства 9 и коэффициенты усиления нормирующих усилителей 11 и 12.

Таким образом, в отличие от прототипа вибрации магистрального трубопровода в данной регулируемой опоре трубопровода с обратной связью являются информационным сигналом, что позволяет оптимизировать выбранное состояние опоры.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при сооружении самокомпенсирующихся надземных магистральных трубопроводов. Магистральный трубопровод и ложемент его опоры снабжаются двумя вибродатчиками. При этом на магистральном трубопроводе устанавливается датчик деформаций. Система обратной связи подает команду на подъем ложемента в том случае, если сигналы с вибродатчиков будут различными. Подъем ложемента магистрального трубопровода прекращается по сигналу с датчика деформаций. Снижает уровень вибрации трубопровода. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулируемая опора трубопровода с обратной связью, содержащая ложемент, установленный на свайном фундаменте, регулятор вертикального положения ложемента, три датчика технического состояния опоры, дифференциальный усилитель, пороговое устройство и блок управления, отличающаяся тем, что два датчика технического состояния опоры выполнены в виде вибродатчиков, а третий - в виде датчика деформации, при этом первый вибродатчик и датчик деформации установлены на трубопроводе симметрично относительно осевого сечения опоры, а второй вибродатчик - на свайном фундаменте или ее ложементе, причем выходы вибродатчиков подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с первым входом блока управления, а выход датчика деформации подключен к входу порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом блока управления, подключенного выходом к управляемому входу регулятора вертикального положения ложемента.2. Регулируемая опора по п.1, отличающаяся тем, что датчик деформации установлен на трубопроводе таким образом, что его ось чувствительности ориентирована параллельно оси трубопровода.3. Регулируемая опора по п.1, отличающаяся тем, что блок управления выполнен в виде двух нормирующих усилителей и сумматора, при этом входы нормирующих усилителей подключены к выходам дифференциального усилителя и порогового устройства, а выходы - к входам сумматора, выход которого соединен с управляемым входом регулятора вертикального положения ложемента.