АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗОЛИРОВАНИЯ УТЕЧКИ В ТРУБОПРОВОДЕ Российский патент 2010 года по МПК F15C1/00 

Настоящее изобретение относится к автоматической системе обнаружения и изолирования утечки в трубопроводе.

Трубопроводы используются для транспортирования разных материалов, в частности таких жидкостей, как сырая нефть и газы. Эти трубопроводы имеют нередко очень большую протяженность, иногда сотни миль, и длинные участки этих трубопроводов расположены далеко от населенных пунктов и поэтому отсутствует немедленный доступ к трубопроводам в случае необходимости ремонта. Если в трубопроводе возникает утечка, то это можно обнаружить только при изменении поступающего потока на приемном конце трубопровода в случае жидкости либо при падении давления на приемном конце трубопровода в случае газа. К тому времени, когда изменение этих параметров станет заметным, утечка сможет уже просуществовать в течение значительного срока, и, если утечка относительно небольшая, то она будет продолжаться до следующей плановой проверки трубопровода. Поэтому значительные количества текучей среды могут вытечь с возможными пагубными последствиями для местной окружающей среды.

При определении наличия утечки необходимо определить место происшедшей утечки для осуществления ремонта. Для этого трубопровод нужно перекрыть во избежание дальнейшей утечки. Определение местоположения утечки, особенно при протяженности трубопровода на сотни миль, может оказаться долгой и трудоемкой задачей, т.к. нужно будет выполнить полный осмотр трубопровода до пункта утечки. Эта задача становится еще более трудной в случае газопровода, т.к. если утечка не будет крупной с видимым отверстием в трубе, то видимых признаков утечки может и не быть и поэтому может возникнуть необходимость повышения давления в трубопроводе для обнаружения утечки.

Настоящее изобретение направлено на решение некоторых или всех этих проблем при помощи автоматической системы обнаружения утечки, которую можно выполнить достаточно чувствительной для обнаружения даже наименьших утечек, которая сможет точно указывать участок трубопровода, на котором произошла утечка и которую можно выполнить с возможностью перекрытия трубы, в которой происходит утечка.

Согласно настоящему изобретению автоматическая система обнаружения и изолирования утечки в трубопроводе текучей среды содержит трубопроводную секцию для протекания текучей среды и имеющую внутреннюю секцию для протекания текучей среды и муфту, соосную с этой внутренней секцией, окружающую ее и заполненную рабочей жидкостью под давлением, устройство для определения снижения давления рабочей жидкости, указывающего на утечку из трубопровода или в нем, и запорное средство, способное срабатывать при определении указанным устройством снижения давления рабочей жидкости и закрывать один конец трубопроводной секции.

Второе запорное средство предпочтительно предназначено для закрытия другого конца трубопроводной секции, причем оба запорных средства имеют свой датчик.

Трубопровод может иметь множество трубопроводных секций, соединенных вместе корпусом, в котором расположены запорные средства для примыкающих концов трубопроводной секции.

Каждое запорное средство может иметь шарнирный клапан, выполненный с возможностью поворота на его верхней точке и с возможностью перемещения между первым или открытым положением, в котором он расположен, по существу, параллельно трубопроводной секции, и вторым или закрытым положением, в котором он расположен, по существу, перпендикулярно к трубопроводной секции и располагается над концом внутренней секции для ее закрытия.

Клапан может состоять из трех шарнирных частей, имеющих среднюю часть, которая в открытом положении находится параллельно трубопроводной секции, и две внешние части, по одной на каждой стороне средней части, которые складываются внутрь до степени, необходимой, чтобы клапан в его открытом положении помещался внутри корпуса.

Клапан может быть выполнен с возможностью удерживаться в его открытом положении при помощи множества подвижных штырей, проходящих через конец муфты, вследствие чего отведение штырей в муфту позволит клапану опуститься под действием силы тяжести и прижаться к концу внутренней секции трубопроводной секции под действием силы тяжести давления в трубопроводе.

Штыри могут быть прикреплены к по меньшей мере частичнокольцевому поршню, образующему совместно со штырями датчик гидравлического давления, расположенный в муфте и способный прижиматься в упор к внутреннему концу муфты под действием гидравлического давления.

На концы расположенных в корпусе штырей может действовать давление в трубопроводе, в результате чего при отсутствии гидравлического давления в муфте оно будет принудительно отводить штыри в муфту, одновременно перемещая поршень от внутренней концевой стенки муфты.

Шарнирный клапан может иметь контакты, которые указывают открытое или закрытое состояние шарнирного клапана.

Может быть предусмотрено удерживающее средство, которое будет удерживать по меньшей мере частично кольцевой поршень в упоре к концу муфты, когда в муфте будет присутствовать гидравлическое давление.

Удерживающее средство может содержать удерживающий элемент, соединенный с поршнем узла поршня и цилиндра, при этом на поршень действует гидравлическое давление в муфте в направлении перемещения удерживающего элемента в упор к по меньшей мере частично кольцевому поршню для удержания его в положении на конце муфты.

Система может также содержать шаровой клапан для определения заполнения муфты рабочей жидкостью, при этом шаровой механизм шарового клапана имеет выступ, зацепляемый зубцами на штоке поршня при наполнении муфты рабочей жидкостью, для предотвращения перемещения поршня в направлении выведения удерживающего элемента из зацепления с по меньшей мере частично кольцевым поршнем.

Система может также иметь гидравлический регулирующий клапан для регулирования поступления рабочей жидкости в муфту, действующей как датчик для рабочей жидкости в муфте для указания состояния гидравлического давления.

Гидравлический регулирующий клапан может иметь седло, связанное с линией рабочей жидкости, и конический клапанный элемент, подпружиненный к седлу, при этом клапанный элемент сзади открыт для воздействия на него со стороны гидравлического давления в муфте.

Размеры пружины выбраны такими, чтобы когда действующее на седло клапана гидравлическое давление будет, по существу, равно гидравлическому давлению в муфте, усилие пружины толкает клапанный элемент к седлу для закрытия клапана, но при снижении гидравлического давления в муфте давление рабочей жидкости на седло будет достаточным, чтобы вытолкнуть клапан от седла для открытия клапана, преодолев давление пружины.

Гидравлический регулирующий клапан можно обеспечить двумя парами контактов, один из которых способен замыкаться при закрытии клапана, и другой способен замыкаться при открытии клапана.

Подачу на седло клапана можно регулировать клапаном электрического действия.

Муфта может иметь клапан выпуска воздуха.

Система может иметь средство для передачи данных о данной трубопроводной секции в центральную диспетчерскую от разных контактов, относящихся к эксплуатационным компонентам трубопроводной секции.

Настоящее изобретение далее поясняется более подробно, в виде примера, со ссылкой на чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает перспективный вид с частичным вырезом двух трубопроводных секций и части третьей трубопроводной секции;

фиг.2 - перспективный вид трубопроводной секции, при этом наружная стенка внешних трубопроводных секций показана прозрачной;

фиг.3 - перспективный вид одной трубопроводной секции, при этом верхняя часть внешней концентрической трубопроводной секции показана прозрачной;

фиг.4 - перспективный вид трубопроводной секции, аналогичный фиг.3, но под другим углом;

фиг.5 - перспективный вид части удерживающего средства, при этом показано взаимодействие удерживающего средства с поплавковым клапаном;

фиг.6 - перспективный вид гидравлического регулирующего клапана;

фиг.7 схематический вид сбоку применения данного изобретения в выходной трубе нефтяной скважины.

В отношении осуществления излагаемого здесь изобретения нужно отметить, что для упрощения описания используются очень короткие трубопроводные секции. На практике можно использовать любые целесообразные значения длины трубы, причем обычный диапазон значений длины составляет от пяти до пятидесяти метров.

На фиг.1 показаны несколько секций 1 трубопровода 3. Каждая секция 1 включает пару концентрически расположенных секций 5 и 7. Внутренняя секция 5 содержит транспортируемую текучую среду, и внешняя секция 7, которая окружает внутреннюю секцию 5 трубы, обеспечивает соосную муфту 9 и содержит рабочую жидкость. На каждом конце каждой секции муфта 9 постоянно закрыта концевой стенкой, и при этом специально сконструированный отсечной клапан 11, конструкция которого поясняется ниже, можно, при необходимости, использовать для изолирования секции 1 от остальных секций 1 трубопровода. Эти отсечные клапаны регулируются описываемыми ниже датчиками, которые определяют состояние рабочей жидкости в муфте 9. Две соседние секции 1 трубопровода 3 соединены вместе цилиндрическим корпусом 13, диаметр которого, по существу, равен диаметру внешней секции 7, который открыт для текучей среды, поступающей во внутреннюю секцию 5, и имеет два соседних отсечных клапана 11 по одному для каждой секции 1. Этот корпус обычно образован продленными концами двух соседних секций трубопровода, причем каждый продленный конец обычно имеет тонкий кольцевой канал, образующий продление муфты 9 для обеспечения возможности обнаружения утечек в корпусе 13.

Система также имеет гидравлический регулирующий клапан 14 (фиг.13), который регулирует поступление рабочей жидкости в муфту 9 и имеет описываемую ниже группу контактов, которые предоставляют сведения о состоянии регулирующего клапана и поэтому о состоянии рабочей жидкости в муфте 9.

Помимо этого, удерживающее средство 41 (фиг.3) удерживает отсечной клапан 11 в открытом положении, когда муфта заполнена рабочей жидкостью.

Три канала 15а, 15b, 15c, назначение которых поясняется ниже, проходит через муфту 9 и корпус 13 между секциями 1 трубопровода. Они расположены, по существу, в нижней половине муфты 9.

По меньшей мере для каждых нескольких секций предусмотрена панель 17 солнечной батареи (показана соединенной с корпусом 13 между левым и средним секциями 1 трубопровода), которая подзаряжает аккумуляторную батарею, обеспечивающую ток для разных сигнализирующих функций в секциях 1, и также передает включающие антенну сообщения, отправляемые через спутник в диспетчерскую данного трубопровода.

Фиг.2 и 3 показывают конструкцию отсечного клапана 11. Этот клапан 11 имеет, по существу, круглую форму, которая подразделяется на три части 21, 23 и 25, шарнирно соединенные вместе в местоположениях 27 и 29, в результате чего в открытом иллюстрируемом положении они принимают, по существу, криволинейную форму для размещения в пределах цилиндрического корпуса 13. Клапан 11 шарнирно прикреплен к внутренней секции 5 при помощи кронштейна 31. Три штыря 33, находясь в иллюстрируемом выдвинутом положении, удерживают клапан 11 в иллюстрируемом открытом положении. При отведении штырей 33 (влево на фиг.2) клапан 11 опустится под собственным весом, и при этом части 21 и 25 развернутся, обеспечивая тем самым круглый клапанный элемент, который прижмется к отверстию 35 во внутренней секции 5 и будет удерживаться на месте давлением, присутствующим в трубопроводе. Три штыря 33 соединены с частично кольцевым поршнем 34, перемещаемым продольно в муфте 9 и отводящим штыри 33. Переключатель 32 указывает открытое или закрытое состояние клапана 11.

Кольцевой поршень 34 удерживается в нужном положении удерживающим средством 41 (фиг.3 и 4), которое установлено на одном (15а) из каналов 15а, 15b и 15с и обеспечивает воздушное сообщение трубопровода 3. Удерживающее средство состоит из узла поршня и цилиндра, наружная поверхность цилиндра указана позицией 43, и шток поршня указан позицией 45. Свободный конец штока 45 поршня имеет толкающий элемент 47, который в его выдвинутом положении действует на кольцевой поршень 34.

Конец 49 цилиндра 43 открыт для рабочей жидкости в муфте 9 и при этом цилиндр 43 изнутри, на другой стороне поршня открыт атмосферному давлению через канал 15а. Пружина (не показана) смещает поршень в его отведенное положение, в котором она обеспечивает возможность перемещения кольцевого поршня 23 от концевой стенки муфты для отведения штырей 33 и закрытия клапана 11. Удерживающее средство связано с переключающим средством (не показано), которое указывает для удаленной диспетчерской положение штока 45 поршня.

С удерживающим средством 41 и, в частности, со штоком 43 поршня связан поплавок 51, установленный на шарнирном штыре 57 и определяющий уровень рабочей жидкости в муфте 9. Он шарнирно соединен с корпусом цилиндра 43 в местоположении 53 (фиг.5). Согласно фиг.5 шток 45 поршня имеет зубцы 55, которые взаимодействуют с выступом 59 на стержне 57 поплавка 51, и при этом выступ 59 будет задействован между зубцами 55, когда поплавок 51 будет находиться на своем верхнем уровне, указывая наполненность муфты 9 рабочей жидкостью и предотвращая отведение штока 45 поршня. Зубцы 55 имеют наклон на одной стороне, чтобы действовать как храповой механизм, позволяя штоку 45 поршня выдвигаться, но не отводиться. Также обеспечен переключатель-датчик 60, который указывает для диспетчерской состояние поплавка 51 и зацепление выступа 59 зубцами 55 или отсутствие такового зацепления.

На чертежах показано, что каждая секция 1 трубопровода на каждом конце имеет клапан 11 и удерживающее средство. Помимо этого, один из поплавков 51 взаимодействует с линией 61 выпуска воздуха, которая выпускает воздух в муфте 9 при заполнении муфты 9 рабочей жидкостью. Линия 61 выпуска имеет средство 63 выпускное выходное отверстие. Это выходное средство 63 взаимодействует с поплавком 51 и перекрывает выход, когда поплавок находится в его верхнем положении.

Фиг.6 показывает гидравлический регулирующий клапан 14, который в рабочем положении расположен на канале 15b, являющимся гидравлической подающей линией трубопровода. Этот клапан соединен с каналом 15b входной трубой 65, которая регулируется электрическим или электромагнитным клапаном 67. Клапан 14 включает пару концевых элементов 71 и 73, соединенных вместе четырьмя штырями 75, на которых установлена подвижная каретка 77. Концевой элемент 71 имеет проход для рабочей жидкости и оканчивается в поднятом седле 79 клапана.

Каретка 77 имеет конический или полусферический клапанный элемент 81, который взаимодействует с седлом 79 клапана для перекрытия внутреннего пространства муфты 9 от трубы 65 впуска рабочей жидкости. Клапанный элемент открыт для муфты со всех сторон с тем исключением, что он закрыт, когда открыт на одной стороне, по существу, только для рабочей жидкости во впускной трубе 65. Клапанный элемент 81 принудительно перемещается к седлу 77 клапана пружиной 84, усилие которой достаточно, чтобы когда рабочая жидкость под давлением действует внутри муфты 9, клапанный элемент 81 был посажен на седло 79 клапана, преодолевая давление рабочей жидкости во впускной трубе 65.

Гидравлический регулирующий клапан 14 имеет две пары контактов 83 и 85, которые взаимодействуют с парой подвижных замыкающих-размыкающих элементов 87 и 89 на штыре 91, который перемещается с кареткой 77, чтобы указывать посредством замыкания соответствующей пары контактов 83 или 85 его нахождение на том или ином конце хода клапанного элемента 81. Так, в указываемом на фиг.6 положении клапан открыт, и контакты 85 замкнуты, и когда клапан закрыт, замыкаются контакты 83.

Также нужно отметить, что, как упомянуто выше, если нужно защитить от утечек сам корпус 13, то тонкое кольцевое продолжение муфты 9 будет находиться вокруг внутреннего пространства корпуса в непосредственном сообщении с основной муфтой 9.

Как упомянуто выше, сигналы от различных переключающих устройств передаются в удаленную диспетчерскую либо по проводам в канале 15с для проводки либо средствами радиосвязи через конструкцию 17, являющуюся солнечной батареей и антенной.

Ниже приводится описание работы системы.

1. Установка

После соединения секций 1 трубопровода 3 для работы системы необходимо, чтобы муфта была заполнена рабочей жидкостью под давлением. При этом клапаны 11 будут закрыты, поршень 45 удерживающего средства 41 будет отведен кольцевым клапаном 34 от концевой стенки муфты 9. Гидравлический регулирующий клапан 14 будет закрыт, и электрический отсечной клапан 67 будет закрыт. Соответствующие индикации этой ситуации будут предоставлены для удаленной диспетчерской.

Во-первых, отсечной клапан 67 будет открыт средствами дистанционного управления, чтобы рабочая жидкость под давлением могла пройти через концевую пластину 71 гидравлического регулирующего клапана для воздействия на клапанный элемент 81. Давление рабочей жидкости на клапанный элемент 81 будет превосходить давление пружины 91, причем внутри муфты 9 давления не будет, и клапан 14 откроется, чтобы рабочая жидкость вошла в муфту 9. В этот момент контакты 83 разомкнутся вскоре после замыкания контактов 85. Для удаленной диспетчерской это будет указанием о том, что клапан 14 открылся.

Рабочая жидкость начнет заполнять муфту 9, вследствие чего поплавки 51 начнут подниматься. Воздух будет вытесняться из муфты 9 через линию 61 выпуска воздуха и средство 63 выхода воздуха.

После того, как рабочая жидкость наполнит муфту 9, поплавок 51 поднимется вверх и тогда перекроет средство выхода воздуха, тем самым закрыв муфту 9. В результате этого также задействуется выступ 59 для его взаимодействия с зубцами 55 на штоке 45 поршня, предотвращая отвод штока 45 поршня.

После заполнения муфты давление в муфте возрастет, в результате чего произойдет несколько последствий. Во-первых, оно будет действовать на кольцевой поршень 34 и принудительно переместит его в упор к концевой стенке муфты 9, и по этой причине штыри 33 выдвинутся и будут толкать шарнирный клапан 11 вверх в его частично сложенное и открытое положение, открывая соответствующую секцию 1 трубопровода 3. Во-вторых, поршень удерживающего средства 41 будет подвергаться, с одной стороны, гидравлическому давлению в муфте 9 и, с другой стороны, будет подвергаться воздействию со стороны окружающего воздуха через канал 15а и поэтому будет перемещаться, выдвигая шток 45 поршня и тем самым выдвигая толкающий элемент 47 в упор к кольцевому поршню 34, чтобы удерживать его на месте. Это действие будет осуществляться за счет храпового механизма, обеспечиваемого выступом 59 и зубцами 55. В-третьих, давление муфты 9 вместе с усилием пружины 91 гидравлического регулирующего клапана 14 преодолеют давление подаваемой рабочей жидкости, чтобы закрыть клапан 14. Контакты 83 замкнутся и контакты 85 разомкнутся.

2. Действие в случае утечки

В описываемой выше секции трубопровода могут произойти в основном три следующие вида утечки:

а) утечка рабочей жидкости из муфты наружу,

б) утечка рабочей жидкости из муфты во внутреннюю линию трубы, и

в) утечка и рабочей жидкости и текучей среды из трубопровода наружу.

Во всех этих случаях будет нарушена гидравлическая муфта и по этой причине будет перекрыта данная секция трубы.

а) При утечке рабочей жидкости из муфты 9 гидравлическое давление снизится. Это снижение будет иметь три последствия. Во-первых, клапан 14 откроется, если клапан 67 будет также открыт, т.к. давление во впускной трубе 65 преодолеет комбинацию остаточного давления рабочей жидкости в муфте и усилия пружины 91, и будет пытаться восстановить давление в муфте 9. Если утечка очень небольшая, то эта операция «долива» будет успешной, но клапан 14 будет открываться и закрываться нерегулярно, замыкая контакты 83 и 85, отправляя сообщения о небольшой утечке в удаленную диспетчерскую. При этом какое-либо непосредственное действие не будет необходимым, и трубопровод 3 остается открытым.

Но в случае значительной утечки это снижение давления рабочей жидкости будет достаточно быстрым, в результате чего клапан 14 останется открытым, и контакты 83 будут оставаться открытыми, контакты 85 будут оставаться закрытыми, указывая для удаленной диспетчерской наличие серьезной утечки. В этих обстоятельствах клапан 67 нужно будет закрыть, чтобы избежать излишней потери рабочей жидкости из системы, и это можно выполнить вручную в удаленной диспетчерской, или автоматически, например, с помощью реле времени с небольшой задержкой.

Второе последствие заключается в том, что уровень рабочей жидкости падает, и это падение указывается поплавком 51. При достаточном снижении жидкости выступ 59 будет отведен от зубцов 55 удерживающего средства 41, и пружина в удерживающем средстве будет отводить шток 45 поршня, обеспечивая возможность перемещения кольцевого поршня 34.

Третье последствие заключается в том, что кольцевой поршень 34 не подвергается давлению изнутри муфты 9, но давление текучей среды в трубопроводе при этом воздействует на концы штырей 33 и толкает кольцевой поршень 34 обратно в муфту 9 и при этом штыри 33 будут отводиться вместе с ним. Вследствие этого в свою очередь клапан 11 спустится под действием силы тяжести, также тем самым позволяя его частям развернуться для образования полностью круглого диска. Усилие от текучей среды внутренней секции 5 будет прижимать шарнирный клапан 1 к открытому концу внутренней секции 5 и закрывать его, в результате чего эта секция будет эффективно отсечена. Нужно отметить, что действие шарнирного клапана 11 происходит на обоих концах секции 1 трубопровода, в результате чего секция будет эффективно отсечена от остального трубопровода. Различные переключатели системы будут указывать для удаленной диспетчерской, что происходит утечка рабочей жидкости из муфты 9, что выступ 59 высвободился из зубцов 55 штока 45 поршня и что шарнирный клапан 11 закрылся. Они также будут указывать, о какой именно секции 1 идет речь, чтобы немедленно послать точно на место ремонтную бригаду. После выполнения ремонта можно будет выполнить процедуру установки (согласно вышеизложенному), при этом два шарнирных клапана 11 на концах данной секции трубопровода откроются и данная секция вернется в работу трубопровода.

б) В этом случае происходит утечка между муфтой 9 и внутренней секцией 5. Причем поскольку гидравлическое давление будет превышать давление текучей среды во внутренней секции 5, рабочая жидкость будет перемещаться в поток текучей среды, идущий в трубопровод. При этом система будет действовать так же, как и в случае а), поскольку будет иметь место уменьшение количества рабочей жидкости. В случае небольшой утечки перекрытия не будет, но будет желательно, чтобы перекрытие произошло, т.к. рабочая жидкость будет загрязнять текучую среду, идущую по трубопроводу. Нет возможности определить, какая именно утечка а) или б) произошла, поскольку контролируется только состояние рабочей жидкости. Поэтому желательно, чтобы при обнаружении утечки перекрытие было выполнено как можно скорее.

в) В этом случае явно имеет место значительная утечка, т.к. прорвались и внутренняя секция 5 и внешняя секция 7. Здесь исключается вероятность того, что случилась только небольшая утечка, вокруг трубопровода происходит загрязнение транспортируемой текучей средой. Поэтому необходимо как можно быстрее выполнить перекрытие трубопровода. Клапан 67 должен будет быстро закрыт, т.к. гидравлический регулирующий клапан 14 укажет, что он находится в постоянно открытом положении.

Фиг.7 показывает, как секция трубопровода, аналогичная описываемой выше, может использоваться для перекрытия выходной трубы нефтяной скважины в случае взрыва, пожара или другой опасности.

В этом случае только одна секция 1 трубопровода установлена вертикально в верхнем конце скважины из выходного канала 71, и в нижнем конце секции 1 установлен только один шарнирный клапан 11. Конец секции 1 трубопровода оканчивается на уровне 93 грунта, и остальная часть выходного канала 71 выступает вверх. Помимо гидравлической муфты 9 пластмассовый фиксатор 95, находящийся под давлением рабочей жидкости в муфте, обеспечивает целостность муфты 9. В случае пожара или взрыва пластмассовый фиксатор расплавится, высвободит гидравлическое давление и позволит шарнирному клапану 11 закрыться под действием обычного механизма. Единственная разница заключается в том, что при данном положении шарнирного клапана клапан не закроется под действием силы тяжести, и для начала закрывающего движения может потребоваться действие пружины. Окончательное закрытие шарнирного клапана 11 будет обеспечено давлением газов или жидкостей в выходном канале 71.

Выше изложено одно осуществление настоящего изобретения, и нужно отметить, что в описываемом выше осуществлении можно сделать многие дополнения или модификации в рамках объема настоящего изобретения.

Например, гидравлический регулирующий клапан и удерживающее средство можно скомбинировать как единое устройство и при этом клапанный элемент гидравлического регулирующего клапана будет установлен на штоке поршня удерживающего средства. Также возможны и другие комбинации. Отсечной клапан выше описывается как шарнирный клапан, но можно использовать и другие виды запорных клапанов. Передачу данных можно осуществлять и средствами радиосвязи и проводной связи, либо тот или иной способ можно не использовать. Связь можно обеспечить не только между секциями трубопровода и диспетчерской, но также и с соседними перекачивающими станциями.

При необходимости каждую секцию трубопровода можно обеспечить шарнирным клапаном только на одном конце и можно предусмотреть срабатывание шарнирного клапана соседней секции с первоначальным шарнирным клапаном, чтобы изолировать данный участок.

Изобретение относится к автоматической системе обнаружения и изолирования утечки в трубопроводе для текучей среды. В автоматической системе обнаружения и изолирования утечки в трубопроводе для текучей среды, содержащей трубопроводную секцию для протекания текучей среды, имеющую внутреннюю секцию для протекания текучей среды и муфту, соосно расположенную с внутренней секцией, окружающую внутреннюю секцию, закрытую на каждом конце трубопроводной секции и заполненную рабочей жидкостью под давлением, расположенное в трубопроводной секции устройство для определения снижения давления рабочей жидкости, указывающее на наличие утечки из трубопроводной секции или внутри нее, и запорное средство для одного конца трубопроводной секции, способное срабатывать при определении устройством снижения давления рабочей жидкости и закрывать один конец трубопроводной секции. 19 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Автоматическая система обнаружения и изолирования утечки в трубопроводе для текучей среды, содержащая трубопроводную секцию для протекания текучей среды, имеющую внутреннюю секцию для протекания текучей среды и муфту, соосно расположенную с внутренней секцией, окружающую внутреннюю секцию, закрытую на каждом конце трубопроводной секции и заполненную рабочей жидкостью под давлением, расположенное в трубопроводной секции устройство для определения снижения давления рабочей жидкости, указывающее на наличие утечки из трубопроводной секции или внутри нее, и запорное средство для одного конца трубопроводной секции, способное срабатывать при определении устройством снижения давления рабочей жидкости и закрывать один конец трубопроводной секции.

2. Система по п.1, которая имеет второе запорное средство, предназначенное для закрытия другого конца трубопроводной секции.

3. Система по п.2, в которой каждое запорное средство имеет датчик.

4. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой трубопровод состоит из множества трубопроводных секций, соединенных вместе корпусом, в котором расположены запорные средства для примыкающих концов трубопроводной секции.

5. Система по п.4, в которой каждое запорное средство содержит шарнирный клапан, выполненный с возможностью поворота в его верхней точке и с возможностью перемещения между первым или открытым, положением, в котором он расположен по существу параллельно трубопроводной секции, и вторым или закрытым, положением, в котором он расположен по существу перпендикулярно к трубопроводной секции трубы и над концом внутренней секции для ее закрытия.

6. Система по п.5, в которой шарнирный клапан выполнен из трех шарнирных частей, содержащих среднюю часть, расположенную в открытом положении параллельно трубопроводной секции, и две внешние части, по одной на каждой стороне средней части, которые складываются внутрь до степени, необходимой для размещения в корпусе шарнирного клапана в его открытом положении.

7. Система по п.5 или 6, в которой шарнирный клапан способен удерживаться в его открытом положении множеством подвижных штырей, проходящих через конец муфты, при этом отведение штырей в муфту обеспечивает отпускание клапана под действием силы тяжести и его прижатие к концу внутренней секции под действием силы тяжести и давления в трубопроводе.

8. Система по п.7, в которой штыри прикреплены к по меньшей мере частично кольцевому поршню, образующему вместе со штырями датчик гидравлического давления, расположенный в муфте и способный выталкиваться в упор к внутреннему концу муфты усилием гидравлического давления.

9. Система по п.8, в которой концы штырей, расположенных в корпусе, подвергаются воздействию давления в трубопроводе, при этом при отсутствии гидравлического давления в муфте штыри приспособлены отводиться в муфту, одновременно поршень от внутренней концевой стенки муфты.

10. Система по любому одному из пп.5-6, 8-9, в которой шарнирный клапан имеет контакты, указывающие открытое или закрытое состояние шарнирного клапана.

11. Система по п.8, которая содержит удерживающее средство для поддержания по меньшей мере частично кольцевого поршня в упоре к концу муфты, когда в муфте присутствует гидравлическое давление.

12. Система по п.11, в которой удерживающее средство содержит удерживающий элемент, соединенный с поршнем узла поршня и цилиндра, при этом на поршень способен воспринимать действующее на него гидравлическое давление в муфте в направлении прижатия удерживающего элемента к по меньшей мере частично кольцевому поршню для удерживания его в положении у конца муфты.

13. Система по п.12, дополнительно содержащая шаровой клапан, предназначенный для определения заполнения муфты рабочей жидкостью и имеющий выступ, зацепляемый зубцами на штоке поршня при заполнении муфты рабочей жидкостью для предотвращения перемещения поршня в направлении отсоединения удерживающего элемента от по меньшей мере частично кольцевого поршня.

14. Система по любому из пп.1-3, 5, 6, 8, 9, 11-13, дополнительно содержащая гидравлический регулирующий клапан для регулирования поступления рабочей жидкости в муфту, способный действовать как датчик рабочей жидкости в муфту, способный действовать как датчик рабочей жидкости в муфте для указания состояния рабочей жидкости.

15. Система по п.14, в которой гидравлический регулирующий клапан имеет седло клапана, соединенное с линией рабочей жидкости, и конический элемент, способный под действием пружины принудительно прижиматься к седлу, при этом клапанный элемент сзади открыт гидравлическому давлению в муфте.

16. Система по п.15, в которой размер пружины выбран таким, что при по существу равенстве гидравлического давления на седле клапана гидравлическому давлению в муфте усилие пружины способно перемещать клапанный элемент в упор к седлу для закрытия клапана, но при снижении гидравлического давления в муфте давление рабочей жидкости на седло будет достаточным для отталкивания клапанного элемента от седла для открытия клапана, преодолев давление пружины.

17. Система по п.14, в которой гидравлический регулирующий клапан имеет две пары контактов, одна из которых замкнута при закрытии клапана и другая замкнута при открытии клапана.

18. Система по одному из пп.11-13, в которой подача в седло клапана регулируется электрически управляемым клапаном.

19. Система по любому из пп.1-3, 5, 6, 8, 9, 11-13, 15-17, в которой муфта имеет клапан выпуска воздуха.

20. Система по любому из пп.1-3, 5, 6, 8, 9, 11-13, 15-17, которая имеет средство для передачи данных о трубной секции в удаленную центральную диспетчерскую от разных контактов, относящихся к рабочим компонентам трубной секции.