ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АРМАТУРЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТА ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИСКОПАЕМОГО ТОПЛИВА Российский патент 2016 года по МПК F15B21/04 F17D3/01 

Настоящее изобретение относится к предназначенной для добычи и транспорта преимущественно ископаемого топлива арматуре, а также к гидравлическому/пневматическому управляющему устройству подобной арматуры согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Добыча и транспорт прежде всего ископаемого топлива в возрастающем объеме осуществляются в постоянно усложняющихся условиях либо ниже уровня моря, либо в условиях полярного холода североамериканских или российских ледяных равнин. Несмотря на столь экстремальные условия к надежности подобного оборудования для добычи и транспорта ископаемого топлива, в том числе с учетом природоохранных аспектов, предъявляются особо высокие требования. Так, в частности, существуют новые общие правила техники безопасности, в соответствии с которыми помимо прочего должно исключаться возникновение утечек (соответствует типичной неисправности), а при возникновении аварийных ситуаций, таких, например, как пожары или взрывоподобное возникновение избыточного давления в скважине и/или последующем трубопроводе, должно автоматически происходить так называемое "аварийное отключение". Во всех возможных случаях в принципе должны прекращаться, соответственно приостанавливаться добыча и транспорт ископаемого энергоносителя.

Для добычи и транспорта ископаемых энергоносителей, таких, например, как природный газ или нефть, обычно используются трубопроводы различной протяженности, которые через так называемую фонтанную арматуру подсоединены к находящейся в скважине насосно-компрессорной трубе. В насосно-компрессорной трубе и/или в арматуре расположены предохранительные клапаны (запорные механизмы), которые при возникновении неисправности или аварийной ситуации позволяют перекрывать насосно-компрессорную трубу. В настоящее время закрытие подобных предохранительных клапанов выполняется либо вручную путем вращения штурвала, либо электрически, преимущественно путем дистанционного управления. Для этого такие клапаны оснащены электрическими приводами, на которые необходимо подавать электрическую энергию от источника тока. Однако было установлено, что подобные предохранительные клапаны часто подвержены отказам в указанных выше экстремальных условиях, из-за чего не всегда возможно соблюдение действующих в настоящее время требований техники безопасности.

Исходя из рассмотренной выше ситуации в основу настоящего изобретения была положена принципиальная задача разработать срабатывающую при возникновении неисправности и/или аварийной ситуации защиту для используемой в промышленности по добыче ископаемых энергоносителей арматуры или используемых в промышленности по добыче ископаемых энергоносителей трубопроводов, которая обладала бы повышенной эксплуатационной надежностью даже в экстремальных условиях эксплуатации. Цель при этом состоит в сохранении или поддержании работоспособности оборудования даже при полном нарушении электроснабжения, включая внутреннее аварийное (или резервное) электроснабжение.

Указанная выше задача решается с помощью управляющего устройства для запорного механизма предназначенной для добычи и транспорта ископаемого топлива арматуры, соответственно расположенной перед ней насосно-компрессорной трубы с отличительными признаками, представленными в п. 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения при этом представлены различные предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Гидравлические/пневматические и/или электрические компоненты управляющего устройства в принципе можно защитить от холода, заключив по меньшей мере часть них в так называемые термобоксы (теплоизолированные контейнеры), которые изолированы от наружной температуры. Помимо этого предпринимались попытки обогревать такие термобоксы с внутренней стороны, для чего в первую очередь предлагалось использовать электронагревательные устройства. Однако при полном нарушении электроснабжения они отключаются и становятся неработоспособными.

Поэтому в изобретении предлагается погружать по меньшей мере часть заключенных в термобокс компонентов управляющего устройства, т.е. выбранные компоненты управляющего устройства, особо чувствительные к холоду, в гидробак управляющего устройства таким образом, чтобы они предпочтительно были окружены находящейся в гидробаке гидрожидкостью (рабочей жидкостью). Гидрожидкость, находящаяся в гидробаке, при этом служит в качестве теплоаккумулирующего объема. Преимущество подобного решения состоит в том, что даже при прекращении работы источника тепловой энергии внутри термобокса температура в непосредственно окружающем выбранные компоненты или все компоненты управляющего устройства пространстве может в течение заданного периода времени поддерживаться выше минимальной температуры для сохранения таким путем работоспособности управляющего устройства.

В одном из предпочтительных вариантов термобокс и прежде всего гидробак выполнены с обогревом, например системой электронагревательных элементов. Однако возможно использование и иных источников тепловой энергии, таких, например, как само добываемое ископаемое топливо, которое на выходе из скважины имеет определенную температуру.

Для увеличения теплоаккумулирующего объема внутри термобокса в нем можно разместить предпочтительно обогреваемый бак с водой (бак с жидкостью), обеспечив таким путем наличие дополнительного теплоаккумулирующего объема. При этом в предпочтительном варианте бак с водой может иметь воздушную прослойку для компенсации теплового расширения вследствие колебаний температуры. Очевидно, что вода смешана с антифризом с тем, чтобы она могла охлаждаться до температур предпочтительно вплоть до -40°C, оставаясь в жидком состоянии.

В одном из вариантов выполнения предлагаемого в изобретении управляющего устройства предусмотрено отключающее средство предпочтительно в виде управляемого в зависимости от температуры распределительного клапана, который предпочтительно также размещен в гидробаке и погружен в находящуюся в нем гидрожидкость и назначение которого состоит в приведении в действие системы управления для закрытия арматуры, соответственно для перекрытия насосно-компрессорной трубы при достижении температурой гидрожидкости в гидробаке минимального значения и/или при опускании температуры гидрожидкости в гидробаке ниже минимального значения, которое предпочтительно составляет -40°C. Необходимо отметить, что в качестве гидрожидкости может использоваться так называемое силиконовое масло (силиконовая жидкость), которое способно сохранять свои необходимые для работы управляющего устройства свойства вплоть до указанной выше минимальной температуры гидрожидкости.

Для повышения удобства технического обслуживания управляющего устройства термобокс можно снабдить обеспечивающей возможность доступа в него предпочтительно теплоизолированной дверцей, на внутренней стороне которой или непосредственно за которой расположены выбранные органы управления, которыми оснащено управляющее устройство, или его (выбранные) компоненты. Такая теплоизолированная дверца обеспечивает возможность свободного доступа к ним снаружи и тем самым возможность их простого обслуживания или простой замены.

Помимо этого в еще одном предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении управляющего устройства предусмотрен источник аварийного электропитания (или резервный источник электропитания), например, в виде аккумуляторной батареи, который (дополнительно к основному источнику электропитания) также подсоединен к электрически приводимым в действие компонентам управляющего устройства и обеспечивает по меньшей мере временное электроснабжение соответствующих компонентов управляющего устройства при нарушении основного электроснабжения (при выходе из строя основного источника электропитания). Благодаря этому обеспечивается независимость управляющего устройства от основного источника электропитания, например от дальней линии электропередачи или от электрического генератора.

Однако было установлено, что при возникновении определенных экстремальных ситуаций может отказать и источник аварийного электропитания, предусмотренный в предыдущем варианте осуществления изобретения. В подобных случаях происходит полное нарушение электроснабжения. Для возможности же по меньшей мере временного сохранения работоспособности управляющего устройства и в подобных случаях предусмотрен вспомогательный источник рабочей среды (или источник давления), например, в виде гидро-, соответственно пневмоаккумулятора для временного поддержания рабочего давления для работы управляющего устройства. Помимо этого предлагаемое в изобретении управляющее устройство в еще одном предпочтительном варианте имеет предохранительный блок (отключающий блок) для приведения в действие запорного механизма, оснащенный управляемыми исключительно гидравлически предохранительными клапанами. Такие предохранительные клапаны могут быть выполнены с функцией переключения в зависимости от давления и/или температуры. Подобные предохранительные клапаны способны сразу же в тот момент, когда они регистрируют возникновение аварийной ситуации, например повышение давления в насосно-компрессорной трубе до экстремального избыточного давления или экстремальное падение давления в подсоединенном далее трубопроводе либо значительное возрастание температуры, приводить в действие управляющее устройство таким образом, что его запорные механизмы даже в отсутствие электроснабжения перемещаются в закрытое положение.

В одном из вариантов осуществления изобретения параллельно отключающему средству или распределительному клапану расположен клапан ограничения давления, который ограничивает давление по ходу потока перед отключающим средством/распределительным клапаном. Такой клапан ограничения давления для минимизации утечек в предпочтительном варианте конструктивно выполняют в виде седельного или игольчатого клапана.

Величина ограничиваемого давления может составлять более 500 бар, например 700 или 750 бар.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - гидравлическое управляющее устройство запорного механизма предназначенной для добычи и транспорта ископаемого топлива арматуры или находящейся в скважине насосно-компрессорной трубы согласно первому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом такое управляющее устройство оснащено так называемым мультипликатором, и

на фиг.2 - гидравлическое управляющее устройство запорного механизма предназначенной для добычи и транспорта ископаемого топлива арматуры или находящейся в скважине насосно-компрессорной трубы согласно второму предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения с дополнительным мультипликатором.

На фиг.1 с левой стороны условно показан запорный механизм, например, в виде запорного поршня 1, который переводится в свое закрытое положение усилием предварительно сжатой пружины и который гидравлически удерживается в своем открытом положении. Такой запорный механизм напорной линией 2 подсоединен к мультипликатору 4, который представляет собой поршневой блок, поршень которого имеет первую поверхность большего диаметра и вторую поверхность меньшего диаметра. Соответственно разности между площадями этих имеющих больший и меньший диаметры поверхностей поршня входное низкое давление со стороны имеющей больший диаметр поверхности поршня преобразуется в высокое давление со стороны имеющей меньший диаметр поверхности поршня, нагружающее запорный механизм.

Перед мультипликатором 4 установлен управляющий клапан 6, который подводящей линией 8 подсоединен к гидравлическому источнику 10 давления.

Между гидравлическим источником 10 давления и управляющим клапаном 6 мультипликатора 4 промежуточно предусмотрен запорный клапан 12 с ручным приводом.

Между гидравлическим источником 10 давления и запорным клапаном 12 с ручным приводом к напорной линии 8 подсоединен гидроаккумуляторный блок 14.

Между гидроаккумуляторным блоком 14 и запорным клапаном 12 с ручным приводом к напорной линии 8 подсоединено ответвление 16, по которому в блок 18 управления поступает гидрожидкость. В ответвлении 16 промежуточно предусмотрен распределительный клапан 20 с ручным приводом, который в своем первом положении соединяет между собой гидравлический источник 10 давления и блок 18 управления, а в своем втором положении соединяет блок 18 управления с гидробаком управляющего устройства. По ходу потока за распределительным клапаном 20 к ответвлению 16 подсоединен еще один гидроаккумулятор 22.

Блок 18 управления состоит преимущественно из первого предохранительного клапана 24 с функцией переключения в зависимости от давления и включенного параллельно ему второго предохранительного клапана 26 с функцией переключения в зависимости от температуры, одна из управляющих кромок каждого из которых может нагружаться объемным потоком из ответвления 16. Противоположные управляющие кромки обоих этих предохранительных клапанов совместно подсоединены к линии 28 управления, которая в свою очередь подсоединена к управляемой стороне управляющего клапана 6 мультипликатора. Помимо этого в линии 28 управления промежуточно предусмотрен запорный клапан 30 с ручным приводом.

В линии 28 управления по ходу потока за запорным клапаном 30 с ручным приводом предусмотрен, кроме того, распределительный клапан 32 с ручным приводом, входная сторона какового клапана подсоединена к напорной линии 8 в точке, расположенной по ходу потока за запорным клапаном 12 с ручным приводом. Тем самым этот распределительный клапан 32 с ручным приводом в своем первом положении соединяет одну из управляемых сторон управляющего клапана 6 мультипликатора непосредственно с напорной линией 8, а в своем втором положении - с гидробаком управляющего устройства. Распределительный клапан 32 с ручным приводом предназначен, таким образом, для ручного приведения в действие управляющего клапана мультипликатора в целях проверки работоспособности управляющего устройства.

Как показано далее на фиг.1, источник рабочей среды, соответственно гидравлический источник 10 давления в данном случае состоит из первого нагнетательного гидронасоса с приводом от предпочтительно электрического двигателя. Помимо этого предусмотрен еще один нагнетательный насос, который может подключаться к указанному выше нагнетательному насосу с двигательным приводом. По меньшей мере один из этих нагнетательных насосов размещен при этом в гидробаке управляющего устройства таким образом, что он погружен в находящуюся в нем гидрожидкость. Помимо этого и мультипликатор расположен внутри гидробака и полностью окружен находящейся в нем гидрожидкостью.

По ходу потока за запорным клапаном 30 с ручным приводом к линии управления подсоединено еще одно ответвление 34 управления. Это ответвление 34 управления подсоединено к управляемой стороне распределительного клапана 36 (отключающего средства), входная сторона которого подсоединена к напорной линии 2 в точке между запорным механизмом 1 и мультипликатором 4 и выходная сторона которого соединена с гидробаком. Распределительный клапан 36 удерживается при этом усилием предварительно сжатой пружины в своем первом положении, в котором напорная линия 2 между запорным механизмом 1 и мультипликатором 4 соединена с гидробаком. В свое второе - закрытое - положение распределительный клапан 36 переключается при подаче давления по ответвлению 34 управления.

В не показанном на чертеже варианте в байпасной линии, проходящей в обход распределительного клапана 36, предусмотрен клапан ограничения давления (не показан), который настроен на сравнительно высокое рабочее давление, составляющее, например, 700 или 750 бар, и который позволяет ограничивать давление в напорной линии 2 указанной величиной. При превышении такого предельного давления напорная линия 2 соединяется через такой клапан ограничения давления в обход распределительного клапана 36 с гидробаком.

Для минимизации потерь гидрожидкости в направлении гидробака клапан ограничения давления конструктивно может быть выполнен в виде седельного или игольчатого клапана.

В ответвлении 34 управления по ходу потока перед распределительным клапаном 36 промежуточно предусмотрен еще один отключающий клапан, который удерживается в своем открытом положении усилием предварительно сжатой пружины и который может быть переключен термостатическим переключателем в положение, в котором давление в ответвлении 34 управления сбрасывается в гидробак в точке, расположенной по ходу потока непосредственно перед управляемой стороной распределительного клапана 36. Отключающий клапан 38 в предпочтительном варианте также расположен внутри гидробака таким образом, что он полностью окружен находящейся в нем гидрожидкостью.

Необходимо отметить, что в качестве гидрожидкости преимущественно используется силиконовое масло, гидравлические свойства которой обеспечивают работоспособность управляющего устройства до температуры по меньшей мере -40°C. Помимо этого все описанное выше управляющее устройство находится в теплоизолированном, а также предпочтительно электрически обогреваемом термобоксе, при этом тепло от обогревательной системы непосредственно передается гидробаку управляющего устройства. Помимо этого в термобоксе расположен не показанный на фиг.1 теплоаккумулятор в виде бака с водой, который также обогревается и тем самым представляет собой дополнительный аккумулирующий источник тепла. Отключающий клапан 38 при этом переключается при температуре Т, равной предпочтительно -40°C, в положение, в котором он, когда температура гидрожидкости в гидробаке опускается до -40°C или ниже, соединяет управляемую сторону распределительного клапана 36 с гидробаком.

Помимо этого для работы электрического двигателя, а также всех катушек электромагнитов, которыми снабжены соответствующие распределительные клапаны, предусмотрено электроснабжение извне от линии электропередачи и/или автономно от электрогенераторного агрегата. Одновременно с таким основным источником электропитания предусмотрен источник аварийного электропитания (или резервный источник электропитания) преимущественно в виде аккумуляторных батарей, который, однако, на фиг.1 не показан.

Ниже со ссылкой на фиг.1 описан принцип работы управляющего устройства согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения.

При работе управляющего устройства в нормальном режиме гидравлический источник 10 давления снабжает блок 18 управления гидрожидкостью по напорной линии 8, а также по ответвлению 16. Предусмотренные в блоке 18 управления предохранительные клапаны 24, 26 до тех пор, пока ими не регистрируется возникновение неисправности или аварийной ситуации, переключены в проточное или проходное положение, в котором гидрожидкость из ответвления 16 через блок 18 управления проходит далее в линию 28 управления и в конечном итоге поступает к управляемой стороне управляющего клапана 6 мультипликатора. Тем самым управляющий клапан 6 мультипликатора переключается в положение, в котором напорная линия 8 гидравлически сообщается со входом мультипликатора 4.

В результате подвода гидрожидкости в мультипликатор его поршень перемещается таким образом, что в напорной линии 2 между мультипликатором и запорным механизмом 1 создается гидравлическое давление, под действием которого запорный механизм 1 принудительно устанавливается в свое открытое положение.

Сразу же в тот момент, когда предохранительными клапанами 24, 26 в блоке 18 управления регистрируется возникновение аварийной ситуации, например, при определенном повышении температуры либо при падении давления в трубопроводе или повышении давления в насосно-компрессорной трубе, предохранительный клапан с соответствующей функцией переключения (в зависимости от температуры или давления) переключается в свое второе положение, в котором он соединяет линию 28 управления с гидробаком. В результате происходящего при этом падения давления в линии 28 управления управляющий клапан 6 мультипликатора переключается в положение, в котором он соединяет входную сторону мультипликатора 4 с гидробаком, вследствие чего давление в напорной линии 2 снижается.

Вследствие этого распределительный клапан 36 переключается в положение, в котором напорная линия 2 оказывается гидравлически соединена с гидробаком, в который в результате этого быстро сбрасывается давление из напорной линии 2. Таким путем запорный механизм 1 быстро перемещается в свое закрытое положение.

При нарушении электроснабжения и тем самым при утрате основным гидравлическим источником 10 давления своей работоспособности гидроаккумуляторный блок 14 обеспечивает временное поступление гидрожидкости в напорную линию 8 для поддержания таким путем работоспособности управляющего устройства. Помимо этого оба предохранительных клапана 24, 26 блока 18 управления приводятся в действие исключительно гидравлически и благодаря этому также сохраняют свою работоспособность при полном нарушении электроснабжения.

Как уже упоминалось выше, отключающий клапан 38 в предпочтительном варианте размещен в гидробаке, будучи погружен в находящуюся в нем гидрожидкость, и помимо прочего переключается в зависимости от температуры.

До тех пор пока температура гидрожидкости остается выше некоторого заданного значения, предпочтительно остается не ниже -40°C, отключающий клапан 38 переключен в проходное положение, в котором линия 28 управления соединена с управляемой стороной распределительного клапана 36, который тем самым переключен в свое закрытое положение. Однако сразу же при падении температуры гидрожидкости в гидробаке до значения -40°C отключающий клапан 38 переключается в положение, в котором он соединяет управляемую сторону распределительного клапана 36 с гидробаком, в результате чего этот распределительный клапан переключается в проходное положение, в котором он соединяет напорную линию 2 между запорным механизмом 1 и мультипликатором 4 с гидробаком и обеспечивает тем самым быстрое снижение давления в напорной линии 2. В результате этого происходит закрытие запорного механизма 1.

Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения источник 10 рабочей жидкости, мультипликатор 4, а также отключающий клапан 38 в предпочтительном варианте размещены в гидробаке и при этом полностью погружены в находящуюся в нем гидрожидкость. Таким путем по меньшей мере эти компоненты управляющего устройства термостатированы (теплоизолированы) гидрожидкостью и тем самым поддерживаются в работоспособном состоянии даже при временном прекращении работы обогревательного устройства. Гидробак, соответственно находящаяся в нем гидрожидкость действует при этом в качестве термоаккумулирующей среды, которая отдает тепло в течение заданного периода времени. Теплоаккумулирующую способность гидробака повышают путем размещения дополнительного не показанного на чертеже бака с водой и таким путем увеличивают промежуток времени, проходящего до достижения температуры срабатывания отключающего клапана 38, при которой он переключается в другое свое положение. Кроме того, теплоизоляция термобокса, в котором размещено предлагаемое в изобретении управляющее устройство, препятствует быстрому охлаждению гидрожидкости и воды в содержащем ее баке. Таким путем удается по меньшей мере на некоторое время компенсировать нарушение электроснабжения, которое могло бы привести к отключению обогревательного устройства и тем самым к утрате им своей способности к тепловыделению.

На фиг.2 показан и более подробно описан ниже второй предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения с дополнительным мультипликатором.

В соответствии с этим управляющее устройство во втором предпочтительном варианте осуществления изобретения имеет гидравлический источник 10 давления, который напорной линией 8 и напорной линией 2 гидравлически соединен с управляемой стороной запорного механизма 1. К напорной линии 8 подсоединен гидроаккумуляторный блок 14, который при отказе гидравлического источника 10 давления позволяет по меньшей мере временно поддерживать гидравлическое давление в напорной линии 8. Помимо этого в напорной линии 8 по ходу потока после гидроаккумуляторного блока 14 промежуточно предусмотрен запорный клапан 12 с ручным приводом.

По ходу потока перед этим запорным клапаном 12 с ручным приводом от напорной линии 8 отходит ответвление 16, которое в свою очередь подсоединено к входной стороне блока 18 управления. По ходу потока перед блоком 18 управления к ответвлению 16 подсоединен еще один гидроаккумуляторный блок 22.

Блок 18 управления имеет по меньшей мере один предохранительный клапан 24 с функцией переключения в зависимости от давления и/или один предохранительный клапан 26 с функцией переключения в зависимости от температуры, каждый из которых усилием предварительно сжатой пружины удерживается в своем проходном положении и которые выполнены с возможностью переключения по соответствующим сигналам давления, соответственно сигналам температуры в положение, в котором расположенная после блока 18 управления линия 28 управления соединяется с гидробаком.

Указанная линия 28 управления соединена с управляемой стороной запорного клапана 40, который промежуточно предусмотрен в напорной линии 8 по ходу потока после запорного клапана 12 с ручным приводом и который усилием предварительно сжатой пружины удерживается в своем закрытом положении. Сказанное означает, что при создании управляющего давления в линии 28 управления запорный клапан 40 в напорной линии 8 переключается в открытое положение, обеспечивая возможность повышения давления в напорной линии 2, а тем самым и в запорном механизме 1.

От линии 28 управления отходит ответвление 34 управления, которое подсоединено к управляемой стороне распределительного клапана 36, который усилием предварительно сжатой пружины удерживается в своем открытом положении, в котором давление в напорной линии 2 сбрасывается непосредственно перед запорным механизмом 1 в гидробак. Сказанное означает, что при наличии давления управления в линии 28 управления, а тем самым и в ответвлении 34 управления распределительный клапан 36 переключен в закрытое положение, в котором отсутствует соединение запорного механизма 1 с гидробаком.

Помимо этого аналогично первому варианту осуществления изобретения предусмотрен отключающий клапан 38, вход которого подсоединен к ответвлению 16 по ходу потока непосредственно перед блоком 18 управления и выходная сторона которого гидравлически соединена с управляемой стороной еще одного запорного клапана 42. Этот еще один запорный клапан 42 промежуточно предусмотрен в напорной линии 8 по ходу потока после запорного клапана 40 и усилием предварительно сжатой пружины удерживается в закрытом положении. Сказанное означает, что в том случае, когда отключающий клапан, который усилием предварительно сжатой пружины удерживается в своем открытом положении, не переключается из-за падения температуры ниже температуры его срабатывания (предпочтительно до температуры -40°C или ниже), давление управления приложено к управляемой стороне запорного клапана 42, который поэтому переключается в свое проходное положение.

Ниже описан принцип работы управляющего устройства согласно второму предпочтительному варианту осуществления изобретения.

При работе в нормальном режиме гидравлический источник 10 давления нагнетает в напорную линию 8 гидрожидкость, которая через запорный клапан 12 с ручным приводом, а также через оба последовательно включенных запорных клапана 40, 42 поступает по напорной линии 2 к одной стороне запорного механизма 1. Таким путем запорный механизм 1 перемещается в свое открытое положение. На случай отказа электрического привода гидравлического источника 10 давления предусмотрен не показанный на чертеже источник аварийного электропитания (или резервный источник электропитания), например, в виде аккумуляторных батарей, который по меньшей мере временно поддерживает работоспособность гидравлического источника 10 давления. При отказе и этого источника аварийного электропитания за временное поддержание рабочего давления в напорной линии 8 и напорной линии 2 ответственен гидроаккумуляторный блок 14.

Аналогично первому предпочтительному варианту осуществления изобретения предохранительные клапаны в блоке 18 управления приводятся в действие исключительно гидравлически и поэтому не чувствительны к полному нарушению электроснабжения. Такие предохранительные клапаны 24, 26 регистрируют изменение давления газа в насосно-компрессорной трубе, соответственно в подсоединенном к ней далее трубопроводе, и/или изменения температуры для соединения подсоединенной к ним линии 28 управления с гидробаком при возникновении опасной или аварийной ситуации. В результате происходящего при этом внезапного падения давления управления в линии 28 управления запорный клапан 40 в напорной линии 8 переключается в свое закрытое положение, а распределительный клапан 36 одновременно переключается в свое открытое положение. По этой причине происходит быстрое снижение давления в напорной линии 2, а тем самым и в запорном механизме 1, который вследствие этого перемещается в свое закрытое положение.

В том случае, когда температура Т в пространстве, окружающем управляющее устройство, достигает температуры срабатывания отключающего клапана 38, которая предпочтительно составляет -40°C и ниже, он переключается в положение, в котором приложенное к управляемой стороне еще одного запорного клапана 42 давление управления сбрасывается в гидробак. В результате этот запорный клапан 42 переключается в свое закрытое положение.

Необходимо отметить, что параллельно вышеуказанному распределительному клапану 36 для выборочного соединения запорного механизма 1 с гидробаком к запорному механизму 1 через напорную линию 2 подсоединен еще один распределительный клапан 44, который усилием предварительно сжатой пружины удерживается в открытом положении, в котором он соединяет запорный механизм 1 с гидробаком. Противоположная управляемая сторона этого распределительного клапана 44 нагружена давлением управления от запорного клапана 42.

В данном варианте осуществления изобретения параллельно распределительному клапану 44 (отключающему средству) также может быть предусмотрен клапан ограничения давления описанного выше типа, благодаря чему при превышении предельного давления в напорной линии 2 даже при закрытом распределительном клапане 36, соответственно 44 возможно гидравлическое соединение с гидробаком для перепуска в него рабочей среды. Однако в показанном на фиг. 2 варианте клапан ограничения давления необходимо располагать параллельно только одному из распределительных клапанов 36 или 44.

В этом отношении распределительный клапан 44 дополнительно выполняет ту же функцию, что и рассмотренный выше распределительный клапан 36, т.е. при переключении отключающего клапана 38 в положение, в котором открыто соединение с гидробаком (Т≤-40°C) и в котором тем самым давление управления для запорного клапана 42 снижается, распределительный клапан 44 также переключается в положение, в котором открыто соединение с гидробаком, в результате чего давление в напорной линии 2 для удержания запорного механизма 1 в открытом состоянии быстро сбрасывается.

Касательно мер по защите от холода, направленных на сохранение работоспособности управляющего устройства, выполненного по второму предпочтительному варианту, можно сослаться на описание показанного на фиг. 1 первого предпочтительного варианта осуществления изобретения.

В настоящем изобретении, таким образом, предлагается гидравлическое и/или пневматическое управляющее устройство запорного механизма предназначенной для добычи и транспорта ископаемого топлива арматуры, по меньшей мере часть гидравлических/пневматических и/или электрических компонентов какового управляющего устройства заключена в термобокс. Согласно изобретению по меньшей мере часть таких заключенных в термобокс компонентов управляющего устройства погружена в выполняющий функцию теплоаккумулятора и поэтому обогреваемый гидробак управляющего устройства.

Перечень ссылочных обозначений

1 запорный механизм

2 напорная линия

4 мультипликатор

6 управляющий клапан

8 напорная линия

10 гидравлический источник давления

12 запорный клапан с ручным приводом

14 гидроаккумулятор(-ный блок)

16 ответвление

18 блок управления

20 распределительный клапан

22 гидроаккумулятор(-ный блок)

24 предохранительный клапан с функцией переключения в зависимости от давления

26 предохранительный клапан с функцией переключения в зависимости от температуры

28 линия управления

30 запорный клапан с ручным приводом

32 распределительный клапан с ручным приводом

34 ответвление управления

36 распределительный клапан

38 отключающий клапан

40 запорный клапан

42 (еще один) запорный клапан

44 (еще один) распределительный клапан

Устройство предназначено для управления запорными механизмами арматуры, предназначенной для добычи и транспорта ископаемого топлива. Управляющее устройство запорного механизма арматуры содержит гидравлические и/или электрические компоненты, по меньшей мере частично заключенные в теплоизолированный контейнер, при этом по меньшей мере часть заключенных в теплоизолированный контейнер компонентов погружена в гидробак управляющего устройства, причем находящаяся в гидробаке гидрожидкость служит в качестве теплоаккумулирующего объема. Технический результат - повышение надежности работы арматуры. 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлическое управляющее устройство запорного механизма (1) предназначенной для добычи и транспорта ископаемого топлива арматуры, гидравлические и/или электрические компоненты какового управляющего устройства по меньшей мере частично заключены в теплоизолированный контейнер, отличающееся тем, что по меньшей мере часть заключенных в теплоизолированный контейнер компонентов погружена в гидробак управляющего устройства, находящаяся в каковом гидробаке гидрожидкость служит в качестве теплоаккумулирующего объема.

2. Управляющее устройство по п. 1, отличающееся тем, что теплоизолированный контейнер и гидробак выполнены с электрическим обогревом.

3. Управляющее устройство по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрен дополнительный обогреваемый бак с водой, который размещен в теплоизолированном контейнере для образования дополнительного теплоаккумулирующего объема и который при этом имеет воздушную прослойку для компенсации расширения.

4. Управляющее устройство по п. 2, отличающееся тем, что предусмотрен дополнительный обогреваемый бак с водой, который размещен в теплоизолированном контейнере для образования дополнительного теплоаккумулирующего объема и который при этом имеет воздушную прослойку для компенсации расширения.

5. Управляющее устройство по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что предусмотрено отключающее средство (38) в виде управляемого в зависимости от температуры распределительного клапана, который погружен в гидробак и приводит в действие систему управления для закрытия арматуры при опускании температуры гидрожидкости в гидробаке ниже минимального значения.

6. Управляющее устройство по п. 5, отличающееся тем, что отключающее средство (38) обеспечивает снижение гидравлического давления в гидробаке, удерживающего запорный механизм (1) в его открытом положении.

7. Управляющее устройство по п. 6, отличающееся тем, что предусмотрен распределительный клапан (36), который усилием предварительно сжатой пружины удерживается в открытом положении, в котором он соединяет запорный механизм (1) с гидробаком и к одной управляемой стороне которого возможно приложение управляемого отключающим средством (38) давления управления, под действием которого распределительный клапан (36) переключается в закрытое положение.

8. Управляющее устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, отличающееся тем, что гидрожидкость представляет собой силиконовое масло, которое сохраняет свои необходимые свойства вплоть до температуры в гидробаке -40°C.

9. Управляющее устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, отличающееся тем, что теплоизолированный контейнер снабжен обеспечивающей возможность доступа в него теплоизолированной дверцей, на внутренней стороне которой или непосредственно за которой расположены выбранные органы управления, которыми оснащено управляющее устройство.

10. Управляющее устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, отличающееся тем, что предусмотрен по меньшей мере один мультипликатор (4), соединяемый через управляющие элементы с источником (10) рабочей среды для преобразования низкого давления от этого источника (10) рабочей среды в приводящее в действие запорный механизм высокое давление.

11. Управляющее устройство по п. 10, отличающееся тем, что мультипликатор (4) и/или источник (10) рабочей среды погружены/погружен в качестве гидравлических/гидравлического компонентов/компонента управляющего устройства в гидробак.

12. Управляющее устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, 11, отличающееся тем, что предусмотрен источник аварийного электропитания в виде по меньшей мере одной аккумуляторной батареи, который обеспечивает временное электроснабжение гидравлических компонентов управляющего устройства при нарушении основного электроснабжения.

13. Управляющее устройство по одному из пп. 1-4, 6, 7, 11, отличающееся тем, что предусмотрен вспомогательный источник рабочей среды в виде по меньшей мере одного гидроаккумулятора для временного поддержания рабочего давления для работы управляющего устройства при отказе источника (10) рабочей среды.

14. Управляющее устройство по п. 13, отличающееся тем, что предусмотрен предохранительный блок для приведения в действие запорного механизма (1), оснащенный гидравлически управляемыми предохранительными клапанами (24, 26) с функцией переключения в зависимости от давления и/или температуры, которые подсоединены по меньшей мере к вспомогательному источнику давления для по меньшей мере временного сохранения управляющей функции управляющего устройства при полном нарушении электроснабжения даже в отсутствие аварийного электропитания.

15. Управляющее устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что параллельно отключающему средству (38) или распределительному клапану (36, 44) расположен клапан ограничения давления.

16. Управляющее устройство по п. 15, отличающееся тем, что клапан ограничения давления конструктивно выполнен в виде седельного или игольчатого клапана.