Система и способ контроля смещения временного герметизирующего устройства Российский патент 2024 года по МПК F17D5/02 F16L55/134 

Изобретение относится к система обеспечения взрывопожаробезопасности при проведении ремонтных работ на магистральным трубопроводах.

Из уровня техники известен способ контроля безопасности при производстве ремонтных (огневых) работ на объектах магистральных трубопроводов (патент RU 2484361, опубликован 10.06.2013, по п. 1), заключающийся в отключении ремонтного магистрального трубопровода отключающей запорной арматурой, стравливании газа до давления 100-500 Па (10-50 мм в.ст.), обеспечении герметичности отключающей запорной арматуры, высверливании отверстий в ремонтном магистральном трубопроводе в месте работ, определении наличия конденсата, контроля избыточного давления в ремонтном магистральном трубопроводе, вырезке технологических отверстий на расстоянии 8-10 м в каждые стороны от непосредственного места проведения ремонтных (огневых) работ, установке внешних проходных временно герметизирующих устройств, накачке их воздухом или инертным газом, продувки участка между установленными внешними проходными временно герметизирующими устройствами азотом до полного исключения загазованности, установке внутренних временно герметизирующих устройств, накачке их воздухом или инертным газом, и осуществлении контроля загазованности по природному газу во внутритрубном пространстве ремонтного магистрального трубопровода и в воздухе рабочей зоны, избыточного давления в ремонтом магистральном трубопроводе между внешними проходными временно герметизирующими устройствами и отключающей запорной арматурой со всех сторон от места работ, с оповещением об опасности по отдельным параметрам, выполнении сварочно-монтажных работ, вытеснении газовоздушной смеси из отремонтированного участка трубопровода, выставлении в нем избыточного давления 100-500 Па (10-50 мм вод.ст.), заварки технологических отверстий, при этом дополнительно в месте проведения ремонтных (огневых) работ и во внутритрубном пространстве ремонтного магистрального трубопровода через технологические отверстия замеряют загазованность по тяжелым углеводородным газам, рабочее давление во всех временно герметизирующих устройствах, избыточное давление в ремонтном магистральном трубопроводе между внешними проходными временно герметизирующими устройствами и отключающей запорной арматурой со всех сторон от места проведения ремонтных (огневых) работ, при этом информация поступает в программное обеспечение, в котором по пороговым значениям величин рабочего давления во всех внешних проходных и внутренних временно герметизирующих устройствах, избыточного давления между внешними проходными временно герметизирующими устройствами и отключающей запорной арматурой, пороговых значений по объемной доле концентрации газов в пределах 0,5-1% для природного газа (метана CH4), 0-0,1% для тяжелых углеводородных газов (пропана С3Н8) во внутритрубном пространстве ремонтного магистрального трубопровода и воздуха рабочей зоны сварочно-монтажных работ, значений наличия кислорода не более 2% его содержания в газе на этапе вытеснения газовоздушной смеси, осуществляют непрерывный контроль указанных значений, влияющих на взрывопожаробезопасность и, в случае отклонения от пороговых значений, передают сигнал оповещения для незамедлительной приостановки ремонтных (огневых) работ и вывода людей из опасной зоны до устранения причин возникновения аварийной. Техническое решение обеспечивает повышение технологической безопасности при производстве ремонтных (огневых) работ на объектах магистральных трубопроводов за счет автоматического непрерывного контроля большого количества параметров, влияющих на взрывопожаробезопасность, оперативного выявления причин возникновения нештатных ситуаций с оповещением работников о незамедлительной приостановке ремонтных (огневых) работ и выводе людей из опасной зоны до устранения причин возникновения аварийной ситуации, при этом данное решение не позволяет контролировать смещение временного герметизирующего устройства процессе производства огневых работ. Система контроля безопасности при производстве ремонтных (огневых) работ на объектах магистральных трубопроводов (патент RU 2484361, опубликован 10.06.2013, по п. 2), состоящая из взрывозащищенных датчиков загазованности по природному газу, приборов замера давления, светозвукового оповещателя, которая дополнительно снабжена беспроводными взрывозащищенными датчиками непрерывного контроля загазованности по тяжелым углеводородным газам и кислороду, в качестве приборов замера давления используют датчики непрерывного измерения давления, при этом система обеспечена программным обеспечением контроля параметров, влияющих на взрывопожароопасность ремонтных (огневых) работ, в котором устанавливают пороговые значения по объемной доле концентрации газов (0,5% и не более 1% для СН4, не более 0,1% для C3H8), как во внутритрубном пространстве ремонтного магистрального трубопровода, так и в месте непосредственного проведения ремонтных (огневых) работ, по содержанию кислорода (О2) в газовоздушной смеси не более 2% при вытеснении ее из магистрального трубопровода после ремонта, величинам рабочих давлений во внутренних и внешних проходных временно герметизирующих устройствах расположенных внутри ремонтного магистрального трубопровода, избыточного давления 100-500 Па (10-50 мм в.ст.) в отключенном ремонтном магистральном трубопроводе в период вырезки и заварки технологических отверстий и избыточных давлений между внешними проходными временно герметизирующими устройствами и отключающей запорной арматурой на ремонтном магистральном трубопроводе со всех сторон от места проведения ремонтных (огневых) работ, передачу данных от беспроводных взрывозащищенных датчиков осуществляют в самоорганизующейся беспроводной сети по протоколу WirelessHART, к которой через шлюз подключен промышленный ноутбук с программным обеспечением для мониторинга и управления ремонтными (огневыми) работами, а при получении информации о превышении пороговых значений указанных параметров, для включения беспроводных светозвуковых оповещателей в рабочей зоне ремонтных (огневых) работ. Используемые в системе беспроводные взрывозащищенные датчики непрерывного контроля загазованности установлены в каждом отверстии с помощью искробезопасных струбцин. Искробезопасные струбцины обеспечивают установку датчиков загазованности только на краю технологического отверстия, где пары газа свободно улетучиваются, смешиваются с окружающим воздухом, что снижает качество контроля загазованности, не позволяют установить датчики загазованности в труднодоступных местах, кроме того, конструктивные части струбцины, обращенные наружу относительно края трубы, например, вращающаяся рукоятка струбцины, могут повредить оболочку временного герметизирующего устройства при введении его в полость трубопровода, что в совокупности снижает взрывопожаробезопасность при проведении ремонтных работ на магистральном трубопроводе.

Известна установка для накачивания и автоматического поддержания давления во временном герметизирующем устройстве (патент RU 217187, опубликован 22.03.2023) состоит из стойки, на которой произведен монтаж электроконтактного манометра, подающего сигнал на электромагнитный клапан для его открытия или закрытия, шаровых кранов, предохранительного клапана, манометра на входе, источника питания с электрической схемой. Установка производит автоматическую подкачку временного герметизирующего устройства (далее - ВГУ) по мере снижения давления в самом ВГУ, а предохранительный клапан предотвращает перекачивание ВГУ, но возможное смещение ВГУ в полости магистрального трубопровода не контролируется.

Известна система контроля безопасности на объектах магистральных газопроводов (патент RU 2745128, опубликован 22.03.2021), состоящая из датчиков загазованности по природному газу, тяжелым углеводородным газам и кислороду, приборов замера давления, световых и звуковых оповещателей, персонального компьютера с установленным программным обеспечением для мониторинга параметров безопасности и технологических устройств в зоне работ, влияющих на взрывопожароопасность, и предупреждающая о наступлении опасной/предаварийной ситуации посредством включения световых и звуковых оповещателей, при этом система имеет модульную структуру, предусматривающую подключение датчиков контроля параметров безопасности через унифицированные блоки сопряжения, обеспечивающие подключение датчиков по беспроводному каналу, а также индивидуальные носимые блоки, идентифицирующие работников с помощью устройств персонифицированного доступа с электронным чипом, при этом носимые блоки снабжены трекерами спутниковой системы навигации, также в систему входят средства индивидуальной защиты работников, снабженные чипами. Дополнительно в рабочей зоне ремонтных работ установлен датчик линейного перемещения, реагирующий на смещение временного герметизирующих устройств. Указанные датчики линейного перемещения ВГУ (энкодеры) 3 установлены на поверхности трубопровода, т.е. отсутствует прямое взаимодействие с ВГУ, следовательно, регистрация смещения ВГУ в полости трубопровода может быть неточной, например, с запаздыванием или наоборот приводит к ложным срабатываниям. Кроме того, в описании указано, что беспроводные взрывозащищенные датчики загазованности по метану, пропану и кислороду по одному установлены известным способом на поверхности магистрального газопровода с одной и другой стороны от места проведения работ для контроля загазованности в рабочем пространстве, т.е. таким образом, как описано в патенте RU 2484361. Следовательно, недостаток аналогичный: искробезопасные струбцины обеспечивают установку датчиков загазованности только на краю технологического отверстия, где пары газа свободно улетучиваются, смешиваются с окружающим воздухом, что снижает качество контроля загазованности, кроме того, конструктивные части струбцины, обращенные наружу относительно края трубы, могут повредить оболочку временного герметизирующего устройства при введении его в полость трубопровода, что в совокупности снижает взрывопожаробезопасность при проведении ремонтных работ на магистральном трубопроводе.

Техническая проблема заключается в отсутствии технических средств, осуществляющих непосредственный контроль смещения временного герметизирующего устройства в полости трубопровода и установке датчиков загазованности в требуемом месте ремонтных работ, обеспечивая оперативность монтажа/демонтажа и снижая риска повреждения оболочки временного герметизирующего устройства.

Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, обеспечивающих повышение взрывопожаробезопасности при проведении ремонтных (огневых) работ на магистральных трубопроводах за счет непосредственного контроля смещения временного герметизирующего устройства в полости трубопровода и установки датчиков загазованности посредством магнитных прижимов в требуемом местоположении для непрерывного контроля загазованности воздуха рабочей зоны.

Технический результат обеспечивает система контроля смещения временного герметизирующего устройства, содержащая штангу, снабженную резиновым переходником с кольцевым наконечником для соединения со входным штуцером временного герметизирующего устройства, при этом штанга установлена в направляющей трубке с возможностью перемещения, а на направляющей трубке жестко закреплена опорная пластина, на которой установлен концевой выключатель с актуатором, свободно расположенным на ползунке, закрепленном на штанге и соединенном с опорной пластиной посредством пружины, при этом концевой выключатель электрически соединен с устройством сигнализации, который связан с датчиком загазованности, установленным посредством магнитного прижима. Целесообразно, чтобы устройство сигнализации системы было снабжено независимым источником питания или подключено к внешнему источнику питания.

Целесообразно, чтобы датчик загазованности был установлен посредством магнитного прижима внутри полости трубопровода на заданном расстоянии от края технологического отверстия или на краю технологического отверстия.

Целесообразно, чтобы датчик загазованности был подключен к устройству сигнализации беспроводной связью или электрическим кабелем.

Целесообразно, чтобы устройство сигнализации было соединено электрическим кабелем с электронным электроконтактным манометром.

Предложенная система обеспечивает способ контроля смещения временного герметизирующего устройства, при котором временное герметизирующее устройство, помещенное в полость трубопровода через технологическое отверстие, соединяют с системой, содержащей штангу, снабженную резиновым переходником с кольцевым наконечником, установленную в направляющую трубку с жестко закрепленной на ней опорной пластиной, на которой установлен концевой выключатель с актуатором, свободно расположенный на ползунке, закрепленном на штанге и соединенном с опорной пластиной посредством пружины, а концевой выключатель электрически соединен с устройством сигнализации, который связан с датчиком загазованности, установленным в полости трубопровода посредством магнитного прижима, непрерывно контролируют концентрацию паров газов посредством датчика загазованности, закрепленного с помощью магнитного прижима, который соединен с устройством сигнализации, нагнетают сжатый газ для создания рабочего давления во временном герметизирующем устройстве, при этом, в случае смещения временного герметизирующего устройства, штанга внутри направляющей трубки сдвигается относительно опорной пластины, соединенной с ползунком пружиной, а актуатор концевого выключателя, линейно перемещаясь, сходит с ползунка, приводя к срабатыванию концевого выключателя, сигнал от которого по электрическому кабелю поступает на устройство сигнализации.

Предложенное изобретение поясняют фигуры:

фиг. 1 - общая схема подключения;

фиг. 2 - соединение резинового переходника с кольцевым наконечником со штуцером, вид с торца относительно временного герметизирующего устройства;

фиг. 3 - схема системы контроля смещения, лицевая сторона;

фиг. 4 - схема системы контроля смещения, обратная сторона.

Временное герметизирующее устройство 1 (фиг. 1, 2) с входным штуцером 2, помещенное в трубопровод 3 через технологическое отверстие 4, соединено гибким шлангом 5 через систему шаровых кранов 6 и электронный электроконтактный манометр 7 с источником избыточного давления (компрессор, баллон сжатого воздуха и т.д.) 8 и с системой контроля смещения, содержащей штангу 9, один конец которой снабжен резиновым переходником 10 с кольцевым наконечником 11 для соединения с входным штуцером 2 временного герметизирующего устройства 1. Штанга 9 аксиально установлена в направляющей трубке 12 с возможностью перемещения в ней. На направляющей трубке 12 (фиг. 1, 3, 4) жестко закреплена опорная пластина 13, на которой установлен концевой выключатель 14 с актуатором. На штанге 9 установлен ползунок 15 с возможностью линейного перемещения по штанге 9 и закрепления его на штанге 9 крепежным винтом (на фиг. 1-4 не показан). Ползунок 15 соединен пружиной 16 (фиг. 1, 4) с опорной пластиной 13, а актуатор концевого выключателя 14 свободно установлен на ползунке 15 с возможностью линейного перемещения. Концевой выключатель 14 электрическим кабелем 17 соединен с устройством сигнализации (звукового и светового оповещения) 18, снабженный независимым источником питания, например, аккумуляторной батареей или подключенный к внешнему источнику питания 19. Датчик загазованности 20 (фиг. 1) посредством магнитного прижима 21 установлен внутри полости трубопровода 3 на требуемом расстоянии от края технологического отверстия 4, или непосредственно на краю технологического отверстия 4, или ином требуемом месте рабочей зоны для непрерывного контроля загазованности воздуха при условии наличия поверхности, обладающей магнитными свойствами, что обеспечивает расширение возможности установки датчика загазованности 20 по сравнению с искробезопасной струбциной аналога, обеспечивает оперативность монтажа/демонтажа, а также снижает вероятность повреждения оболочки временного герметизирующего устройства 1. Для контроля загазованности рабочей зоны при проведении ремонтных работ на магистральном трубопроводе 3 может быть установлено более одного датчика загазованности 20, который по беспроводной связи или электрическим кабелем 22 подключен к устройству сигнализации 18.

Устройство сигнализации 18 соединено электрическим кабелем 23 с электронным электроконтактным манометром 7 для оповещения в случае превышения или снижения от заданных параметров давления во временном герметизирующем устройстве 1.

Система реализует способ следующим образом.

Временное герметизирующее устройство 1 (фиг. 1, 2) с входным штуцером 2 помещают в трубопровод 3 через технологическое отверстие 4. Предложенную систему контроля смещения соединяют с временным герметизирующим устройством 1. Для этого конец штанги 9, снабженный резиновым переходником 10 с кольцевым наконечником 11, насаживают на штуцер 2 временного герметизирующего устройства 1, обеспечивая их соединение и непосредственное взаимодействие. Затем штангу 9 вставляют в направляющую трубку 12 (фиг. 1, 3,4), на которой жестко закреплена опорная пластина 13, и направляющую трубку 12 неподвижно закрепляют на технологическом отверстии 4 трубопровода 3. Актуатор концевого выключателя 14, закрепленного на опорной пластине 13, свободно устанавливают на ползунке 15 с возможностью линейного перемещения по штанге 9, обеспечивая реагирование на смещение. Датчик загазованности 20 закрепляют с помощью магнитного прижима 21 внутри полости трубопровода 3 на заданном расстоянии от края технологического отверстия 4, или непосредственно на краю технологического отверстия 4, или ином требуемом месте рабочей зоны и непрерывно контролирует концентрацию паров газов, использование магнитного прижима 21 позволяет оперативно установить датчик загазованности 20 в труднодоступных местах или неудобных для закрепления с помощью известных искробезопасных струбцин, что улучшает качество контроля загазованности и соответственно повышает взрывопожаробезопасность при проведении ремонтных работ на магистральных трубопроводах. При необходимости в рабочей зоне при проведении ремонтных работ на магистральном трубопроводе 3 дополнительно устанавливают датчики загазованности 20 с помощью магнитного прижима 21.

От источника избыточного давления 8 (фиг. 1) через открытую систему шаровых кранов 6 по гибкому шлангу 5 нагнетают сжатый газ (воздух) для создания рабочего давления во временном герметизирующем устройстве 1. Достижение рабочего давления контролируют электронным электроконтактным манометром 7.

В случае смещения временного герметизирующего устройства 1 штанга 9 внутри направляющей трубки 12 сдвигается относительно опорной пластины 13, соединенной с ползунком 15 пружиной 16 (фиг. 1, 4), а актуатор концевого выключателя 14, линейно перемещаясь, сходит с ползунка 15, приводя к срабатыванию концевого выключателя 14, сигнал от которого по электрическому кабелю 17 поступает на устройство сигнализации 18. Так, например, если в процессе производства огневых работ происходит смещение временного герметизирующего устройства 1 в сторону технологического отверстия 4, то штанга 9 за счет того, что она закреплена резиновым переходником 10 с кольцевым наконечником 11 на штуцере 2 временного герметизирующего устройства 1 движется наружу. Вместе со штангой 9 движется ползунок 15, растягивая при этом пружину 16, соединяющую с опорную пластину 13, и актуатор концевого выключателя 14 линейно перемещаясь сходит (соскальзывает) с ползунка 15, что приводит к срабатыванию концевого выключателя 14, и сигнал по электрическому кабелю 17 поступает на устройство сигнализации 18, который звуковым и световым сигналами оповещает о смещении временного герметизирующего устройства 1. Руководитель ремонтных (огневых) работ останавливает работы для выяснения причины смещения временного герметизирующего устройства 1. Если в процессе производства огневых работ происходит смещение временного герметизирующего устройства 1 глубже внутрь трубопровода 3, то штанга 9 за счет того, что она закреплена резиновым переходником 10 с кольцевым наконечником на 11 на штуцере 2 временного-герметизирующего устройства 1 движется вглубь трубопровода. Вместе со штангой 9 начинает движение ползунок 15, сжимая при этом пружину 16, соединяющую с опорную пластину 13, и актуатор концевого выключателя 14, линейно перемещаясь, сходит (соскальзывает) с ползунка 15, что приводит к срабатыванию концевого выключателя 14, и сигнал по электрическому кабелю 17 поступает на устройство сигнализации 18, который звуковым и световым сигналами оповещает о смещении временного герметизирующего устройства 1. Руководитель ремонтных (огневых) работ останавливает работы для выяснения причины смещения временного герметизирующего устройства 1.

После достижения рабочего давления во временном герметизирующем устройстве 1 шаровые краны 6 закрывают, прекращают подачу сжатого газа (воздуха) от источника избыточного давления 8 и контролируют стабильность рабочего давления во временном герметизирующем устройстве 1 посредством электронного электроконтактного манометра 7. При снижении давления во временном герметизирующем устройстве 1 электроконтактный манометр 7, посредством электрического кабеля 23 подает сигнал на устройство сигнализации 18, которое световым и звуковым сигналом оповещает персонал, участвующий в огневых работах об отклонении давления во временном герметизирующем устройстве 1 от нормы.

Т.о. благодаря тому, что система контроля смещения непосредственно (напрямую) соединена с временным герметизирующим устройством, содержит концевой выключатель с актуатором, реагирующий на смещение и связанный с устройством сигнализации, происходит оперативное оповещение о смещении временного герметизирующего устройства, а также система содержит датчик загазованности, установленный посредством магнитного прижима, позволяющий устанавливать его в требуемом местоположении для непрерывного контроля загазованности воздуха рабочей зоны, она расширяет арсенал технических средств, обеспечивающих повышение взрывопожаробезопасности при проведении ремонтных (огневых) работ на магистральных трубопроводах.

Изобретение относится к системе обеспечения взрывопожаробезопасности при проведении ремонтных работ на магистральных трубопроводах. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства содержит штангу, снабженную резиновым переходником с кольцевым наконечником для соединения с входным штуцером временного герметизирующего устройства, при этом штанга установлена в направляющей трубке с возможностью перемещения, а на направляющей трубке жестко закреплена опорная пластина, на которой установлен концевой выключатель с актуатором, свободно расположенным на ползунке, закрепленном на штанге и соединенном с опорной пластиной посредством пружины, при этом концевой выключатель электрически соединен с устройством сигнализации, который связан с датчиком загазованности, установленным посредством магнитного прижима. В случае смещения временного герметизирующего устройства штанга внутри направляющей трубки сдвигается относительно опорной пластины, связанной с ползунком пружиной, а актуатор концевого выключателя, линейно перемещаясь, сходит с ползунка, приводя к срабатыванию концевого выключателя, сигнал от которого по электрическому кабелю поступает на устройство сигнализации. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, обеспечивающих повышение взрывопожаробезопасности при проведении ремонтных работ на магистральных трубопроводах. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства, содержащая штангу, снабженную резиновым переходником с кольцевым наконечником для соединения с входным штуцером временного герметизирующего устройства, при этом штанга установлена в направляющей трубке с возможностью перемещения, а на направляющей трубке жестко закреплена опорная пластина, на которой установлен концевой выключатель с актуатором, свободно расположенным на ползунке, закрепленном на штанге и соединенном с опорной пластиной посредством пружины, при этом концевой выключатель электрически соединен с устройством сигнализации, который связан с датчиком загазованности, установленным посредством магнитного прижима.

2. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что устройство сигнализации снабжено независимым источником питания.

3. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что устройство сигнализации подключено к внешнему источнику питания.

4. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что датчик загазованности установлен посредством магнитного прижима внутри полости трубопровода на заданном расстоянии от края технологического отверстия.

5. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что датчик загазованности установлен посредством магнитного прижима на краю технологического отверстия.

6. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что датчик загазованности подключен к устройству сигнализации беспроводной связью.

7. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что датчик загазованности подключен к устройству сигнализации электрическим кабелем.

8. Система контроля смещения временного герметизирующего устройства по п. 1, отличающаяся тем, что устройство сигнализации соединено электрическим кабелем с электронным электроконтактным манометром.

9. Способ контроля смещения временного герметизирующего устройства, при котором временное герметизирующее устройство, помещенное в полость трубопровода через технологическое отверстие, соединяют с системой, содержащей штангу, снабженную резиновым переходником с кольцевым наконечником, установленную в направляющую трубку с жестко закрепленной на ней опорной пластиной, на которой установлен концевой выключатель с актуатором, свободно расположенный на ползунке, закрепленном на штанге и соединенном с опорной пластиной посредством пружины, а концевой выключатель электрически соединен с устройством сигнализации, который связан с датчиком загазованности, установленным в полости трубопровода посредством магнитного прижима, непрерывно контролируют концентрацию паров газов посредством датчика загазованности, закрепленного с помощью магнитного прижима, который соединен с устройством сигнализации, нагнетают сжатый газ для создания рабочего давления во временном герметизирующем устройстве, при этом, в случае смещения временного герметизирующего устройства, штанга внутри направляющей трубки сдвигается относительно опорной пластины, соединенной с ползунком пружиной, а актуатор концевого выключателя, линейно перемещаясь, сходит с ползунка, приводя к срабатыванию концевого выключателя, сигнал от которого по электрическому кабелю поступает на устройство сигнализации.