Система контроля технического состояния трубопроводной арматуры кранового узла Российский патент 2025 года по МПК F17D5/00 G01N29/04 F16K31/12 G01M3/24 

Изобретение относится к области контроля технического состояния трубопроводной арматуры (далее - ТПА), а также к исполнительным механизмам, которыми оснащается ТПА.

Наиболее близким аналогом по большинству совпадающих существенных признаков к заявляемому объекту является система «СМАРТ-Мониторинг» для дистанционного контроля состояния запорной арматуры (ЗА) магистральных газопроводов (Пат. 2752449 Российская Федерация, МПК F17D 5/02, F16K 31/12, G01M 3/24. Система «СМАРТ-Мониторинг» для дистанционного контроля состояния запорной арматуры магистральных газопроводов / Р.Е. Галинский, Г.Ю. Мельников, И.П. Китаев, Р.С. Чернявский, И.Д. Гаврилов, Э.Ш. Джураев, - №2021117177; заявл. 12.06.2021; опубл. 28.07.2021; бюл. №22), которая включает в себя контрольный пункт (КП), снабженный компьютером, выполненным с возможностью цветного мнемонического отображения информации о состоянии ЗА магистрального газопровода, соединенный каналами связи, по меньшей мере, с одной подсистемой, включающей один блок контрольно-измерительных приборов (КИП) и соединенный с ним блок обработки сигналов (БОС), выполненный с возможностью приема, регистрации, обработки сигналов с КИП, включая сравнение измеренных параметров с рассчитываемыми и/или внесенными в его память пороговыми значениями, и передачи в КП. При этом блок КИП включает, по меньшей мере, два датчика давления импульсного газа, выполненные с возможностью измерения величины давления импульсного газа при открытии или закрытии затвора ЗА, акустический датчик, выполненный с возможностью контроля герметичности затвора и/или штока привода управления затвором, датчик загазованности, предназначенный для контроля утечек газа через корпусные разъемы ЗА, по меньшей мере, два датчика расхода высоковязкого материала, используемого для обеспечения герметичности уплотнения затвора ЗА. БОС выполнен с возможностью определения по измеренной величине давления импульсного газа следующих параметров: положения затвора, количества перестановок затвора за единицу времени, времени прохождения затвора от положения «открыто» до положения «закрыто» или скорости перестановки затвора; величины крутящего момента, требуемого для перестановки затвора.

К недостаткам аналога относится отсутствие возможности фиксации следующих параметров: наличия воды и механических примесей в демпферной жидкости гидравлической системы привода, наличия влаги в колонне удлинителе кранов подземной установки, уровня вибрации и прохождения внутритрубных устройств.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является расширение арсенала технических средств диагностики технического состояния ТПА за счет достижения нового технического результата - расширение диагностируемых параметров одним переносным устройством, использование которого позволяет получить более полную информацию о техническом состоянии ТПА и тем самым повысить надежность и безопасность эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что система контроля технического состояния ТПА содержит:

- малогабаритный датчик давления с выходным цифровым сигналом стандарта RS-485, измеряющий давление управляющего газа с последующим сравнением с эталонными значениями в блоке обработки сигналов. При отклонении от значений формируется предупредительный сигнал о том, что требуется диагностика или обслуживание.

- «смарт-фитинг» СФ-0,1 с быстроразъемным соединением типа «Hamlet», позволяющий контролировать расход и количество поступающих в систему уплотнения затвора ТПА смазочных материалов посредством ротационных датчиков объемного действия. Полученные данные используются для осуществления контроля за полнотой и своевременностью проведения технического обслуживания;

- переносной акустический датчик позволяет определить количественный переток газа через затвор крана (нарушение герметичности, цифровая индикация до 3 м³/мин);

- датчик контроля прохождения внутритрубных устройств (сигнал);

- датчик наличия воды в демпферной жидкости гидравлической системы привода. При наличии воды в демпферной жидкости формируется предупредительный сигнал;

- датчик наличия механических примесей в гидравлической системе привода ТПА, датчики позволяют определить наличие влаги в колонне удлинителе шпинделя кранов подземной установки (предупредительная и аварийная сигнализация);

- пьезоэлектрический датчик позволяет контролировать вибрацию на ТПА при воздействии сил от пульсирующего потока газа в трубопроводной обвязке кранового узла;

- датчик наличия метана позволяет определить загазованность в рабочей зоне в процентах относительно нижнего концентрационного предела взрываемости по метану.

Изобретение оформлено в корпусе в виде кейса, внутри которого закреплены все составляющие комплекса.

Система контроля технического состояния ТПА обеспечивает фиксацию, анализ соответствия с требованиями НТД, руководства по эксплуатации ТПА и сохранение следующей информации:

- цифровой адрес объекта;

- крутящий момент, развиваемый приводом при перестановке затвора, по величине давления импульсного газа на «открытие»/«закрытие»;

- время перестановки затвора ТПА от приводного устройства;

- количество поданной уплотнительной пасты/смазки через каждый смарт-фитинг;

- наличия воды в демпферной жидкости гидравлической системы привода;

- наличия механических примесей в демпферной жидкости гидравлической системы привода;

- оценка наличия/отсутствия влаги в колонне удлинителя шпинделя кранов подземной установки;

- контроль прохождения внутритрубных устройств при проведении ВТД;

- уровень вибрации;

- контроль содержания метана в рабочей зоне.

Система контроля технического состояния ТПА функционирует на объектах в краткосрочном режиме работы при проведении мероприятий, обязательных при регламентном обслуживании ТО-2 и TP ТПА. Реализован принудительный режим реализации сервисных функций для настройки и переключений режимов работы система контроля технического состояния ТПА.

Непрерывно функционируют следующие датчики:

- дистанционный датчик наличия метана;

- переносной акустический датчик количественного перетока газа через затвор крана;

- датчики наличия воды в демпферной жидкости гидравлической системы привода с передачей в БОС;

- датчики наличия влаги в колонне удлинителя шпинделя трубопроводной арматуры подземного исполнения с передачей в БОС.

Программное обеспечение системы контроля технического состояния ТПА обеспечивает связь с первичными датчиками несколькими способами.

Передача информации из накопителя системы контроля технического состояния ТПА в систему верхнего уровня осуществляется по регламенту, который учитывает требования информационной безопасности (например, с помощью зарегистрированного в установленном порядке внешнего съемного накопителя информации).

Система контроля технического состояния ТПА обеспечивает взаимодействие с первичными преобразователями по следующим типам сигналов:

- постоянный ток с пределами измерений 4-20 мА;

- постоянное напряжение с пределами измерений 0-120 мВ, от -10 - +10 В, 0-100 В, 0-5 В;

- дискретные сигналы, формируемые замыкающими контактами реле («Сухие контакты») или управляемыми переходами полупроводниковых ключей (0,2-10 кОм);

- импульсные сигналы с частотой импульсов до 500 Гц;

- цифровые по интерфейсам RS232, RS485, Enternet с использованием протоколов ModBas RTU, HART и других интерфейсов и протоколов.

Программные средства системы контроля технического состояния ТПА позволяют настраивать параметры связи (адреса, скорости и др.), а также формировать отчеты.

Информация с первичных преобразователей передается в накопитель информации системы контроля технического состояния ТПА.

Система контроля технического состояния ТПА интегрирует параметры контроля технического состояния ТПА, проведенного обслуживания и устранение выявленных отклонений от установленных значений (по характеристикам критериев технического состояния ТПА) в базу данных информационной системы.

Система контроля технического состояния ТПА имеет встроенные средства тестирования и самодиагностики, позволяющие диагностировать неисправности электропитания, используемых технических средств. Результаты выводятся на экран. Система контроля технического состояния ТПА автоматически перезагружаться при его «зависании» с фиксацией в журнале событий.

Такой комплекс измеряемых параметров позволяет произвести высокоточный контроль технического состояния ТПА, прогнозировать критические режимы эксплуатации, проводить своевременное техническое обслуживание, ремонт с контролем расходных материалов, что повышает надежность и безопасность эксплуатации ТПА.

Изобретение относится к области контроля технического состояния трубопроводной арматуры ТПА), а также к исполнительным механизмам, которыми оснащается ТПА. Технический результат – расширение диагностируемых параметров одним переносным устройством, использование которого позволяет получить более полную информацию о техническом состоянии ТПА и тем самым повысить надежность и безопасность эксплуатации. Система контроля технического состояния трубопроводной арматуры (ТПА) кранового узла, позволяющая фиксировать основные параметры работы – крутящий момент, герметичность запорного органа, загазованность на крановом узле, фиксацию прохождения внутритрубных устройств при проведении ВТД, замер вибрации, производить анализ демпферной жидкости и определять наличие влаги в колонне удлинителе ТПА одним устройством, и получать полную информацию о техническом состоянии ТПА, и тем самым повысить безопасность эксплуатации. Система состоит из малогабаритного датчика давления, смарт-фитинга, переносного акустического датчика количественного перетока газа через затвор крана, датчика контроля прохождения внутритрубных устройств, датчика наличия воды в демпферной жидкости гидравлической системы привода, датчика наличия механических примесей в гидравлической системе привода ТПА, портативной системы наличия влаги в колонне удлинителе шпинделя кранов подземной установки, пьезоэлектрического датчика, датчика наличия метана и портативного блока контроля с блоком обработки сигналов и преобразователем акустических сигналов, с выводом информации на переносное устройство.

Система контроля технического состояния трубопроводной арматуры (ТПА) кранового узла, содержащая корпус, выполненный в виде кейса, в котором закреплены малогабаритный датчик давления с выходным цифровым сигналом стандарта RS-485, измеряющий давление управляющего газа с последующим сравнением с эталонными значениями в блоке обработки сигналов, «смарт-фитинг» СФ-0,1 с быстроразъемным соединением типа «Hamlet», позволяющий контролировать расход и количество поступающих в систему уплотнения затвора ТПА смазочных материалов посредством ротационных датчиков объемного действия, переносной акустический датчик позволяет определить количественный переток газа через затвор крана, датчик контроля прохождения внутритрубных устройств, датчик наличия воды в демпферной жидкости гидравлической системы привода, датчик наличия механических примесей в гидравлической системе привода ТПА, позволяющие определить наличие влаги в колонне удлинителе шпинделя кранов подземной установки, пьезоэлектрический датчик позволяющий контролировать вибрацию на ТПА при воздействии сил от пульсирующего потока газа в трубопроводной обвязке кранового узла, датчик наличия метана, который позволяет определить загазованность в рабочей зоне в процентах относительно нижнего концентрационного предела взрываемости по метану.