Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность Советский патент 1986 года по МПК G01M3/26 

.

Изобретение отно сится к испытательной технике и может быть использовано при испытаниях на прочность и герметичность магистральных газопроводов, нефтепроводов и конденсато- проводов.

Цель изобретения - повышение производительности испытаний путем обеспечения быстрого и эффективного охлаждения циркулирующего потока контрольного газа и одновременного создания заданного давления, а также .повышение точности путем обеспечения поддержания постоянной и равномерной температуры трубопровода во время испытаний.

На чертеже изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит газодувку I, нагнетательньй компрессор 2, вход которого соединен с атмосферой, а выход - с выходом газодувки 1 и выходом насоса 3 для подачи жидкого криоагента. Вход насоса 3 соединен с емкостью 4, содержащей заданное количество жидкого криоагента. Емкость 4 совместно с насосом 3 образуют систему подачи жидкого криоагента. Выход насоса 3 посредством трубы 5 и заслонки 6 соединен также с входом испытуемого участка трубопровода 7. Выход трубопровода 7 посредством трубы 8 и заслонки 9 соединен с входом газодувки 1. Все указанные элементы образуют замкнутый контур. Устройство содержит также трубу 10, которая через заслонку 1 1 соединяет выход насоса 3 с выходом трубопровода 7, и трубу 12, соединяющую через заслонку 13 вход газодувки с входом трубопровода

7,Устройство содержит также термометры, расположенные в точках А, Б,

8,причем точки А и Б расположены н концах трубопровода 7, а точка В в его центре. Все соединения элементов устройства выполнены фланцевыми герметичными. Устройство может содержать также дополнительную емкост

Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность реализуется следующим образом.

Пример 1. Испытываемый трубопровод 7 соединяют с трубами 5 и образуя замкнутьш контур. Соединени трубопровода 7 с трубами 5 и 8 выполняют герметичн1,1ми, фланцевыми.

26099

Затем одновременно вкJroчaют газодувку I, нагнетательный компрессор 2 и насос 3 для подачи жидкого криоагента. Газодувка 1 обеспечивает цир5 куляцию контрольного газа (например, воздуха) по замкнутому контуру. При этом газ, выходящий из испытьгеаемо- го трубопровода 7, смешивается с газом, поступающим в циркулирующий

10 поток из нагнетательного компрессора 2, и при этом перемешивании происходит предварительное захолажива- ние газа, поступающего из атмосферы. Эта смесь поступает к насосу 3 для

JS подачи жидкого криоагента, выход которого устроен таким образом,что позволяет подавать криоагент в мелкодисперсном состоянии (например, установлена центробежная форсунка).

20 Такая подача жидкого криоагента позволяет существенно увеличить площадь контакта охлаждающей жидкости и охлаждаемого газа, в результате чего жидкий криоагент, поступаю25 Щий в циркулирующий поток газа,

полностью испаряется, охлаждая его, и в испытываемыйтрубопровод 7 поступает только однофазная газовая среда..

30

Поток газа, поступающий в испытываемый трубопровод 7, циркулируя в одном направлении, неравномерно охлаждает его. Входной участок охлаждается более интенсивно из-за большей разницы температур между стенкой трубопровода 7 и охлаждающим газом. Величина разности температур по длине трубопровода 7 зависит от расхода охлаждающего газа и дли-. ны I трубопровода 7. Например, при длине м и расходе Q газа, равном 0,3 см /с, разность температур достигает величиныДГ. 15-20°. Для уменьшения этой разности производят реверс, т.е. меняют направление циркулирующего потока охлаждающего газа, переключая заслонки 6, 9, II и 13 таким образом, что входной участок трубопровода 7 ста- новится выходным, а выходной - входным. При этом контроичируют температуру входного участка трубопровода 7 (т.е. в точке А) и при достижении температуры заданной величины SJ производят реверс потока газа. Для доведения разности температур At до минимальной величины .; Лг 1° ) и при указанньгх параметрах достаточно

40

45

произвести три реверса. Реверс можно производить и в процессе выхода на заданный режим (т.е. во время работы основного оборудования). При выходе на заданный режим испытаний, т.е. при достижении заданной температуры трубопровода 7 и создаваемого в нем давления, прекращают подачу газа и криогенной жидкости и устраняют циркуляцию потока газа. После этого герметично закрывают концы трубопровода 7 и устраняют замкнутый контур.

Производительность оборудования зависит от требуемых конечных значений температуры, давления и коэффициента теплоотдачи от трубопровода к окружающей среде. Например, при температуре окружающей среды Т 300 К, конечной температуре трубопровода , коэффициенте теплоотдачи к воздуху о1 1 Вт/м К, диаметре трубопровода d,42 м, толщине стенки v- 0,022 м, длине м конечном давлении бар и времени охлаждения t 12 ч необходимо ввести жидкого криоагента (например азота 0,59 кг/с, газа (например, воздуха из компрессора) 0,55 кг/с

(42 м /мин). При тех же параметрах, но при .коэффициенте теплоотдачи oL 58 , необходимо жидкого азота 1 кг/с и воздуха 0,22 кг/с

(17,2 ),

П р и м е р 2. Сначала нагнетают в контур газ (посредство компрессора 2) до создания в трубопроводе 7 давления, величина которого определяется коэффициентом ci теплоотдачи испытываемого трубопровода во внешнюю среду, например, прио(5 величина этого давления Р составляет Р 50 бар, а прио 1 Вт/м к Р 80 бар. При достижении указанного давления прекращают.нагнетание газа (отключают компрессор 2)обеспечивают .циркуляцию потока газа по замкнутому контуру и вводят жидкий крио- агент (например, азот). Происходит захолаживание трубопровода 7 с одновременным повышением давления за счет испаряющегося криоагента, охлаждающего поток газа. В течение всго времени захолаживания контролируют температуру на входе (точка А) и на выходе (точка Б) трубопровода. При достижении температуры трубопровода в точке А заданного значения

осуществляют реверс потока газа. При необходимости реверс повторяют несколько раз. При одинаковом времени выхода на заданньй режим испыта- НИИ предлагаемьвЧ способ позволяет

сократить расход жидкого криоагента, поскольку сокращается время, в течение которого криоагент расходуется на компенсацию внешних теплопритоков. При этом компрессор 2 работает более короткое время, но его производительность должна быть при этом вьше, ч.ем в первом случае, поскольку расход жидкого криоагента меньше,

следовательно, он обеспечивает меньший рост давления за счет испарения.

П р и м е р 3 . Дополнительную емкость заполняют жидким криоаген- том из емкости 4, а затем обеспечивают циркуляцию потока газа по замкнутому контуру. Газ, циркулирующий по замкнутому контуру, охлаждается путем барботирования его потока через

жидкий криоагент, находящийся в дополнительной емкости, и охлаждает испытываемьй трубопровод 7. При необходимости в дополнительную емкость добавляют жидкий криоагент. При достижении в начале трубопровода 7 (точка А) заданного значения температуры производят реверс потока газа для выравнивания температур по длине трубопровода 7. Как только температура трубопровода 7 по его длине

выравнивается и достигает заданной величины, прекращают барботаж и начинают нагнетать газ в циркулирующий поток, а также вводить в него жидкий криоагент в мелкодисперсном состоянии. Причем расход Q жидкого криоагента устанавливают равным количеству, необходимому для компенсации внещних теплопритоков.к трубопроводу 7 и захолаживания газа, нагнетаемого компрессором 2. При создании в трубопроводе 7 заданного значения давления прекращают нагнетать газ и вводить жидкий криоагент. После этого трубопровод 7 готов к испытаниям,

которые во всех трех примерах осуществляют одинаково.

По сравнению с первым примером этот способ позволяет сократить вре- мя работы нагнетательного компрессора 2 и при одинаковом расходе жидкого криоагента, а по сравнению с вторым примером - уменьшить произво

дительность его за счет увеличения расхода жидкого криоагеита.

Применение способа позволяет сократить время выхода на заданный режим испытаний за счет одновременного охлаждения-трубопровода и создания в нем давления. В результате зтого также сокращается время работы нагнетательного компрессора, поскольку испарившийся в Циркулирующем потоке газа жидкий криоагент обеспечивает дополнительное к нагнетаемому компрессором повышение давления в трубопроводе до заданного уровня, охлаждая при этом трубопровод до заданной температуры.

Введение жидкого криоагента непосредственно в циркулирующий поток, проходящий через трубопровод, позволяет проводить испытания трубопроводов в любых внешних условиях.

Введение криоагента в мелкодисперсном состоянии в циркулирующий поток позволяет достичь наиболее эффективного захолаживания его, поскольку обеспечивается непосредственный контакт охлаждаемого потока газа и охлаждающей жидкости и существенно возрастает площадь их контакта без увеличения внешних габаритов и без привлечения теплообменников большой площади.

Кроме того, контакт охлаждающего жидкого криоагента с охлаждаемым потоком газа обеспечивает испарение жидкого криоагента и в силу этого происходит дополнительное повышение давления газа в трубопроводе.

Кроме того,осуществление реверсирования потока газа в процессе охлаждения трубопровода и создание в нем давления обеспечивает выравнивание температур по длине трубопровода без увеличения общего времени подготовки трубопровода к испытаниям.

Формула изобретения

1.Способ испытания трубопроводов на герметичность и прочность путем подачи в трубопровод циркулирующего потока контрольного газа под давлением и охлаждения -трубопровода Путем охлаждения циркулирующего потока, отличающийся

тем, что, с целью повьщ1ения производительности, охлаждение циркулирующего потока осуществляют путем введения в него жидкого криоагента в

мелкодисперсном состоянии до достижения заданных температуры и давления в трубопроводе.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, величину давления в циркулирующем потоке до подачи жидкого криоагента выбирают обратно пропорциональной коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду. Si количество вводимого жидкого криоагента в мелкодисперсном состоянии выбирают пропорциональным этому коэффициенту.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что до подачи

жидкого криоагента в мелкодисперсном состоянии осуществляют барботирова- ние циркулирующего потока газа через слой жидкого криоагента до достижения заданной температуры в трубопроводе.

Д. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что введение жидкого криоагента осуществляется

перед входом потока газа в трубопровод.

5. Способ по пп. 1-4, о т л и чающийся тем, что меняют направление циркулирующего потока

газа с криоагентом, проходящего через трубопровод.

Изобретение позволяет повысить производительность путем обеспечения быстрого и эффективного охлаждения циркулирующего в трубопроводе потока контрольного газа и одновременного создания.заданного давления, а также повысить точность путем обеспечения постоянной и равномерной температуры трубопровода во время испытаний. Испытываемый трубопровод подсоединяется в замкнутый контур и через него прокачивается циркулирующий поток контрольного газа, причем охлаждение трубопровода и создание в нем заданного давления и температуры осуществляют путем введения в поток газа жидкого криогена в мелкодисперсном состоянии. Можно подавать поток контрольного газа под давлением, величину которого выбирают обратно пропорциональной коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду, а количество вводимого жидкого криоагента выбирают пропорциональным коэффициенту теплоотдачи трубопровода во внешнюю среду. Для предварительного захолаживания трубопровода барботируют циркулирующий поток газа через слой жидкого криоагента. Введение жидкого криоагента осуществляют перед входом потока газа в трубопровод, а для равномерного его охлаждения меняют направление потока газа с криоагёнтом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. g (Л