Способ испытания устройств локализации утечек гидропневмотрубопроводов и стенд для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК F15B19/00 G01M19/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к технике испытания устройств по ремонту трубопроводов для транспортирования нефти, газа, химреагентов и других продуктов.

Известно устройство для ликвидации утечек, содержащее два полухомута и нагни- тательный механизм в виде полости цилиндра с камерой, заполненной клеем, предназначенный для выдавливания порции клея в дефектное отверстие трубопровода с целью его заклеивания,

Указанное устройство подлежит исследованию с целью установления режима его работы для различных сред (жидких, газообразных, газожидкостных), давлений и про- изводительностей. Производить указанное на эксплуатационном трубопроводе не представляется возможным. Для этого необходимо предварительное опробование устройства в лабораторных условиях на стенде.

Известен стенд, состоящий из мульти- лликатора, ограничителя наполнения, золотников, гидропривода, бака, контрольно-измерительной аппаратуры, и предназначенный для опрессовки глубинных штанговых насосов, размещаемых на ферменном рычаге, приводимым в движе- . ние гидроцилиндром для ускорения процесса слива жидкости из полости насоса после операции опрессовки.

Недостатками стенда являются неприспособленность его для испытания устройств для ликвидации утечек в трубопроводах, а также сложность узла мультипликатора и нерасчйтанность его на пневматику.

Известен способ испытания действующего трубопровода, предназначенный для испытания на герметичность отдельных участков самих эксплуатационных трубрпрово- дов непосредственно на территории их расположения. Устройство для осуществления способа включает в себя подвижную цилиндрическую кольцевую камеру с уплотVI

сл

Os

о о

нениями по концам, вставленными внутрь испытываемого участка трубопровода для создания в нем избыточного испытательного давления, причем для облегчения работы уплотнительных манжет камера с обеих сторон поджимается давлением (прототип). Способ не служит для испытания устройств ликвидации утечек, а самих трубопроводов. Кроме того, снижается надежность за счет упирания манжет фактически в неподготовленную для уплотнения внутренней поверхности трубопровода, отсутствует пустотелый наполнитель, нет вертикальной емкостей для заполнения ее газом, не ликвидирует утечки.

Цель изобретения - повышение функциональной возможности испытания при малых мощностях газового источника давления на гззожидкостных рабочих средах с подачей клееотверждающей композиции в зону дефектов

Цель достигается тем, что согласно способу, включающему в себя систему нагруже- ния избыточным давлением, имитирующий отдельный участок трубопровода в условиях стенда, который с наполнителем образует изолированную кольцевую камеру, в системе нагружения избыточным давлением последовательно создают начальное давление Рк в пределах мощности газового источника и повышают уровень рабочего давления в системе нагружения повышением давления гидросистемой до значений Р с учетом растворимости газа в жидкости VT + V6 - VH

VT - VH +

H-h

H

V6(1 +«PK)

где V(f, VK, VT - объемы бака-наполнителя, твердого наполнителя и испытываемого участка трубы

H, h - высота бака-наполнителя и уровень жидкости в нем;

ех- коэффициент растворимости газа в жидкости

Стенд для реализации способа испытания устройств локализации утечек гидро- пневмотрубопроводов, содержащий гидронасос с напорной и всасывающей линиями, гидробак, компрессор с напорной компрессорной линией, испытательный участок, имитирующий трубопровод с фланцами, входной патрубок, снабжен вертикальным баком-наполнителем, объемом Vj к нижней части которого присоединена сливная линия, соединенная с всасывающей линией гидронасоса, и к верхней части которого присоединены напорная и компрессорная линии-и входной патрубок снабжен вертикальным баком-наполнителем, соединенным с фланцем закрепления одного конца испытываемого участка трубопровода с имитирующими дефекты в виде ряда отверстий, внутрь которого с зазором вставлен твердый наполнитель в виде заглушенного с одной стороны цилиндра и концентрично прикрепленного к другому фланцу участка трубопровода, причем болтовые соединения фланцев выпол0 нены с манжетными уплотнениями и прокладками.

Таким образом, стенд позволяет предложенным способом испытать существующие конструкции по ликвидации утечек как

5 жидкостных, так и газовых как из магистральных так и промысловых трубопроводов. На фиг. 1 схематически показан стенд, общий вид, на фиг. 3 - испытываемое на стенде и установленное на нем устройство

0 для локализации утечек, на фиг 3 - сечение А-А на фиг 2.

Стенд для реализации способа испытания устройств локализации утечек гидро- пневмотрубопроводов включает в себя

5 вертикальный бак-наполнитель 1 объемом Ve в виде патрубка высотой Н, заглушенный с обеих сторон и расположенный в углублении 2 К нижней части вертикального бака- наполнителя присоединена сливная линия

0 3, соединенная через задвижку 4 с всасывающей линией, закрываемой задвижкой 5 гидронасоса 6. Последний через золотник 7 и предохранительный клапан 8 своей напорной линией 9 соединен с верхней частью

5 вертикального бака-наполнителя 1 От клапана 8 отходит сливная линия 10 в приемный бак 11 К верхней части вертикального бака-наполнителя 1 также присоединены компрессорная линия от компрессорной ус0 тановки 13 с линией 14 стравливания давления, а также линией 15 манометра 16, а также входной патрубок 17, соединенный с фланцем 18, закрепленным на фланце 19 одного конца испытываемого участка тру5 бопровода 20 объемом VT с участками, имитирующими дефекты, в виде ряда отверстий 21. На трубопроводе 20 устанавливается устройство 22 ликвидации утечек. Другой конец трубопровода 20 закрыт фланцем 23,

0 прикрепленным к фланцу 24 трубопровода 20. К фланцу 23 крепится твердый наполнитель, вставляемый с зазором в трубопровод 20 в виде заглушенного заглушкой 25, пустотелого цилиндра 26, концентрически за5 крепленного на фланце 23

Выноской 27 показан уровень h жидкости в баке-наполнителе 1 Стенд оснащен необходимыми термометрами. Испытуемое на стенде устройство содержит два полухомута 28 и 29, устанавливаемые на трубопроводе 20 на резиновой прокладке 30, и нагнетательный механизм 31 в виде цилиндра 32 с герметичной резиновой камерой 33, заполненной клеящей композицией, закрываемой шариком 34 и подпираемым подпружиненным шариком 35, при этом отверстие 36 открыто и сообщается с отверстием 37, соединенным с отверстием 21 пропуска в трубе 20. Сверху цилиндра 32, заполненного гидравликой, помещен поршень 38 с силовым винтом 39 и штурвалом 40.

Работа на стенде производится следующим образом.

После установления на стенде испытательного давления сначала компрессором 13 и затем гидронасосом 6 и обеспечения при этом пропуска газа через одно из градуированных отверстий (другие при этом закрыты), устанавливают устройство (фиг. 2 и 3), причем отверстие пропуска 21 должно совпадать с отверстием 37 в прокладке 30. Пропуск агента, находящегося в трубопроводе 20, должен через отверстие 37 поступать внутрь нагнетательного механизма 31 и через отверстие 36 уходить наружу, в атмосферу. Испытания на данном этапе сводятся к проверке легкости установки, безопасности, удобства в работе и других характеристик. Вращением винта 39 штурвалом 40 перемещают поршень 38 вниз, при этом сжимают жидкость, находящуюся внутри цилиндра. Последняя, в свою очередь, давит на резиновую камеру 33. и клеящая композиция, находящаяся в нем, давит на шарик 34, открывая клапан. Шарик 34, открывая клапан, опускаясь, давиг на шарик 35, сжимает пружину, и последний закрывает отверстие 36, перекрывает выход продукции из трубопровода, а клеящая композиция входит в отверстие 37 и затем в дефект стены трубы 20, закупоривая отверстие. Испытание на данном этапе сводится к проверке надежности перекрытия поступ- ления продукции из трубопровода, легкости вращения штурвала, необходимости обогрева района дефекта, заполненного клеящей композиций, с целью определения ее схватывания и других моментов, характеризующих надежность локализации утечки. После этого снимают хомуты 28 и 29, проверяют при этом легкость отсоединения клеящей композиции от клапанного механизма и дают рекомендации о возможности его вторичного использования или же считать резиновую камеру разового использования и т.д.

Пример. При испытании гидравликой выпускают воздух из системы и наполняют ее водой до необходимого давления

При испытании газожидкостной средой имеют трубопровод диаметром 275 мм ра ботающий под давлением Р 50-60 атм,про- дукцию нефть с газом, в зону дефекта 5 которого необходимо подать клееогвержда- ющую композицию с избыточным давлением

Предположим, предложенный стенд находится на заводе, где имеется одноступен- 0 чатый компрессор 13, обеспечивающий давление не более Рк 5 атм, примерно в 10 раз меньше. Для того, чтобы поднять испытательное давление до нужной величины систему заполняют воздухбм до Рк 5 атм 5 Затем начинают заполнять систему водой гидронасосом по напорной линии 9. При этом обьем газа в ней. приведенный к Pi 1 агн, с учетом растворимости газа в жидкости равен

0 Vi Рк (VT + V6 - VH --pp-- Vf а Р),

где V6 VH, VT - объемы бака-наполнителя, твердого пзпопнителя и испытательного участка трубы;

5Н h - высота бака-наполнителя и уровень жидкости в нем;

а- коэффициент растворимости газа в жидкости.

Таким образом, если заполнить бак 1

0 (жидкостью до высоты h, в нем останется объем /б , заполненный воздухом

v61 - Л уб

Общий обьем в системе, заполненный 5 сжатым воздухом при давлении Р, будет

Vp VT - VH +

H-h

Ve

Р vIVH ,,

Так как согласно уравнению Бойяч-Ма- риотта PVp - PiVi const, то, решая относи- 0 тел ,но Р {при Pi 1), имеем

P VI-P р VP-PK

VT -f V6 - VH - -H-JL v6 a P VT-VH+-t -V6

45 Решив указанное уравнение относительно Р, имеем

VT + V6 - VH

Р Рк

VT VH+- Frb-V6{1 +aPK)

Утечки газа из-за сравнительно малого обьема не учитываем, Указанная зависимость позволяет выбрать основные параметры стенда, на котором можно развить необходимое испытательное давление Р.

Формула изобретения

1. Способ испытания устройств.локализации утечек гидропневмотрубопроводов, включающий систему нагружения избыточным давлением отдельного испытуемого участка трубопровода и проверку его герметичности путем образования у поверхности изолированной кольцевой камеры, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения функциональных возможностей испытания при малых мощностях газового источника давления на газожидкостных рабочих средах с подачей клееотверждающей композиции в зону дефектов, в системе нагружения избыточным давлением последовательно создают начальное давление Р« в пределах мощности газового источника и повышают уровень рабочего давления в системе нагружения повышением давления гидросистемой до значений Р с учетом растворимости газа в жидкости

Р Рк(Ут+Уб-Уи)f

К Ут-Ун+- р-Уб(1 н-аРк)

где Уб, Ун, Ут - объемы бака-наполнителя, твердого наполнителя и испытуемого участ- ка трубы;

Н, h - высота бака-наполнителя и уровень жидкости в нем;

а- коэффициент растворимости газа в жидкости.

2. Стенд для испытания устройств локализации утечек гидропневмотрубопрово- дов, содержащий гидронасос с напорной и всасывающей линиями, гидробак, компрессор с напорной компрессорной линией, испытуемый участок трубопровода с фланцами, входной патрубок, о т л и ч a щ и и с я тем, что он снабжен вертикальным баком-наполнителем, к нижней части которого присоединена сливная линия, соединенная с всасывающей линией гидронасоса, и к верхней части которого присоединены напорная и компрессорная линии и входной патрубок, соединенный с фланцем закрепления одного конца испытуемого участка трубопровода с имитирующими дефектами в виде ряда отверстий, внутрь которого с зазором вставлен твердый наполнитель в виде заглушенного с одной сто- роны цилиндра и концентрично прикрепленного к другому фланцу участка трубопровода, причем болтовое соединение фланцев выполнено с манжетными уплотнениями и прокладками.

ел

OS

en

0

Js.

26

30

Использование: испытание устройств по ремонту трубопроводов для транспортирования нефти, газа, химреагентов и други х продуктов. Сущность изобретения: при нл- гружении избыточным давлением последо вательно создают начальное давление Рк в пределах мощности газового источника и повышают уровень рабочего давления в системе нагружения повышением давления гидросистемой до значений Р с учетом растворимости газа в жидкости1 Р - Рк (VT + Vj- VH)/{VT - V,, + (Н - h)/H Vs (1 + oPK)}. где fr. VH, VT - объемы бака-наполнителя, твердого наполнителя и испытываемого участка тру- ,бы; Н, h - высота бака-наполнителя и уровень жидкости в нем; а - коэффицн ,нт растворимости газа в жидкости. 2 с.п. , Зил.