Патент на изобретение №2341825

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УКРЫТИЙ НА УСТАНОВКАХ

(57) Реферат:

Описано устройство для системы обеспечения безопасности на установке при эксплуатации укрытия, в котором оборудование, производящее работу, сопровождающуюся выделением тепла, например пламени, искр и т.п., изолируется от окружающей среды, при этом в укрытии создается избыточное давление воздуха, предотвращающее попадание извне горючих газов, и имеются системы подачи электропитания и воздуха под избыточным давлением в укрытие, а также система аварийной сигнализации, предупреждающая о возникновении нарушений и т.п. Устройство отличается тем, что система обеспечения безопасности содержит передвижной центральный блок отключения, с которым соединены датчики, установленные в укрытии или рядом с ним и способные регистрировать такие параметры, как наличие газов, температуру, изменение температуры и давление рядом с укрытием или в нем, и при возникновении нарушений в работе укрытия блок отключения останавливает работу оборудования, выделяющего тепло. Технический результат – повышение безопасности на установке и удобство эксплуатации устройства. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству для системы обеспечения безопасности на установке при эксплуатации укрытия, в котором объект, производящий работу, сопровождающуюся выделением тепла, например пламени, искр и т.п., изолируется от окружающей среды, причем в укрытии создается избыточное давление для предотвращения проникновения в него извне горючих газов и имеются системы подачи электропитания и воздуха под избыточным давлением в оборудование, находящееся внутри укрытия, а также система аварийной сигнализации для предупреждения о возникновении нарушений и т.п.

“Укрытие” означает то же самое, что и закрытая камера, технологическая палатка, домик и т.п., где объект можно полностью изолировать от окружающей среды. Как правило, такие технологические укрытия изготавливают из огнеупорной ткани или листов алюминия или жести, приспособленных к конкретному применению. Укрытие может быть разной формы в зависимости от конкретного применения.

Ниже термин “укрытие” будет использован только для обозначения такого закрытого помещения/камеры.

Технологические укрытия применяют в таких условиях, где запрещено использовать открытый огонь или выполнять работу, которая может вызвать пожар или взрыв, например, связанную с выделением тепла, образованием искр и т.п. при сварке, шлифовке, резке и/или пескоструйной обработке. Типичным примером является сварка металлических частей или труб.

Это имеет особое значение на нефтяных платформах, которые расположены вдали от берега и на которых выполняется бурение для разведки нефти и/или производится добыча сырой нефти. Как правило, такие сооружения имеют собственную систему разделения нефти и газа. Если в определенной области происходит непреднамеренное выделение определенного количества тепла, создается опасность взрыва вследствие воспламенения нефти и/или газа.

Поэтому на нефтедобывающих платформах требования к безопасности для всех задач подобного рода являются особенно жесткими. Несмотря на строгие меры по обеспечению безопасности, современные укрытия все еще оборудуются только базовым манометром, предназначенным для регистрации избыточного давления. Кроме того, именно на операторов, работающих в укрытии, ложится задача по наблюдению за показаниями прибора и остановке процесса сварки и т.п., чтобы не допустить возникновения опасной ситуации, способной повлечь за собой пожар или взрыв. Иногда имеется дополнительная система контроля загазованности, которая выдает предупреждение, если в помещение проникает газ. Однако между этими системами отсутствует какая-либо связь. Все еще приходится полагаться на физические действия оператора, который останавливает сварку.

В общем, значительный недостаток существующих систем заключается в том, что они не обеспечивают должную безопасность, а в основном полагаются на человеческий фактор, то есть на действия операторов, работающих в укрытии.

Поэтому целью настоящего изобретения является обеспечение нового решения, устраняющего вышеописанные проблемы.

Более конкретно, целью изобретения является обеспечение решения, устраняющего большую часть риска, связанного с осуществлением процессов, которые сопровождаются выделением тепла, на установках для морской или береговой нефтедобычи.

Таким образом, еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение решения, которое дает большую безопасность, чем существующие решения.

Устройство согласно изобретению характеризуется признаками, перечисленными в п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты выполнения устройства согласно настоящему изобретению изложены в зависимых п.п.2-9 формулы изобретения.

При использовании настоящего изобретения удается достичь значительного прогресса в отношении безопасности таких систем с укрытиями. В результате обеспечивается автоматизированное решение, которое устраняет риск, связанный с человеческим фактором.

При обнаружении газа, слишком высокой температуры, слишком высокой скорости изменения температуры, а также при слишком низком давлении происходит отключение подачи электропитания к источнику воспламенения, тепла или искрообразования, находящемуся в укрытии. Кроме того, отключение подачи электропитания к этим источникам воспламенения происходит и при пропадании избыточного давления.

При использовании воздуха от другой системы, нежели собственная компрессорная система установки, такая система также включается в предложенную систему отключения, что обеспечивает отключение электричества от источника воспламенения при пропадании избыточного давления. Аналогичный результат будет иметь место при внезапном появлении горючих газов в воздухе, используемом для создания избыточного давления. В таких случаях датчик посылает сигнал в централь (контрольную панель) отключения, которая отключает подачу сжатого воздуха.

Перед тем как продолжить описание изобретения со ссылками на чертежи, дадим следующие определения.

Манометр

Устройство для измерения давления, подающее сигнал в “централь отключения”, когда оно обнаруживает, что давление упало ниже заданного значения. При этом происходит одновременное отключение подачи электричества к сварочному оборудованию и т.п.

Газовый детектор

Датчик, подающий сигнал в “централь отключения”, когда он обнаруживает аномальный уровень присутствия газов, в особенности горючих газов.

Датчик температуры

Датчик, который регистрирует температуру. Внутри и снаружи укрытия помещено множество датчиков. Важными параметрами, на которые должна реагировать система, являются слишком высокая температура или слишком быстрое повышение температуры.

Вентилятор

Подает воздух с избыточным давлением в укрытие. Автоматически отключается, когда детектор на входе обнаруживает аномальный уровень газов в подаваемом воздухе. В укрытие воздух может подаваться из системы подачи сжатого воздуха самой платформы (см. фиг.1).

Централь отключения

Передвижная тележка с электрооборудованием, включающая необходимое электронное оборудование, которое заставляет манометры, датчики температуры и газовые детекторы подавать электрические сигналы в блок отключения, так что электропитание оборудования (такого как источник воспламенения) внутри укрытий отключается, за исключением такого специального оборудования, как аварийные индикаторы и источники освещения, которые должны оставаться включенными.

Как сказано выше, система согласно настоящему изобретению может работать как с использованием собственной внутренней вентиляторной системы для создания избыточного давления воздуха, так и с использованием компрессорной системы установки.

Другие признаки настоящего изобретения станут понятны из последующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи, где:

на фиг.1 схематично показан первый вариант выполнения настоящего изобретения и, помимо прочего, показано, как укрытие связано с собственным источником электропитания установки/буровой установки и как осуществляется подача сжатого воздуха из установки.

На фиг.2 схематично показан второй вариант выполнения настоящего изобретения, в котором укрытие снабжается сжатым воздухом посредством собственного вентиляторного блока.

Достаточное избыточное давление достигается быстрее, если укрытие имеет меньшие размеры. Если укрытие имеет большие размеры, оно может включать входной шлюз. Шлюз содержит оборудование для управления атмосферой во внутренней области в отношении как типа газа, так и его давления.

На фиг.1 укрытие обозначено позицией 10. Как сказано выше, укрытие 10 ограничивает замкнутое пространство для изоляции процессов, сопровождающихся выделением тепла. Линия 12 подачи сжатого воздуха соединяет укрытие 10 с установкой 14, которая может быть платформой для морского бурения или нефтедобывающей платформой. Линия может подавать сжатый воздух из собственной системы подачи сжатого воздуха установки 14, поддерживая избыточное внутреннее давление в укрытии 10 на заданном уровне относительно окружающей среды.

Центральным элементом обеспечения безопасности является система отключения передвижной многоканальной централи 30 отключения. С ней связано множество датчиков. Один или несколько датчиков 32 (на чертеже показан только один) размещены в укрытии 10, а ряд других датчиков 34, 36, 38 подключены и установлены в области вокруг укрытия. Датчик (не показан) может быть установлен и в области, где сжатый воздух, подаваемый от платформы, входит в укрытие. Датчики 32-38 включают газовые детекторы, в частности датчики наличия газообразных углеводородов, а также датчики температуры и датчики скорости возрастания температуры, а кроме того, датчики давления и изменения давления внутри и рядом с укрытием. Все эти датчики связаны с централью 30 отключения линиями 40, 42, 44, 46 соответственно. В линии 12, по которой сжатый воздух подается в укрытие 10, установлен датчик (например, газовый детектор) 39 для контроля подаваемого воздуха. Датчик 39 связан с централью 30 отключения линией 41.

Централь 30 отключения содержит необходимую аппаратуру для получения сигналов от датчиков 32-38 и 39, а также оборудование для осуществления необходимого отключения электричества. Кроме того, она содержит компьютерный блок, который связан с системой контроля установки 14. Компьютерный блок может программироваться так, чтобы можно было установить необходимые параметры для контроля работы укрытия, например задать тип газа, температуру, давление и т.д. Согласно одному из вариантов, система контроля установки 14 может иметь приоритет над централью 30 отключения и сама может давать команду на отключение всего электроснабжения укрытия. Это может происходить, когда нарушения (например, утечка газа, возгорание и т.п.) возникают в самой установке. Кроме того, централь 30 отключения связана с источником электропитания установки 14 посредством линии 41.

Централь 30 отключения имеет небольшой вес, и поэтому установить все датчики в надлежащих местах легко могут несколько человек. В целом система согласно изобретению является очень мобильной, и ее можно легко и быстро перемещать в пределах установки. Подключение всего оборудования можно выполнить очень быстро.

Сварочный блок, схематично показанный позицией 50, с помощью кабеля 52 непосредственно связан с источником электропитания установки 14, например, подающим напряжение 480 В с частотой 60 Гц. Линия 53 соединяет сварочный блок со сварочным оборудованием, расположенным в укрытии 10. (Соответственно, в укрытии могут быть установлены блоки для подачи электричества к шлифовальному оборудованию и оборудованию другого типа.) Сварочный блок 50 посредством линии 54 связан также с централью 30 отключения. Кроме того, централь 30 отключения посредством линии 55 связана с рабочей станцией 57, которая может осуществлять распределение электричества, например, от платформы к сварочному оборудованию, которому требуется напряжение приблизительно 450-500 В (60 Гц), и к другому оборудованию, например к датчикам, которым требуется более низкое напряжение (230 В).

Кроме того, система включает ряд световых точечных индикаторов, например зеленого цвета, как внутри, так и снаружи укрытия, которые могут сигнализировать, что установка 14 находится в нормальном рабочем состоянии и все функционирует в штатном режиме. Если в установке 14 происходит нечто аномальное, то об этом может сигнализировать изменение цвета индикаторов, например непрерывный сигнал зеленого цвета меняется на мигающий сигнал красного или желтого цвета.

Кроме того, внутри укрытия установлен манометр 70, который посредством линии 72 связан с централью 30 отключения. Манометр 70 измеряет давление в укрытии 10, а система контроля централи 30 отключения настроена так, что когда по показаниям манометра давление в укрытии 10 падает ниже заданного значения, например оказывается равным или меньшим 5 мм водяного столба, подача электричества к сварочному оборудованию и другим блокам в укрытии отключается. Следовательно, манометр используется таким же образом, как газовые детекторы, то есть подача электричества прекращается, когда давление падает ниже заданной величины или когда имеет место резкое падение давления внутри укрытия, с превышением заданной величины в единицу времени.

С помощью этой системы новая система управления в виде централи 30 отключения с датчиками может автоматически осуществлять контроль и управление технологическим процессом внутри укрытия.

На фиг.1 видно, что централь 30 отключения связана с установкой только электрически. Система сама будет обеспечивать безопасность вокруг укрытия. Если в области укрытия возникнет нештатная ситуация, подача электричества к работающим блокам будет прекращена. С точки зрения безопасности это более чем достаточно. Обычно предельные значения, на которые настроены различные датчики, меньше предельных значений, которые допускаются на такой установке. Поэтому система эксплуатации укрытия, выполненная согласно настоящему изобретению, сама по себе обеспечивает такой уровень безопасности, который достаточен для решения поставленной задачи.

Централь 30 отключения получает электропитание от установки. Кроме того, подключение выполнено так, что при возникновении в установке нештатной ситуации она отключает электропитание от самой системы датчиков.

Систему согласно настоящему изобретению можно поставлять с одним, двумя (или более) электрическими соединениями с установкой, в зависимости от количества электроэнергии, необходимого для работы оборудования внутри укрытия. На чертежах показан случай с двумя такими соединениями: соединением посредством кабеля 43 для подачи напряжения 230 В для менее энергоемкого оборудования в централи 30 отключения и соединением 52 для подачи напряжения 480 В для более энергоемкого оборудования, например сварочного и т.п., которое используется внутри укрытия.

В варианте выполнения настоящего изобретения, показанном на фиг.2, сжатый воздух производится в отдельной компрессорной установке 62, соединенной с укрытием. Однако подача электричества в компрессорную установку осуществляется энергоблоком платформы по линии 60, по которой подается более высокое напряжение (например, 480 В) для работы сварочного оборудования внутри укрытия, а также по отдельной линии для подачи более низкого напряжения 230 В. Укрытие содержит собственный вентиляторный блок 62, который установлен в безопасной зоне и осуществляет подачу воздуха для создания избыточного давления в укрытии 10 по линии 12. Датчик 39, установленный во впускном отверстии вентилятора, через линию 41 связан также с централью 30 отключения и может обнаруживать присутствие нежелательного газа и т.п. в поступающем воздухе, а централь 30 отключения в этом случае может реагировать полным отключением подачи электроэнергии в укрытие.

Электрические кабели, которые соединяют отдельные элементы системы, показаны на чертежах. Однако очевидно, что подразумевается и соединение с системой оповещения.

Оператор может сам вмешиваться и вручную корректировать действия системы согласно настоящему изобретению. Однако при использовании новой системы в значительной степени устраняется неопределенность, обусловленная наличием человеческого фактора, по сравнению с тем, как такие укрытия эксплуатировались ранее.

Обычно нет никакой необходимости в том, чтобы установка могла управлять работой смонтированной системы датчики – укрытие и соответствующего оборудования. Другими словами, достаточно только электрических соединений и того, чтобы в нештатных ситуациях установка была способна отключить электропитание.

Кроме того, полное соединение требует больших усилий по монтажу при установке укрытия. Цель же изобретения состоит в том, чтобы блок укрытия можно было установить легко и быстро и в короткие сроки ввести в эксплуатацию.

Однако следует отметить возможность такого соединения всех систем, при котором собственная система управления установкой может контролировать все функции укрытия, а затем отключать подачу электропитания, если в самом укрытии возникнет отклонение от нормы.

Например, это означает, что подача электропитания на сварочное оборудование, шлифовальное оборудование, оборудование для пескоструйной обработки и т.п., расположенное в укрытии, а также сигналы различных датчиков могут находиться под контролем и управлением центра управления установкой. Соединение систем может быть, например, таким, что когда в установке имеют место неполадки, которые вынуждают принять специальные меры по безопасности, система также отключает все электропитание приборов и оборудования, которые работают в укрытии, возможно, с помощью централи отключения.

Изобретение может найти применение на установках морской и береговой нефтедобычи, на нефтеперерабатывающих заводах, в химической промышленности и на других заводах, где при выполнении задач, связанных с выделением тепла, необходимо использовать технологические укрытия.

Формула изобретения

1. Устройство для обеспечения безопасности на установке при эксплуатации укрытия (10), в котором оборудование, производящее работу, сопровождаемую выделением тепла, например пламени или искр, изолируется от окружающей среды, при этом внутри укрытия (10) создается избыточное давление воздуха, предотвращающее попадание в него извне горючих газов,

содержащее системы подачи электропитания и воздуха под избыточным давлением в указанное укрытие, а также систему аварийной сигнализации для предупреждения о возникновении нарушений и для прекращения работы указанного оборудования, когда нарушения возникают рядом с укрытием и/или внутри него, отличающееся тем, что

указанное устройство обеспечения безопасности содержит передвижной центральный блок (30) отключения, с которым соединены датчики (32-38), для контроля всех функций укрытия и который содержит компьютерный блок для установки указанных параметров для контроля укрытия, и выполнено с возможностью управления электроснабжением оборудования, находящегося внутри укрытия.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральный блок (30) отключения останавливает работу указанного оборудования путем отключения подачи электропитания и воздуха к указанному оборудованию, выделяющему тепло.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что центральный блок (30) отключения соединен с собственной системой обеспечения безопасности указанной установки, и собственная система обеспечения безопасности установки может тем самым осуществлять также управление укрытием, имея приоритет над центральным блоком (30) отключения.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что центральный блок (30) отключения электрически соединен с указанной установкой.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что около ввода для подачи сжатого воздуха в укрытие или в этом вводе установлен датчик, соединенный с центральным блоком (30) отключения, для контроля (и, возможно, отключения) подачи сжатого воздуха, при этом сжатый воздух подается, например, с помощью вентилятора или компрессора.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что воздух в укрытие (10) под избыточным давлением подает система подачи сжатого воздуха указанной установки (10), а ввод для подачи сжатого воздуха в укрытие содержит датчик, обеспечивающий функцию, указанную в п.2.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что система создания избыточного давления укрытия (10) соединена (20) с компрессорной станцией установки (для получения от нее сжатого воздуха).

8. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство для измерения давления (такое как манометр), находящееся внутри укрытия, соединено с центральным блоком (30) отключения, который способен реагировать/предупреждать, когда давление в укрытии падает ниже заданного давления или когда в укрытии происходит резкое падение давления, превышающее заданную величину в единицу времени.

9. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что системы обеспечения безопасности укрытия и установки соединены вместе так, что собственная система управления установки может контролировать все функции укрытия, например, с помощью центрального блока (30) отключения, и способна отключать подачу электропитания, когда в укрытии возникает какое-либо отклонение от нормы.

РИСУНКИ