Патент на изобретение №2352857

(54) МАГИСТРАЛЬНЫЙ НЕФТЕПРОВОД, НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОД ИЛИ ГАЗОКОНДЕНСАТОПРОВОД

(57) Реферат:

Изобретение относится преимущественно к транспортировке нефти и другого углеводородного сырья по магистральным трубопроводам и может быть использовано в нефте-, газодобывающей и химической промышленности. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод включает образующие гидравлическую систему линейные сооружения – собственно магистральный напорный трубопровод для перекачки жидких углеводородов, преимущественно нефти или нефтепродуктов либо газового конденсата, выполненный, по меньшей мере, в одну нитку и снабженный содержащей запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос преимущественно с электроприводом, систему связи, управления и контроля, не менее чем одну, например, нефтеперекачивающую станцию с сетью технологических трубопроводов внутристанционных коммуникаций, не менее одного резервуарного парка, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к напорному трубопроводу или, по меньшей мере, к одному технологическому трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно, по перекачиваемой жидкости и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры. Гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе – входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе – кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот. Техническим результатом изобретения является обеспечение безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации гидравлических систем, позволяет включать насосы и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим, при закрытой арматуре, что снижает энергозатраты при запуске электродвигателей насосов, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают автоматически достигаемую плавность открытия задвижек и включения гидравлических систем и обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение систем при выключении двигателей. 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится преимущественно к транспортировке нефти и другого углеводородного сырья по магистральным трубопроводам и может быть использовано в нефте-, газодобывающей и химической промышленности.

Из предшествующего уровня техники известен стабилизатор давления в трубопроводах, в том числе в напорных магистралях – RU 2083910 C1, 10.07.1997, содержащий корпус, охватывающий, с образованием полости, центральный трубопровод, сообщенный через присоединительные муфты с напорной магистралью. На центральном трубопроводе имеются пояса перфорационных отверстий, между которыми выполнены цилиндрические выступы. Секции пружин спирального типа прижимают упругий разделительный элемент к выступам с образованием зазоров в области отверстий. Пространство полости между секциями пружин и внутренней поверхностью корпуса заполнено упругодемпфирующим материалом. Недостаток данного устройства заключается в возможности отказа устройства в случае необратимых деформаций или износа упругодемфирующего материала, возникающих в процессе эксплуатации.

Известно гидромеханическое устройство – дистанционно управляемая задвижка-отсекатель для использования в нефтегазодобывающей промышленности для перекрытия среды нефтяных и газовых скважин с возможностью автоматического и дистанционного управления (SU 1281802 A1, 1987.01.07). Автоматическое управление задвижкой осуществляется при выходе давления в рабочей магистрали из допустимого диапазона.

Недостатками данного устройства являются его сложность из-за наличия множества подводящих и отводящих каналов (до восьми), наличия множества распределительных камер (до девяти), что не может не сказаться на надежности устройства и системы, оснащенной таким устройством, в процессе эксплуатации.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение необходимого уровня безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации магистрального нефтепровода, нефтепродуктопровода или газоконденсатопровода, а также надежность и эффективность функционирования магистрального трубопровода и снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудования.

Поставленная задача решается за счет того, что магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод согласно изобретению включают образующие гидравлическую систему линейные сооружения – собственно магистральный напорный трубопровод для перекачки жидких углеводородов, преимущественно нефти или нефтепродуктов либо газового конденсата, выполненный, по меньшей мере, в одну нитку и снабженный содержащей запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос, преимущественно, с электроприводом, систему связи, управления и контроля, не менее чем одну, например, нефтеперекачивающую станцию с сетью технологических трубопроводов внутристанционных коммуникаций, не менее одного резервуарного парка, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к напорному трубопроводу или, по меньшей мере, к одному технологическому трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно, по перекачиваемой жидкости и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе – входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе – кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод может включать, по меньшей мере, головную нефтеперекачивающую станцию с узлом подключения к напорному трубопроводу системой внутристанционных коммуникаций с установленным на них основным и вспомогательным оборудованием и входящими в гидравлическую систему упомянутого трубопровода снабженными обвязкой технологических трубопроводов резервуарным парком, насосным оборудованием, включающим основные и, предпочтительно, подпорные насосы, запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, а также, предпочтительно, узла учета нефти, нефтепродуктов или газового конденсата и, например, узла приема и ввода в трубопровод очистных и диагностических устройств, причем, по меньшей мере, одна из вышеупомянутых внутрикоммуникационных систем обвязок снабжена, по крайней мере, одним гидромеханическим устройством плавной загрузки гидравлической системы.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод может включать, по меньшей мере, один эксплуатационный участок длиной, например, до 300 км, содержащий головную и не менее одной промежуточной нефтеперекачивающих станций, а в конечном пункте содержит, по меньшей мере, узел подключения к резервуарному парку – либо входящему в состав линейных сооружений магистрального трубопровода, либо к сырьевому парку нефтеперерабатывающего завода, либо перевалочной нефтебазы.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод может быть выполнен из труб диаметром 300-1420 мм, образующих от одной до пяти ниток, а в варианте прокладки одной основной нитки на спокойных участках местности при наличии пересечений естественных или искусственных препятствий в виде реки, оврага или существующих дорог или железнодорожных путей в местах перехода через них снабжен дублирующей резервной ниткой диаметром не менее диаметра основного трубопровода.

Обвязка насосного оборудования, выполненного в виде групп основных и/или подпорных насосов, и обвязка резервуарного парка в гидравлической системе, по меньшей мере, одной нефтеперекачивающей станции, может включать, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидромеханической системы станции или не менее чем одной из упомянутых групп насосов.

В корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры могут быть размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными.

Обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры может содержать имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом – жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала – пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.

Регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может быть снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.

Регулятор скорости открытия упомянутой арматуры может быть снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера и выполненным, например, в виде пружины.

Корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры может содержать, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

Для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер может быть снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры.

Силовая камера может быть снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Гидромеханическое устройство может быть снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

Силовая камера может быть снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в силовой камере в зависимости от изменения давления, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может быть выполнена с имеющим шпиндель запорным органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент – шток – передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент соединен с запорным органом запорно-регулировочной арматуры, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.

Первый и второй элементы передаточного механизма могут быть выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов – полностью открытой.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура может представлять собой кран, например, шаровой.

Передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки, или зубчатого колеса.

Максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открытия упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза может превышать максимальную пропускную способность жиклера.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является обеспечение безопасности и снижение энергозатрат при эксплуатации гидравлических систем, обеспечивающих работу магистрального трубопровода, содержащих несжимаемые жидкости, а также повышение надежности и эффективности его функционирования, снижение затрат на ремонт и обслуживание оборудования вследствие снижения нагрузки на элементы гидравлической системы – запорную и/или запорно-регулировочную арматуру, трубопроводы и на насосное оборудование, что достигается разработанным в изобретении сочетанием существенных признаков, создающих совокупный положительный эффект, превышающий сумму входящих эффектов от отдельных элементов изобретения, а именно принятое в изобретении расположение сообщенных с трубопроводом по рабочим телам или рабочей среде предложенного устройства на участке между насосом и запорно-регулировочной арматурой позволяет включать насосы и осуществлять набор оборотов, близких к рабочим, при закрытой арматуре, что снижает энергозатраты при запуске электродвигателей насосов, а последовательность расположения и предложенные конструктивные решения регулятора скорости открытия и гидромеханического привода арматуры обеспечивают, с одной стороны, автоматически достигаемую плавность открытия задвижек и включения гидравлических систем, а с другой стороны, обеспечивают быстрый сброс давления в устройстве и отключение систем при выключении двигателей. Последнее достигается за счет предложенного в изобретении регулируемого соотношения пропускной способности впускного жиклера и обратного клапана, а также за счет выполнения разделительной мембраны упругоподатливой, установленной в жесткой мембранной камере, что обеспечивает плавное движение передаточного механизма гидромеханического привода в режиме открывания задвижки и более быстрое, но также плавное закрывание, усиленное срабатывающей в режиме обратного хода за счет дополнительной энергии пружинного усилителя хода. Это создает в совокупности необходимую плавность и регулируемую быстроту работы устройства, а также экономичность, возможность как автономной, так и совместной с другими устройствами работы в гидравлической системе.

Техническое решение иллюстрируется чертежами, на которых представлен частный случай выполнения гидромеханического устройства, не охватывающий и тем более не ограничивающий весь объем притязаний данного решения, где:

на фиг.1 изображено соединенное с трубопроводом гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной герметичной упругой мембраной (рабочее тело или рабочая среда не показаны);

на фиг.2 – соединенное с трубопроводом гидромеханическое устройство с силовой камерой, снабженной поршнем (рабочее тело или рабочая среда не показаны);

на фиг.3 – регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры с выкрученной заглушкой;

на фиг.4 – силовая камера с герметичной упругой мембраной;

на фиг.5 – гидромеханическое устройство в начале процесса открытия упомянутой арматуры – двигатель насоса в фазе выхода с холостого хода на рабочие обороты;

на фиг.6 – гидромеханическое устройство с полностью открытой упомянутой арматурой – двигатель в фазе работы на полную мощность;

на фиг.7 – гидромеханическое устройство после окончания воздействия давления – при выключенном двигателе;

на фиг.8 – гидромеханическое устройство в варианте выполнения с промежуточным (дополнительным) рабочим телом;

на фиг.9 – гидромеханическое устройство в варианте выполнения с несколькими промежуточными (дополнительными) рабочими телами;

на фиг.10 – вариант выполнения гидромеханического устройства с передаточным механизмом в виде зубчатых рейки и колеса;

на фиг.11 – схема гидравлической системы для перекачивания жидкости с гидромеханическим устройством.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод включает образующие гидравлическую систему 1 линейные сооружения – собственно магистральный напорный трубопровод 2 для перекачки жидких углеводородов, преимущественно нефти или нефтепродуктов либо газового конденсата, выполненный по меньшей мере, в одну нитку и снабженный содержащей запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос 4, преимущественно, с электроприводом, систему связи, управления и контроля, не менее чем одну, например, нефтеперекачивающую станцию с сетью технологических трубопроводов внутристанционных коммуникаций, не менее одного резервуарного парка, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство 5 плавной нагрузки гидравлической системы 1, подключенное к напорному трубопроводу 1 или, по меньшей мере, к одному технологическому трубопроводу, преимущественно, с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе 2 насосом 4 или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу 6, преимущественно, по перекачиваемой жидкости и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3.

Упомянутое гидромеханическое устройство 5 включает последовательно соединенные между собой входной патрубок 7, имеющий корпус 8 регулятор скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 2 и передачи нагрузки на гидравлическую систему 1, снабженный обратным клапаном 10 и жиклером 11, и гидромеханический привод 12, включающий силовую камеру 13 с корпусом 14, содержащим, по меньшей мере, один отсек 15 с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно наполняемым жидким рабочим телом 6 при возрастании давления в трубопроводе 2, и передаточный механизм 16. Подключение к трубопроводу 2 гидромеханического устройства 5 выполнено двойным: на входе – входным патрубком 7 оно сообщено с трубопроводом 2 по рабочему телу 6, а на выходе – кинематически гидромеханическим приводом 12 с запирающим элементом упомянутой арматуры 3.

Передаточный механизм 16 выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой 13 по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток». Шток 17, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3 с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода 2 и наоборот.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод включает, по меньшей мере, головную нефтеперекачивающую станцию (на чертежах не показано) с узлом подключения к напорному трубопроводу 1 системой внутристанционных коммуникаций с установленным на них основным и вспомогательным оборудованием и входящими в гидравлическую систему 1 упомянутого трубопровода снабженными обвязкой технологических трубопроводов резервуарным парком, насосным оборудованием, включающим основные и, предпочтительно, подпорные насосы, запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3, а также, предпочтительно, узла учета нефти, нефтепродуктов или газового конденсата и, например, узла приема и ввода в трубопровод очистных и диагностических устройств, причем, по меньшей мере, одна из вышеупомянутых внутрикоммуникационных систем обвязок снабжена, по крайней мере, одним гидромеханическим устройством 5 плавной загрузки гидравлической системы.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод включает, по меньшей мере, один эксплуатационный участок длиной, например, до 300 км, содержащий головную и не менее одной промежуточной нефтеперекачивающих станций (на чертежах не показано), а в конечном пункте содержит, по меньшей мере, узел подключения к резервуарному парку – либо входящему в состав линейных сооружений магистрального трубопровода, либо к сырьевому парку нефтеперерабатывающего завода, либо перевалочной нефтебазы.

Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод выполнен из труб диаметром 300-1420 мм, образующих от одной до пяти ниток, а в варианте прокладки одной основной нитки на спокойных участках местности при наличии пересечений естественных или искусственных препятствий в виде реки, оврага или существующих дорог или железнодорожных путей в местах перехода через них снабжен дублирующей резервной ниткой диаметром не менее диаметра основного трубопровода.

Обвязка насосного оборудования, выполненного в виде групп основных и/или подпорных насосов, и обвязка резервуарного парка в гидравлической системе, по меньшей мере, одной нефтеперекачивающей станции, включает, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство 5 плавной нагрузки гидромеханической системы станции или не менее чем одной из упомянутых групп насосов.

В гидромеханическом устройстве 5 в корпусе 8 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 размещены вышеупомянутые обратный клапан 10 и жиклер 11, причем жиклер 11 и обратный клапан 10 выполнены конструктивно совмещенными. Обратный клапан 10 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 3 содержит имеющий пропускной канал 18 с выходными отверстиями 19, 20, шток 21 с выполненной на одном его конце заслонкой 22, а на другом – жиклером 11, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент 23, введенный в пропускной канал 18 штока 21 обратного клапана 10 с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала – пропускного отверстия для его калибровки – частичного перекрытия с помощью иглы 24 жиклера, которой снабжен винтовой элемент 23, путем изменения ее положения относительно пропускного канала, кроме того, регулятор скорости открытия 9 упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством 25, связанным с обратным клапаном 10 и/или жиклером 11 и выполненным, например, в виде пружины.

Корпус 8 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 содержит, по меньшей мере, три отсека. В первом отсеке 26 расположена заслонка 22 обратного клапана 10 с выполненным в ней входным отверстием 27 пропускного канала 18. Во втором отсеке 28 расположен, по крайней мере, частично шток 21 обратного клапана 10 и, по меньшей мере, одно выходное отверстие 19 или 20 пропускного канала 18, выполненное в штоке 21. В третьем отсеке 29 расположен винтовой элемент 23 жиклера 11 и возвратное устройство 25 регулятора скорости открытия 9 арматуры 3. Второй отсек 28 соединен по рабочему телу 6 с силовой камерой 13, а в корпусе 8 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 3 в области третьего отсека 29 выполнено отверстие 30, закрытое винтовой заглушкой 31 для обеспечения регулировки проходного сечения калибруемого отверстия 32 пропускного канала 18 посредством винтового элемента.

Для изменения положения иглы 24 жиклера 11 относительно калибруемого отверстия 32 жиклер 11 снабжен устройством калибровки, например, винтовым элементом 23, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса 8 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3.

Силовая камера 13 снабжена герметичной упругой мембраной 33, разделяющей корпус 14 силовой камеры 13 на упомянутый заполняемый рабочим телом 6 отсек 15 с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек 34. Мембрана 33 выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека 15, так и в сторону незаполняемого отсека 34 силовой камеры 13, при этом в незаполняемом отсеке 34 силовой камеры 13 выполнено отверстие 35 с закрепленной в нем направляющей втулкой 36, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 16.

Гидромеханическое устройство 5 снабжено возвратным устройством 37 гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом 16 и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

Силовая камера 13 снабжена поршнем 38, разделяющим корпус 14 силовой камеры 14 на упомянутый заполняемый рабочим телом 6 отсек 15 с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек 34 и выполненным с возможностью перемещения в силовой камере в зависимости от изменения давления, причем в незаполняемом отсеке 34 силовой камеры 13 выполнено отверстие 35 с закрепленной в нем направляющей втулкой 36, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма 16.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура 3 выполнена с имеющим шпиндель запорным органом (на чертежах не показано), а передаточный механизм 16 состоит, по меньшей мере, из двух элементов. Первый элемент передаточного механизма – шток 17 – через предохранительную накладку 39 соединен с мембраной 33 силовой камеры 13, а второй элемент 40 соединен с запорным органом запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3, предпочтительно, через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней. Первый и второй элементы 17 и 40 соответственно передаточного механизма 16 выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе 40 в месте соединения его с первым выполнено отверстие 41, например, продолговатая прорезь, внутри которого расположен штифт 42, соединяющий оба указанных элемента. Второй элемент 40 передаточного механизма 16 выполнен с возможностью поворота от 0 до 90 градусов от исходного положения, при этом 0 градусов соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90 градусов – полностью открытой.

Запорная и/или запорно-регулировочная арматура 3 может представлять собой кран, например, шаровой.

Передаточный механизм 16, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой 3, может быть выполнен в виде рычага или кривошипного механизма, или зубчатой рейки 43, или зубчатого колеса 44.

Максимальная пропускная способность обратного клапана 10 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 3, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 11.

Рассмотрим работу магистрального нефтепровода, нефтепродуктопровода или газоконденсатопровода, включающего нефтеперекачивающую станцию и сеть внутристанционных коммуникаций, в первую очередь, образующих основную гидравлическую систему 1 нефтеперекачивающей станции технологических трубопроводов 2, которая связывает магистральный трубопровод с группой магистральных напорных или подпорных насосов, а также регулируемо с резервуарным парком или резервуаром станции. Гидравлическая система смонтирована с возможностью осуществления технологии перекачки из насоса в насос, в том числе с отключением на период работы по этой технологии резервуаров, а упомянутое гидромеханическое устройство 5 плавной нагрузки смонтировано, по крайней мере, на одном напорном участке трубопровода 2 после соответствующего насоса или насосной группы.

В качестве рабочего тела 6 может быть использована, например, несжимаемая жидкость, циркулирующая в гидравлической системе 1 и/или перемещаемая по трубопроводу 2 гидравлической системы 1. Регулятор скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3 может быть сообщен с силовой камерой 13 по другому – промежуточному (дополнительному) рабочему телу 45 или нескольким телам, жидким и/или газообразным. В качестве рабочего тела 6 и/или промежуточного (дополнительного) рабочего тела 45 может быть использован гель. При использовании нескольких рабочих тел на участке между регулятором скорости открытия 9 упомянутой арматуры и силовой камерой 13 может быть использовано устройство или устройства известной конструкций, препятствующие смешению рабочих тел между собой.

В начале процесса перекачивания при включении, по крайней мере, одного напорного насоса 4, предпочтительно, с электродвигателем 46, сообщенный с одной стороны с источником жидкости, а с другой – с автоматическим гидромеханическим устройством 5, при этом пуск двигателя насоса 4 осуществляют в два этапа: на первом – при закрытой запорной и/или запорно-регулировочной арматуре 3 гидромеханического устройства 5, после чего двигатель работает, предпочтительно, на холостых или близких к ним оборотах, не перекачивая объем рабочей среды гидравлической системы, предпочтительно, жидкости по гидравлической системе, а нагнетая ее в регулятор скорости открытия 9 упомянутой арматуры 3, который присоединен к трубопроводу 2 на участке между насосом 4 и запорно-регулировочной арматурой 3 гидромеханического устройства 5. Жидкость – рабочее тело 6, проходя через жиклер 11 регулятора скорости открытия 9 запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 2, попадает в силовую камеру 13. После наполнения силовой камеры 13 рабочее тело 6 – жидкость начинает воздействовать на мембрану 33, постепенно деформируя ее. Мембрана 33, деформируясь, приводит в движение первый элемент (шток) 17 передаточного механизма 16, движущийся поступательно пропорционально деформации мембраны 33, преодолевая при этом усилие возвратного устройства 37 привода, пружины. Поступательное движение с помощью первого элемента 17 гидромеханического привода 12, связанного со вторым элементом 40, преобразуется в движение запорного органа запорной и/или запорно-регулировочной арматуры 3, направленное на ее постепенное открытие в течение некоторого определенного промежутка времени. Перед эксплуатацией трубопровода 2 жиклер 11 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 3 настраивают таким образом, чтобы обеспечить необходимый временной интервал от начала пуска двигателя насоса 4 при закрытой запорной и/или запорно-регулировочной арматуре 3 до полного ее открытия. После остановки двигателя и уменьшения давления в трубопроводе 2 жидкость вытесняют из силовой камеры 13 через открываемый под действием давления возвратного устройства 37 гидромеханического привода 12 обратный клапан 10 регулятора скорости открытия 9 упомянутой арматуры 3, усилием, создаваемым пружиной гидромеханического привода 12, которое превосходит усилие, создаваемое возвратным устройством 25 обратного клапана 10, причем максимальная пропускная способность обратного клапана 10, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера 11.

Формула изобретения

1. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод, характеризующийся тем, что он включает образующие гидравлическую систему линейные сооружения – собственно магистральный напорный трубопровод для перекачки жидких углеводородов, преимущественно нефти или нефтепродуктов, либо газового конденсата, выполненный, по меньшей мере, в одну нитку и снабженный содержащей запирающий элемент запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, насосное оборудование, включающее, по меньшей мере, один насос, преимущественно с электроприводом, систему связи, управления и контроля, не менее чем одну, например, нефтеперекачивающую станцию с сетью технологических трубопроводов внутристанционных коммуникаций, не менее одного резервуарного парка, а также, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидравлической системы, подключенное к напорному трубопроводу или, по меньшей мере, к одному технологическому трубопроводу, преимущественно с напорной стороны на участке между создающим напор в трубопроводе насосом или насосной группой и ближайшей запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, сообщенное с трубопроводом по рабочему телу, преимущественно по перекачиваемой жидкости, и смонтированное с возможностью автоматического пролонгированного включения и выключения запорной и/или запорно-регулировочной арматуры, при этом гидромеханическое устройство включает последовательно соединенные между собой входной патрубок, имеющий корпус регулятор скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры и передачи нагрузки на гидравлическую систему, снабженный обратным клапаном и жиклером, и гидромеханический привод, включающий силовую камеру с корпусом, содержащим, по меньшей мере, один отсек с изменяющимся рабочим объемом, регулируемо возвратно-наполняемым жидким рабочим телом при возрастании давления в трубопроводе, и передаточный механизм, при этом подключение к трубопроводу гидромеханического устройства выполнено двойным: на входе – входным патрубком оно сообщено с трубопроводом по рабочему телу, а на выходе – кинематически гидромеханическим приводом с запирающим элементом упомянутой арматуры, причем передаточный механизм выполнен подвижным, соединенным с силовой камерой по типу «поршень-шток» или «мембрана-шток», при этом шток, в свою очередь, подвижно связан с образованием привода с запирающим элементом упомянутой арматуры с возможностью автоматических перемещений запирающего элемента в диапазоне от полного перекрытия до полностью открытого на проток трубопровода и наоборот.

2. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что он включает, по меньшей мере, головную нефтеперекачивающую станцию с узлом подключения к напорному трубопроводу системой внутристанционных коммуникаций с установленным на них основным и вспомогательным оборудованием и входящими в гидравлическую систему упомянутого трубопровода снабженными обвязкой технологических трубопроводов резервуарным парком, насосным оборудованием, включающим основные и, предпочтительно, подпорные насосы, запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, а также, предпочтительно, узла учета нефти, нефтепродуктов или газового конденсата и, например, узла приема и ввода в трубопровод очистных и диагностических устройств, причем, по меньшей мере, одна из выше упомянутых внутрикоммуникационных систем обвязок снабжена, по крайней мере, одним гидромеханическим устройством плавной загрузки гидравлической системы.

3. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что включает, по меньшей мере, один эксплуатационный участок длиной, например, до 300 км, содержащий головную и не менее одной промежуточной нефтеперекачивающих станций, а в конечном пункте содержит, по меньшей мере, узел подключения к резервуарному парку – либо входящему в состав линейных сооружений магистрального трубопровода, либо к сырьевому парку нефтеперерабатывающего завода, либо перевалочной нефтебазы.

4. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из труб диаметром 300-1420 мм, образующих от одной до пяти ниток, а в варианте прокладки одной основной нитки на спокойных участках местности при наличии пересечений естественных или искусственных препятствий в виде реки, оврага или существующих дорог или железнодорожных путей в местах перехода через них снабжен дублирующей резервной ниткой диаметром не менее диаметра основного трубопровода.

5. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что обвязка насосного оборудования, выполненного в виде групп основных и/или подпорных насосов, и обвязка резервуарного парка в гидравлической системе, по меньшей мере, одной нефтеперекачивающей станции, включает, по меньшей мере, одно гидромеханическое устройство плавной нагрузки гидромеханической системы станции или не менее чем одну из упомянутых групп насосов.

6. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что в корпусе регулятора скорости открытия упомянутой арматуры размещены вышеупомянутые обратный клапан и жиклер, причем жиклер и обратный клапан выполнены конструктивно совмещенными.

7. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что обратный клапан регулятора скорости открытия упомянутой арматуры содержит имеющий пропускной канал с выходными отверстиями шток с выполненной на одном его конце заслонкой, а на другом – жиклером, включающим регулирующий, предпочтительно, винтовой элемент, введенный в пропускной канал штока обратного клапана с возможностью, по крайней мере, частичного перекрытия проходного сечения пропускного канала – пропускного отверстия для его калибровки с помощью иглы жиклера, которой снабжен винтовой элемент, путем изменения ее положения относительно пропускного канала.

8. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что регулятор скорости открытия упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством, связанным с обратным клапаном и/или жиклером и выполненным, например, в виде пружины.

9. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.7, отличающийся тем, что регулятор скорости открытия упомянутой арматуры снабжен возвратным устройством, установленным на винтовом элементе жиклера и выполненным, например, в виде пружины.

10. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.6, отличающийся тем, что корпус регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры содержит, по меньшей мере, три отсека, в первом отсеке расположена заслонка обратного клапана с выполненным в ней входным отверстием пропускного канала, во втором отсеке расположен, по крайней мере, частично шток обратного клапана и, по меньшей мере, одно выходное отверстие пропускного канала, выполненное в штоке, в третьем отсеке расположен винтовой элемент жиклера и возвратное устройство регулятора скорости открытия, при этом второй отсек соединен по рабочему телу с силовой камерой, а в корпусе регулятора скорости открытия в области третьего отсека выполнено отверстие, закрытое винтовой заглушкой для обеспечения регулировки проходного сечения пропускного канала посредством винтового элемента.

11. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.7, отличающийся тем, что для изменения положения иглы жиклера относительно пропускного отверстия жиклер снабжен устройством калибровки, выполненным с возможностью его регулировки вручную с внешней стороны корпуса регулятора скорости открытия запорной и/или запорно-регулировочной арматуры.

12. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что силовая камера снабжена герметичной упругой мембраной, разделяющей корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек, причем мембрана выполнена с возможностью знакопеременной деформации, направленной в зависимости от давления как в сторону заполняемого отсека, так и в сторону незаполняемого отсека силовой камеры, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

13. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что гидромеханическое устройство снабжено возвратным устройством гидромеханического привода, связанным с передаточным механизмом и/или мембраной привода и выполненным, например, в виде пружины.

14. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что силовая камера снабжена поршнем, разделяющим корпус силовой камеры на упомянутый заполняемый рабочим телом отсек с изменяющимся рабочим объемом и незаполняемый им отсек и выполненным с возможностью перемещения в силовой камере в зависимости от изменения давления, причем в незаполняемом отсеке силовой камеры выполнено отверстие с закрепленной в нем направляющей втулкой, обеспечивающей поступательное движение передаточного механизма.

15. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.13, отличающийся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура выполнена с имеющим шпиндель запорным органом, а передаточный механизм состоит, по меньшей мере, из двух элементов, при этом первый элемент – шток – передаточного механизма через предохранительную накладку соединен с мембраной силовой камеры, а второй элемент соединен с запорным органом запорно-регулировочной арматуры предпочтительно через шпиндель с возможностью поворотного перемещения последней.

16. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.15, отличающийся тем, что первый и второй элементы передаточного механизма выполнены прямолинейными и соединены между собой подвижно, например, шарнирно, причем во втором элементе в месте соединения его с первым выполнено отверстие, внутри которого расположен штифт, соединяющий оба указанных элемента, причем второй элемент передаточного механизма выполнен с возможностью поворота от 0 до 90° от исходного положения, при этом 0° соответствует, например, полностью закрытой арматуре, а значение 90° – полностью открытой.

17. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что запорная и/или запорно-регулировочная арматура представляет собой кран, например шаровой.

18. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что передаточный механизм, взаимодействующий с запорной и/или запорно-регулировочной арматурой, выполнен в виде рычага, или кривошипного механизма, или зубчатой рейки, или зубчатого колеса.

19. Магистральный нефтепровод, нефтепродуктопровод или газоконденсатопровод по п.1, отличающийся тем, что максимальная пропускная способность обратного клапана регулятора скорости открытия упомянутой арматуры, по меньшей мере, в два раза превышает максимальную пропускную способность жиклера.

РИСУНКИ