УДК 66.083.2 Повышение надежности работы технологических

УДК 66.083.2
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
КОЛОДЦЕВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Валиев И.С., Чалкин И.А.,
научный руководитель д-р техн. наук, проф. Безбородов Ю.Н.
Сибирский федеральный университет
Технологические колодцы являются неотъемлемой частью магистрального
трубопровода, так как выполняют функцию защиты, размещённых на трубопроводе
приборов и оборудования КИПиА и вантузных задвижек, от природных воздействий и
несанкционированного доступа посторонних лиц. Для технического обслуживания и
ремонта приборов КИПиА и вантузных задвижек, конструкция технологического
колодца должна быть надежной, герметичной и удобной для обслуживания,
размещенного в колодце оборудования.
В настоящее время возникают проблемы герметизации технологических
колодцев магистральных трубопроводов в связи с нарушением их герметичности в
процессе эксплуатации. Данные проблемы обусловлены тем, что в условиях
прохождения трубопровода в болотах, сложных природно-климатических условиях, с
большим уровнем грунтовых вод недолговечная гидроизоляция приходит в негодность,
не выдерживая силовых нагрузок, действующих на колодец при температурных
перемещениях трубопровода, а повторная установка аналогичной гидроизоляции в
условиях затопленного колодца трудоемка и малоэффективна.
Задача, решаемая данным изобретением – повышение надежности работы
технологических колодцев, оборудования, размещенного в колодцах, улучшение
условий обслуживания, сокращение объемов и сроков ремонтно-восстановительных
работ на трубопроводах за счет обеспечение герметичности технологических колодцев.
Повышение надежности работы технологических колодцев и обеспечение их
герметичности достигается за счет монтирования в стенку колодца компрессора для
нагнетания воздуха в полости и баллона с сжатым воздухом или азотом для работы в
аварийном режиме, а также конструкция предусматривает коммутирование данного
оборудования с АСУ, для автоматизации контроля.
Основываясь на простейших законах гидростатики, в данной работе
альтернативой предлагается герметизировать колодцы посредством повышения и
регулирования компрессии воздуха в полости технологического колодца.
Идея заключается в отказе от приоритета герметизации нижней части колодца
исключительно стандартными методами (сальниковые набивки, вкладыши,
гидропрокладки, специальные реагентные материалы, катализирующие с грунтовыми
водами).
Предлагаемый метод обеспечения герметичности колодцев предусматривает
усиление его герметизации в верхней части, использую современные герметики для
защиты от попадания воздуха. Кроме того, для создания и поддерживания необходимого
давления внутри колодца, на крышке колодца устанавливается патрубок небольшого
диаметра, через который в колодец будет подаваться воздух. В данной работе
предлагается 2 варианта:
1. Воздух в камеру подается компрессором небольшой мощности, установленным
на внутренней стенке горловины колодца, качающим воздух из окружающей среды. В
случае внештатной ситуации при выходе компрессора из строя, подключается байпасная
линия подачи из баллона со сжатым воздухом или азотом.
2. В случае невозможности размещения компрессорной установки внутри
колодца, можно организовать схему подачи сигнала от датчика уровня, сразу
непосредственно на запорный механизм баллона с сжатым воздухом или азотом.
Компрессор срабатывает от сигнала датчика уровня, установленного на границе
сопряжения отсека колодца с трубопроводом. После «выдавливания» воздухом влаги из
полости колодца, сигнализатор прекращает подачу сигнала на компрессор, и он
перестает работать, однако, давление, созданное внутри колодца, остается неизменным
еще длительное время за счет герметиков и уплотнений верхней части отсека колодца.
Данный способ способствует экономии времени на весьма трудоемкие и
дорогостоящие работы по замене герметизирующих уплотнений и откачки воды из
колодцев. А также позволяет сэкономить средства на покупку части дорогостоящих
уплотнений, защищающих от проникновения влаги, оставив лишь часть уплотнений,
защищающих от стравливания давления в полости колодца через верхнюю образующую.
Рисунок 1 – Движение воздуха в колодце
Гидростатическое давление в герметичном колодце рассчитывается исходя из
законов гидростатитики. При расчете уместно отталкиваться от так называемого
«эффекта перевернутого стакана», когда по мере повышения давления в колодце выше
атмосферного наблюдается вытеснение воды во внешнюю среду. В зависимости от
глубины прокладки трубопровода и установки колодца, достаточным будет
поддерживать давление ненамного больше атмосферного. Точное рабочее давление для
каждого трубопровода подбирается индивидуально, так как оно рассчитывается как
функция, зависящая от многих параметров (глубина прокладки трубопровода, глубина
уровня грунтовых вод, средняя плотность прилегающего грунта и т. д.). Зная все
необходимые параметры, определяемые экспериментальным путем непосредственно на
месте установки колодцев, мы сможем более точно определить на какое давление
настраивать компрессор и сопутствующие датчики.