Публикация статьи в журнале «Газовая промышленность»

Кран шаровой трехходовой для запуска/приема очистных и диагностических устройств производства ООО ЗСПА. Особенности конструкции. Опыт эксплуатации.

В настоящее время для очистки и диагностики трубопроводов в нефтегазовой промышленности  широкое распространение получили камеры пуска  /  приема. Это громоздкие и дорогостоящие сооружения. Но на некоторых трубопроводах, таких как отводы, старые трубопроводы и т.  п., применение камер пуска  /  приема не всегда технически возможно. В ряде случаев упростить эту задачу можно с помощью применения трехходовых шаровых кранов. В рамках программы импортозамещения  ООО «Завод специальной промышленной арматуры» (ООО «ЗСПА») было принято решение о налаживании производства и изготовлении трехходовых шаровых кранов.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

В основе трехходового крана используется  четвертьоборотный шаровой кран 2  /  2, к которому сбоку пристыкован дополнительный вход для загрузки и выгрузки очистного или диагностического снаряда. Технология  использования состоит в том, что для диагностики или очистки трубопровода на     концах  его инспектируемого участка устанавливаются кран запуска и кран приема снаряда. Они могут оставаться в составе трубопровода все время эксплуатации последнего и периодически использоваться для диагностики и очистки. Исполнение кранов     может быть фланцевым или под приварку.

Корпус может быть изготовлен из углеродистой стали, способной работать в условиях умеренного и холодного климата, или из нержавеющей стали. Конструктивно краны запуска и приема не     отличаются друг от друга. В зависимости от установки один и тот же тип крана может служить для запуска скребка или для его приема. Для того чтобы снаряд останавливался в пробке, а не пролетал ее насквозь, один конец пробки закрыт остановочной пластиной, свободно пропускающей перекачиваемую среду. В функционально    нерабочем состоянии, т.  е. когда не осуществляется мониторинг трубопровода, пробка трехходового крана установлена в открытом положении и он полностью пропускает перекачиваемую среду. Учитывая, что кран полнопроходной и имеет небольшое гидравлическое сопротивление, он практически не оказывает влияния на пропускную способность трубопровода. В таком положении устройство может находиться длительное время. Чтобы запустить снаряд по трубопроводу, необходимо загрузить его в камеру крана. С этой целью нужно повернуть пробку на 90° проходом поперек прохода трубопровода. В этом положении седла крана отсекают перекачиваемый поток от попадания в камеру, обеспечивая герметичность класса А по ГОСТ 9544. Затем следует открыть крышку камеры и загрузить снаряд через загрузочную камеру. Когда он будет установлен в пробке, необходимо закрыть крышку камеры и шаровую пробку повернуть по потоку. Под воздействием перепада давления снаряд начнет двигаться и достигнет крана приема. В процессе движения снаряда по трубопроводу будет происходить очистка или диагностика трубопровода. После приема снаряда, т.  е. входа его в шаровую пробку, с помощью редуктора или привода, установленного на кран, следует повернуть пробку на 90°, открыть крышку камеры и вынуть снаряд. После закрытия крышки пробка должна быть установлена в исходное положение по потоку. В зависимости от условий эксплуатации уплотнение седел может быть мягкое, совместимое с рабочей средой или металл-металл.

Как и в обычных шаровых кранах, в трехходовом предусмотрено аварийное восстановление герметичности посредством впрыска герметика в уплотнение штока и седел без останова среды.

БЕЗОПАСНОСТЬ

При проектировании крана большое внимание было уделено безопасности его обслуживания. В нем предусмотрена система двойной блокировки против случайного открытия камеры, находящейся под давлением перекачиваемой среды. Это механическая блокировка, совмещенная с клапаном сброса давления (вентиляционным клапаном), которая надежно фиксирует крышку и препятствует ее открытию, а также пневматическая: если давление превышает 0,01 МПа, то байонетная система блокируется.

Таким образом, крышку камеры можно открыть только после того, как с помощью вентиляционного клапана будет сброшено давление из камеры в окружающую среду. По звуку выходящей струи можно убедиться в том, что давление сброшено. При этом открытие клапана приводит к снятию механической блокировки и обеспечению возможности открыть крышку. Для уменьшения крутящего момента, необходимого для перестановки пробки, в кране предусмотрена возможность выравнивания давления в камере и трубопроводе снаряда. Для того  чтобы  убедиться, что снаряд ушел из крана или пришел в него, система укомплектована сигнализаторами ухода  /  прихода скребка – встроенными указателями положения, установленными на выходе и входе из пробки крана. Указатель имеет механическое исполнение. При прохождении снаряда мимо указателя поднимается флажок, заметный на большом расстоянии, который сигнализирует о прохождении снаряда.

ТИПЫ ИСПОЛНЕНИЯ

Трехходовые краны могут изготавливаться двух типов: стопорные и байпасные. В стопорных при установке пробки в положение загрузки или выгрузки снаряда проходное сечение крана перекрывается и рабочий поток останавливается. В байпасных кранах при загрузке  /  выгрузке снаряда поток не прерывается и проходит через кран. Отсутствует необходимость в дополнительной трубной обвязке. Секция байпаса всегда открыта – исключается накопление, застывание, кристаллизация за счет постоянного потока среды. Существуют разные конструкции байпасных кранов. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. ООО «ЗСПА» выбрало такую конструкцию байпасного крана, в которой используется традиционная для шаровых кранов шаровая пробка увеличенных размеров с улавливающей решеткой. Такая конструкция обеспечивает легкое обслуживание и длительный срок эксплуатации, ремонт в полевых условиях. Не требуется специальных инструментов и специального обучения персонала. Возможна замена  любого  компонента при техническом обслуживании.

При повороте пробки в положение загрузки  /  выгрузки снаряда в камеру рабочий поток проходит через зазор между пробкой и корпусом. Конструкция такого типа в зависимости от величины зазора позволяет обеспечить пропускную способность крана во время загрузки  /  выгрузки снаряда до 80 % от пропускной способности полностью открытого крана. Таким образом, при осуществлении процедуры загрузки  /  выгрузки снаряда рабочий поток перекачиваемой среды практически не меняется.

Кран допускает использование различных очистных снарядов, а также батарейный запуск. Главная проблема этой системы для диагностики трубопровода – ограниченные размеры, а именно дли-на проходного сечения пробки. В этой ситуации необходимо применение малогабаритных диагностических дефектоскопов. В своих исследованиях ООО «ЗСПА» использовало разработки компании ROSEN (Германия). Она производит компактные двунаправленные устройства для обнаружения и измерения потерь металла трубопроводов, имеющие высокие технические характеристики и позволяющие с большой степенью вероятности регистрировать и точно измерять геометрические параметры всех типов дефектов. Но для использования их компактных дефектоскопов необходимо было увеличить длину прохода пробки до значения 1,7–2,0DN. Этого возможно достигнуть с помощью некоторого увеличения диаметра пробки относительно стандартного крана и использования оборудования компании ROSEN для диагностики трубопроводов.

ИСПЫТАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Трехходовые шаровые краны производства ООО «ЗСПА» прошли сертификационные и приемочные испытания на полигоне в г. Саратове, и для подтверждения их работоспособности совместно с диагностическим снарядом предстояло провести диагностику реального трубопровода. Работы были проведены на кусте 1А16 АО «Ачимгаз». Ранее такие испытания нигде в мире не проводились. Сначала был пропущен малогабаритный очистной скребок, который подтвердил возможность прохождения диагностического дефектоскопа. Затем запущен диагностический дефектоскоп. С помощью датчиков отслеживалось местоположение и скорость прохождения снаряда и велась запись информации о состоянии трубопровода. Таким образом, впервые в мире была проведена диагностика трубопровода малогабаритным магнитным диагностическим дефектоскопом через трехходовые шаровые краны. Испытания прошли успешно и подтвердили возможность проведения диагностики трубопроводов с использованием в качестве рабочей среды газа при помощи малогабаритного диагностического дефектоскопа ROSEN через трехходовые шаровые краны производства ООО «Завод специальной промышленной арматуры».