RU225556U1 - Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к системам управления транспортированием различных продуктов по трубопроводам, в частности к системам управления технологическим процессом на объектах газоснабжения, водо- и теплоснабжения, которые должны функционировать преимущественно в условиях автономного электроснабжения и в условиях умеренно-холодного или холодного климата. Устройство состоит из колодца с крышкой, запорно-регулирующей арматуры, например шарового крана или задвижки, редуктора, управляющего электрического привода, аппаратуры управления приводом и аккумуляторной батареи, которая установлена в кожух, нижнее основание которого выполнено теплопроводящим, а остальная поверхность - теплоизолирующей. Кожух установлен на теплопроводящий конструктивный элемент, соединенный с поверхностью корпуса редуктора. Для прогрева аккумуляторной батареи используется тепло, выделяемое продуктом, перекачиваемым по трубопроводу. Техническим результатом полезной модели является возможность применения на пункте контроля в качестве источника электроэнергии наиболее эффективных типов аккумуляторных батарей, например литий-ионных или литий-полимерных, в силу принципа работы не удовлетворяющих требованиям рабочих пониженных температур окружающей среды. В результате увеличивается количество рабочих циклов управления запорно-регулирующей арматурой, повышается время автономной работы и удобство эксплуатации аппаратуры.

Description

Область техники

Полезная модель относится к системам управления транспортированием различных продуктов по трубопроводам, в частности, к системам управления технологическим процессом на объектах газоснабжения, водо- и теплоснабжения, которые должны функционировать преимущественно в условиях автономного электроснабжения.

Уровень техники

В ряде случаев на объектах управления трубопроводами систем газоснабжения, водо- и теплоснабжения отсутствует энергоснабжение от электрических сетей. В условиях, когда подведение электрической сети к пункту управления невозможно или экономически нецелесообразно, возможно использование различных технических решений.

Одним из решений на этот случай является использование пневмо-гидроприводов для управления запорной арматурой. Примером такого подхода может служить, например, система телемеханики АСДУК-ПГП (https://axitech.ru/catalog/sistemy/sistema-telemekhaniki-asduk-pgp/). В этой системе энергия для управления приводом запорной арматуры запасается в газовых баллонах, а для питания аппаратуры используются аккумуляторы сравнительно малой емкости. Недостатками такого подхода являются большие масса и габариты устройств, высокая стоимость устройства, сложность обслуживания в связи с необходимостью перезарядки газовых баллонов.

Альтернативным подходом является автономное энергоснабжение аппаратуры пунктов управления полностью с помощью аккумуляторных батарей. Примером такого подхода являются, например, семейство приводов с дистанционным управлением фирмы 3S Actuators GmbH (https://www.3s-antriebe.de/en/produkte-loesungen/). Данная аппаратура использует энергетически эффективные и сравнительно дешевые литий-ионные аккумуляторы, что существенно удешевляет аппаратуру и упрощает техническое обслуживание.

Недостатком такого решения является существенная ограниченность температурного диапазона использования устройства свойствами применяемых аккумуляторов и, как следствие, невозможность применения в условиях холодного или умеренно-холодного климата. Например, для наиболее эффективных типов аккумуляторов - литий-ионных или литий-полимерных - типовое значение пониженной рабочей температуры составляет около минус 20°С. А к аппаратуре систем управления технологическими процессами в условиях холодного или умеренно-холодного климата предъявляются требования работоспособности в условиях температуры окружающей среды от минус 40 до +60°С (ГОСТ 15150-69).

Для обеспечения теплового режима работы блоков радиоэлектронной или электротехнической аппаратуры традиционно используют способы принудительного прогрева аппаратуры с помощью специальных электронагревательных устройств или элементов. Для аккумуляторов также возможен режим самопрогрева. Однако в условиях автономного электроснабжения эти способы имеют тот недостаток, что электроэнергия для нагревания потребляется от той же аккумуляторной батареи ограниченной энергоемкости, что, в результате, резко сокращает время автономной работы аппаратуры. Кроме того, электроснабжение от большинства типов аккумуляторных батарей в условиях предельных пониженных температур становится неэффективным в силу самих электрохимических принципов работы аккумуляторов.

Одним из решений может стать использование более дорогих типов аккумуляторных батарей, обладающих существенно меньшей энергоемкостью, но подзаряжаемых от дополнительного источника. Например, в системе дистанционного управления запорной арматурой АСДУЗА-А-ЭП (https://gaz.ssoft24.com/product/sistemy-telemetrii-i-telemekhaniki/asduza/asduza-a-ep-za-2-v-n/) применяется дополнительная солнечная батарея. Недостатком такого решения является высокая стоимость и сложность обслуживания солнечной батареи, малая эффективность солнечной батареи в условиях зимнего времени и в северных регионах, а также необходимость дополнительного пространства для размещения солнечной батареи за пределами подземных сооружений.

Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа для предлагаемой полезной модели, является комплекс телемеханики МАК-Э с электрическим приводом подземного исполнения (http://intertech-i.ru/).

Данный комплекс телемеханики размещается в подземном колодце и включает в себя управляющий привод, аппаратуру управления приводом и аккумуляторную батарею. Управляющий электрический привод через редуктор управляет запорно-регулирующей арматурой, устанавливаемой в трубопровод. Электрический привод устанавливается на редуктор при помощи фланца, который выведен ко дну колодца. Редуктор и остальное пространство между редуктором и управляющей аппаратурой, в том числе, и аккумулятором, при установке засыпается грунтом в целях теплоизоляции.

Для обеспечения требования работоспособности в условиях температуры окружающей среды до минус 40°С (ГОСТ 15150-69) используется аккумуляторная батарея свинцово-кислотного типа, по своим характеристикам обеспечивающая работу до температуры минус 40°С. Данное решение имеет следующие недостатки: большая масса аккумуляторной батареи, вызванные этим неудобства эксплуатации, превышающие эргономические возможности одного человека, малое количество рабочих циклов управления запорно-регулирующей арматурой и существенная ограниченность времени автономной работы аппаратуры, связанные с недостатками аккумуляторной батареи, а именно: малой энергоемкостью батареи по сравнению, например, с литий-ионными или литий-полимерными батареями той же массы, высокой скоростью саморазряда батареи.

Раскрытие сущности полезной модели

Технической задачей, решаемой в данной полезной модели, является осуществление прогрева аккумуляторной батареи, а также, возможно, и другой электронной аппаратуры, в условиях подземного колодца пункта контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу. Данная задача решается без затрат запасенной энергии аккумуляторной батареи в условиях отсутствия внешнего электроснабжения.

Техническим результатом полезной модели является возможность применения на пункте контроля в качестве источника электроэнергии наиболее эффективных типов аккумуляторных батарей, в силу принципа работы не удовлетворяющих требованиям рабочих пониженных температур окружающей среды, и связанные с этим применением увеличение количества рабочих циклов управления запорно-регулирующей арматурой, повышение времени автономной работы аппаратуры, повышение удобства эксплуатации аппаратуры.

Поставленная задача решается за счет использования тепла, выделяемого продуктом, перекачиваемым по трубопроводу.

Конструкция предлагаемого устройства показана на фигуре.

Непосредственно над трубопроводом установлен колодец с крышкой (1). В трубопровод установлена запорно-регулирующая арматура (2), например шаровой кран или задвижка. На запорно-регулирующую арматуру установлен редуктор (3). На фланец редуктора установлен управляющий электрический привод (4). Аппаратура управления приводом (5) может находиться в одном корпусе с приводом или представлять собой отдельный блок, соединенный с приводом электрическими кабелями. Аккумуляторная батарея (6) установлена в кожух (7), нижнее основание которого выполнено теплопроводящим, например, металлическими, а остальная поверхность - теплоизолирующей. Кожух (7) установлен на теплопроводящий, например, металлический, конструктивный элемент (8), соединенный с поверхностью корпуса редуктора (3).

При температурах окружающей среды ниже 0°С, перекачиваемый по трубопроводу жидкий продукт, например, вода, представляет собой теплоноситель. Газ в газопроводах также представляет собой теплоноситель. Например, согласно СНиП 2.04.08-87 (Газоснабжение), температура газа, выходящего из газораспределительных станций, должна быть не ниже минус 10°С при подаче газа в подземные газопроводы

Корпуса запорно-регулирующей арматуры и редуктора выполняются из металла (стали или чугуна) и представляют собой хорошую теплопроводную конструкцию. В стационарных условиях их температура приближается к температуре перекачиваемого продукта.

Таким образом, в условиях сильного холода в атмосфере верхняя поверхность корпуса редуктора представляет собой нагретую поверхность. Тепло с этой поверхности снимается через теплопроводящий, например, металлический, конструктивный элемент (8) и через нижнее основание кожуха (7) передается аккумуляторной батарее (6), которая прогревается по всему объему за счет собственной теплопроводности.

Потери тепла от аккумуляторной батареи по возможности уменьшаются теплоизоляцией кожуха (7) и, до некоторой степени, конструкцией закрытого колодца (1).

При отсутствии сильных холодов предложенная тепловая конструкция работает как термостабилизатор и радиатор аккумуляторной батареи.

Сама по себе предлагаемая конструкция теплопроводящего конструктивного элемента, являющегося простейшим теплообменным аппаратом, не является новой.

Однако, в проанализированных источниках не удалось найти устройств, использующих попутно выделяемое тепло перекачиваемого продукта для прогрева аппаратуры управления технологическим процессом и, в частности, аккумуляторных батарей. Поэтому предлагаемое решение как аппаратурно-конструктивный комплекс является новым.

Краткое описание фигур

Предлагаемая полезная модель проиллюстрирована фигурой, представляющим схематичный разрез устройства, на котором обозначены:

1 - подземный колодец с крышкой

2 - запорно-регулирующая арматуры

3 - редуктор

4 - управляющий электрический привод

5 - аппаратура управления приводом

6 - аккумуляторная батарея

7 - кожух

8 - теплопроводящий конструктивный элемент.

Claims (6)

1. Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу, состоящий из запорно-регулирующей арматуры, например крана или задвижки, установленной в трубопровод, соединенного с ней редуктора, управляющего электрического привода, аппаратуры управления приводом и аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что аккумуляторная батарея установлена в кожух, нижнее основание которого выполнено теплопроводящим, например металлическим, и через теплопроводящий конструктивный элемент соединено с поверхностью корпуса редуктора.

2. Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу по п. 1, отличающийся тем, что внешняя поверхность кожуха, за исключением нижнего основания, выполнена теплоизолирующей.

3. Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу по п. 1, отличающийся тем, что используется аккумуляторная батарея литий-ионного или литий-полимерного типа.

4. Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу по п. 1, отличающийся тем, что в аппаратуру управления приводом введен блок связи, осуществляющий управление устройством и контроль состояния устройства по радиоканалу.

5. Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу по п. 1, отличающийся тем, что аппаратура управления приводом установлена в кожух, состоящий из теплоизолирующей и теплопроводящей частей, причем теплопроводящая часть кожуха соединена через теплопроводящий элемент с корпусом редуктора.

6. Пункт контроля за транспортировкой продукта по подземному трубопроводу по п. 1, отличающийся тем, что содержит датчики давления и датчики температуры транспортируемого продукта.

Images