RU218677U1 - Узел соединения участков локально поврежденного криогенного трубопровода сверхпроводящей кабельной линии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технике ремонтирования сверхпроводящей, в том числе высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии, использующей гибкий двухтрубный криопровод на основе гофрированных металлических труб, и может быть применена для ремонтного соединения участков локально поврежденного криопровода. Технический результат полезной модели - упрощение ремонта локально поврежденного криогенного трубопровода. Узел соединения участков гибкого двухтрубного криопровода, выполненного на основе спирально гофрированных металлических труб (1, 2), содержит две пары патрубков (6, 7), закрепленных на концах (4 и 5) труб (1, 2) и попарно охваченных приваренными к ним муфтами (8, 9). Муфты (8, 9) и патрубки (6, 7) выполнены соответственно из полумуфт и полупатрубков, сваренных продольными стыковочными швами. Патрубки (6, 7) снабжены внутренней резьбой, сопрягаемой со спиральным гофром труб (1, 2) соответственно, и накручены на их концы (4, 5). 1 ил.

Description

Область техники

Полезная модель относится к технике ремонтирования сверхпроводящей (в том числе высокотемпературной сверхпроводящей) кабельной лини, использующей гибкий двухтрубный криогенный трубопровод (криопровод), выполненный на основе гофрированных металлических труб. Полезная модель может быть применена для ремонтного соединения участков локально поврежденного криопровода сверхпроводящей кабельной лини.

Уровень техники

Криопроводы должны обеспечивать транспортировку хладагента с минимальным теплопритоком от внешней среды и защиту от агрессивных сред и механических повреждений.

Для этого они выполняются двухтрубными. Внутренняя труба с хладагентом и охватывающая ее наружная труба разделены экранно-вакуумной теплоизоляцией. Гибкость криопровода обеспечивается за счет его выполнения на основе спирально гофрированных тонкостенных металлических труб. Внутренняя труба покрыта теплоизоляционным экраном, а наружная - защитной полиэтиленовой оболочкой. Гибкие криопроводы такой конструкции выпускаются, например, фирмой NEXANS под торговой маркой CRYOFLEX (Криофлекс) и применяются для транспортировки сжиженных газов, а также в сверхпроводящих кабельных линиях (СП КЛ), в том числе высокотемпературных сверхпроводящих кабельных линиях (ВТСП КЛ) [http://new.gasequip.ru/files/Cryoflex cat rus.PDF].

В последнем случае во внутренней трубе криопровода, заполненной хладагентом, располагается ВТСП-жила, а хладагентом служит жидкий азот с температурой от 65°К до 80°К и избыточным давлением более 0,1 Мпа.

Протяженные ВТСП КЛ монтируют из поставляемых изготовителями секций ВТСП кабеля строительной длины 100÷500 м, снабженных концевыми узлами, позволяющими состыковывать секции в полевых условиях.

Актуальной проблемой ВТСП КЛ, особенно протяженных, является устранение локальных повреждений криопроводов, которые могут возникнуть при прокладке или в процессе эксплуатации. В частности, эта проблема остро стоит в условиях плотной городской застройки и частого пересечения трассы подземной ВТСП КЛ с другими коммуникациями. При этом высока вероятность локального повреждения наружной трубы криопровода ВТСП КЛ с потерей межтрубного вакуума во всей поврежденной кабельной секции. Потеря защитных функций наружной трубы может привести к последующему повреждению внутренней трубы и утечке хладагента из всей кабельной секции. Изготовители ВТСП кабелей рекомендуют производить в таких случаях полную замену поврежденной секции.

Известен выбранный в качестве прототипа узел соединения участков гибкого двухтрубного криопровода сверхпроводящей кабельной линии, содержащий две пары патрубков, закрепленных на концах соединяемых участков двухтрубного криопровода и попарно охваченных приваренными к ним муфтами [US9875826 опуб. 19.05.2016].

Недостаток прототипа состоит в том, что концы соединяемых участков двухтрубного криопровода должны быть заранее (на заводе-изготовителе) снабжены торцевыми патрубками (то есть соединяемые участки должны быть секциями строительной длины). Ремонт локального повреждения подземного криопровода с использованием прототипа требует замены всей поврежденной кабельной секции, на которой обнаружено локальное повреждение, и соответственно выемки и обратной засыпки грунта по всей ее строительной длине.

Сущность полезной модели

Технический результат полезной модели - упрощение ремонта локально поврежденного криогенного трубопровода, благодаря исключению работ по демонтажу поврежденной секции, закупке, доставке и монтажу новой секции и сокращению объема земляных работ по выемке и обратной засыпке фунта.

Предметом полезной модели является узел соединения участков гибкого двухтрубного криопровода сверхпроводящей кабельной линии, выполненного на основе спирально гофрированных металлических труб, содержащий две пары патрубков, закрепленных на концах труб соединяемых участков двухтрубного криопровода и попарно охваченных приваренными к ним муфтами, отличающийся тем, что муфты и патрубки выполнены соответственно из полумуфт и полупатрубков, сваренных продольными стыковочными швами, при этом патрубки снабжены внутренней резьбой, сопрягаемой со спиральным гофром соответствующей трубы криопровода, и накручены на ее концы.

Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.

Осуществление полезной модели

На фигуре приведен чертеж, иллюстрирующий конструкцию предлагаемого узла соединения двух участков гибкого криопровода, примыкающих к локальному повреждению ВТСП КЛ.

На каждом из двух участков обозначены следующие элементы гибкого двухтрубного криопровода:

наружная спирально гофрированная металлическая труба 1, покрытая защитной полиэтиленовой оболочкой;

заполняемая хладагентом внутренняя спирально гофрированная металлическая труба 2, в которой располагается ВТСП-жила 3 сверхпроводящей кабельной линии;

неповрежденные концы 4 и 5 труб 1 и 2 соединяемых участков соответственно.

наружная пара патрубков 6, закрепленных на концах 4;

внутренняя пара патрубков 7, закрепленных на концах 5;

муфта 8, охватывающая наружную пару патрубков 6;

муфта 9, охватывающая внутреннюю пару патрубков 7.

Муфты 8 и 9 имеют форму обечаек и закреплены сваркой, например аргонодуговой, на парах патрубков 6 и 7 соответственно,

Каждый патрубок 6 и каждый патрубок 7 сформирован из двух полупатрубков, сваренных продольными стыковочными швами. Полупатрубки выполнены с резьбой, так, чтобы внутренние резьбы сформированных патрубков 6 и 7 сопрягались с гофром труб 1 и 2 соответственно. Каждая муфта 8 и 9 сформирована из двух полумуфт, сваренных продольными стыковочными швами.

На фигуре также показаны вакуумный промежуток 10 и теплоизоляционный экран 11, образующие межтрубную (между трубами 1 и 2) экранно-вакуумную теплоизоляцию криопровода.

Наиболее характерным видом повреждения криопровода при прокладке или в процессе эксплуатации ВТСП КЛ является локальное повреждение наружной трубы 1. Потеря защитных функций трубы 1 в месте ее повреждения может привести к последующему повреждению внутренней трубы 2 и утечке из нее хладагента.

Полезная модель заявлена и ее осуществление описывается для худшего случая повреждения криопровода, когда необходим ремонт обеих труб 1 и 2. (ВТСП-жила 3 остается неповрежденной и отключенной от источников питания, благодаря действию штатной защиты, реагирующей на снижение давления хладагента в трубе 2).

Ремонт поврежденного подземного криопровода с использованием заявляемой конструкции узла соединения выполняют после проведения подготовительных земляных работ (выемки грунта и формирования временного колодца диаметром 1÷2 м, необходимых для доступа к предварительно локализованному месту повреждения.

Демонтируют (например, вырезают циркуляционной пилой-болгаркой), поврежденные отрезки труб 1 и 2, так чтобы открыть торцевой доступ к их неповрежденным концам 4 и 5 соответственно. Концы 4 освобождают от защитной оболочки, а концы 5 - от экрана 11, развальцовывают острые кромки концов 4 и 5. При этом промежуток между концами 4 выполняют более широким, так, чтобы через него можно было монтировать не только патрубки 7 на концах 5, но и муфту 9, соединяющую эти патрубки.

Монтаж элементов соединительного узла выполняют с учетом целостности ВТСП-жилы 3 следующим образом.

Каждый конец 5 охватывают введенными через промежуток между концами 4 двумя полупатрубками, снабженными внутренней резьбой, из которых формируют патрубки 7, сваривая плоские поверхности полупатрубков, примыкающие друг к другу, продольным швом стыковочного типа (например, с помощью аргонно-дуговой сварки). Затем сформированные таким образом патрубки 7 накручивают на спирально гофрированные поверхности концов 5 трубы 2.

После этого через промежуток между концами 4 вводят полупатрубки патрубков 6, аналогичным образом формируют патрубки 6 и накручивают их на спирально гофрированную поверхность концов 4 трубы 1.

Выполнение внутренней резьбы патрубков 6 и 7 сопрягаемой со спиральным гофром труб 1 и 2 соответственно, позволяет в полевых условиях надежно закрепить патрубки 6 и 7 на концах 4 и 5 соответственно. Резьбовые соединения патрубков и спирально гофрированных тонкостенных металлических труб устойчивы к осевым усилиям, стягивающим гибкий криопровод при его захолаживании (т.е. при заполнении его хладагентом).

После того, как пары патрубков 6 и 7 сформированы и накручены на соответствующие гофрированные поверхности концов 4 и 5, на примыкающих к этим поверхностям торцах патрубков могут быть выполнены узкие герметизирующие (не несущие силовую нагрузку) сварные швы.

Затем через расширенный промежуток между концами 4 вводят две полумуфты, охватывают ими патрубки 7 и формируют муфту 9, соединяя прилегающие друг к другу поверхности полумуфт продольным сварочным швом (например, с помощью аргонно-дуговой сварки). Сформированную муфту 9 закрепляют на патрубках 7, приваривая ее торцы к патрубкам кольцевыми швами углового типа. Затем быстросохнущим клеевым составом закрепляют на муфте 9 локальный теплоизоляционный экран 12, охватывая им муфту 9, патрубки 7 и всю освобожденную от штатного экрана 11 поверхность концов 5. На этом восстановление внутренней трубы 2 заканчивается.

Когда внутренняя труба 2 восстановлена, накрученные на концы 4 патрубки 6 соединяют муфтой 8, формируя ее из двух полумуфт и закрепляя на патрубках 6 сваркой аналогично вышеописанному для муфты 9. На поверхность муфты 8 может быть нанесено защитное антикоррозийное покрытие.

Закрепление муфт 8 и 9 на патрубках 6 и 7, предварительно накрученных на гофрированную поверхность концов 4 и 5, исключает риск прожигания труб 1 и 2, возникающий при непосредственном сварном соединении муфты с тонкостенной гофрированной металлической трубой.

Восстановление межтрубного вакуума, заполнение хладагентом отремонтированной секции криопровода и ее послеремонтный контроль выполняют, используя доступ к концам поврежденной секции, с помощью стационарных и/или переносных штатных средств, поставляемых производителем криопровода [журнал Технические газы, №4, 2008, стр. 69-72, Н.В. Павлов, Клаус Шиппл. «Характеристики гибких криогенных трубопроводов для жидких криопродуктов»].

Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве (узле) двух пар патрубков 6 и 7, закрепленных на концах 4 и 5 труб 1 и 2 соединяемых участков и попарно охваченных приваренными к ним муфтами 8 и 9, выполнение муфт 8, 9 и патрубков 6, 7 соответственно из полумуфт и полупатрубков, сваренных продольными стыковочными швами, наличие у патрубков 6 и 7 внутренней резьбы, сопрягаемой со спиральным гофром труб 1 и 2 соответственно, на концы 4 и 5 которых накручены указанные патрубки, необходимо и достаточно для осуществления ремонта локального повреждения двухтрубного криопровода ВТСП КЛ без замены всей поврежденной кабельной секции с соответствующим упрощением ремонтных работ по восстановлению поврежденного криопровода сверхпроводящей кабельной линии.

Claims (1)

1. Узел соединения участков гибкого двухтрубного криопровода сверхпроводящей кабельной линии, выполненного на основе спирально гофрированных металлических труб, содержащий две пары патрубков, закрепленных на концах труб соединяемых участков двухтрубного криопровода и попарно охваченных приваренными к ним муфтами, отличающийся тем, что муфты и патрубки выполнены соответственно из полумуфт и полупатрубков, сваренных продольными стыковочными швами, при этом патрубки снабжены внутренней резьбой, сопрягаемой со спиральным гофром соответствующей трубы криопровода, и накручены на ее концы.

Images