6. Монтаж подводной запорной арматуры

В ряду мер по обеспечению безопасности морских трубопроводов важное место занимают правильный выбор, установка и эксплуата­ция автоматических отсечных клапанов и других запорных систем.

Главную защиту от прорывов нефти и газа над уровнем моря обес­печивают отсечные клапаны на стояках.

Нормы проектирования предписывают размещать клапан на стоя­ке как можно ниже, но при этом выше расчетного уровня гребней штормовой волны. Клапан должен иметь механическое управление, работоспособность которого необходимо регулярно проверять.

Сам отсечной клапан и относящиеся к нему средства управления должны быть защищены от поломок и огня, а система управления должна быть устроена таким образом, чтобы клапан закрывался автомати­чески при аварийном сигнале или при неполадках в системе Необходимо предусматривать также пульты ручного закрывания кла­панов для дублирования системы автоматики.

На многих морских трубопроводах, прежде всего на газопроводах устанавливают также подводные отсечные клапаны. При этом в первую очередь в случае аварии следует закрывать отсечной клапан на стояке, а подводный клапан обеспечивает дополнительную защиту на случай аварии клапана на стояке.

Место размещения подводных отсечных клапанов определяют с уче­том следующих факторов:

• эффективной площади излучения огненного факела;

• времени стечения продукта;

• работы системы управления;

• защиты отсечного клапана;

• монтажа и ремонта.

С учетом производительности трубопровода и возможного объема утечки продукта подводный отсечной клапан располагают как можно ближе к платформе, но вне предполагаемой зоны огненного факела.

Большинство подводных отсечных клапанов располагают в 150—400 м от платформ. Это расстояние принято на основе анализа риска для платформ на основе следующих соображений:

• зона в радиусе 500 м от платформы обычно обозначена как «зона исключительных интересов», что запрещает рыболовство и дея­тельность третьих сторон;

• данное расстояние вне предела досягаемости посторонних предметов;

• огненный факел, который может возникнуть из-за разрыва трубопровода, минимально угрожает платформе;

• количество продукта в трубопроводе и стояке между клапаном и платформой относительно невелико;

• клапан можно закрыть за 5—20 с;

• монтаж отсечного клапана можно производить на безопасном расстоянии от платформы.

Из разных типов клапанов для работы в качестве отсечных чаще всего используют шаровые краны, обратные клапаны и задвижки.

Обвязка подводного трубопровода, как правило, включает в себя хотя бы один или несколько клапанов. При этом один из них обычно работает как отсечной, а остальные используют при ремонте. На одном и том же трубопроводе могут быть одновременно установлены шаровые краны, обратные клапаны и задвижки. В зависимости от конструкции отсечной клапан можно ремонтировать без затопления трубопровода, или только при частичном его затоплении, сводя к минимуму длительность и стоимость ремонта и связанные с ремонтом расходы.

Система управления подводными клапанами должна предусматривать:

• стыковку клапана с надводной системой аварийной остановки;

• включение подачи энергии к исполнительному механизму кла­пана;

• наблюдение и извещение о поступлении энергии к клапану;

• наблюдение и извещение о положении подводного клапана. Для управления подводной запорной арматурой используют два основ­ных типа исполнительных механизмов:

• одинарного действия, когда гидравлический привод перемеща­ет клапан только в одном направлении, одновременно сжимая возвратную пружину, которая перемещает клапан в противопо­ложном направлении после снятия давления гидравлической жидкости;

• двойного действия, когда гидравлический привод перемещает клапан в обоих направлениях.

Самым распространенным источником энергии для работы клапа­на является гидравлическая жидкость. Ее подают под высоким давле­нием с надводной гидравлической установки через кабель-трос, под­веденный к исполнительному механизму клапана. Для дублирования можно использовать гидроаккумуляторы.

В качестве гидравлической жидкости используют минеральные масла с биоразлагаемыми добавками или обычную воду. Гидравличе­ская жидкость на масляной основе более вязкая, чем вода, поэтому в данном случае применяют трубы большего диаметра. Для больших расстояний более высокая стоимость труб для масляной гидравличе­ской жидкости может окупаться за счет более надежной работы.

Типовая система управления подводной запорной арматурой име­ет следующие коммуникации:

• главная линия подачи гидравлической жидкости;

• линия возврата гидравлической жидкости (в системе двойного действия);

• пилотная линия гидравлической жидкости для клапана-защелки;

• запасная линия;

• скрученные и экранированные электрические парные провода для передачи данных о давлении в аккумуляторе и о положении клапана;

• запасные скрученные и экранированные электрические парные провода;

• кабель-трос, армированный двойной стальной проволокой на всю длину для защиты и повышения устойчивости.

Клапанный узел защищают от повреждений крышкой, изготов­ленной из труб или профилированной стали. Боковые стенки и верх крышки могут быть выложены панелями, изготовленными из сталь­ных плит, решеток или их сочетания. Крышку жестко соединяют с опорной рамой или ставят свободно. Обычно опорную раму и за­щитную крышку устанавливают отдельно с помощью водолазного судна, но с учетом возможности одновременного подъема всего узла.

На действующих трубопроводах установка клапанов должна отве­чать следующим условиям:

• минимальная длительность остановки трубопровода;

• отказ от сброса давления из трубопровода;

• частичное заполнение линии водой или вообще отказ от него;

• обеспечение безопасности персонала при монтаже.

С целью уменьшения потерь монтаж клапанов на действующем трубопроводе проводят во время ежегодного остановочного ремонта.

Для сохранения давления в трубопроводе при производстве работ необходимы установки пробки высокого давления. Надувные проб­ки выдерживают перепад давления до 1,5 МПа, для более высоких давлений применяют механические пробки. Самой совершенной счи­тают гидравлическую пробку (рис. 10.21), рассчитанную на трубо­проводы диаметром от 250 до 1220 мм и имеющую надежный меха­низм двойного уплотнения.

Гидравлическую пробку под давлением воды запускают в трубо­провод через узел запуска поршня, а следят за ее перемещением с по­мощью кабель-троса, длина которого может достигать 450 м. Когда пробка достигает заданного места, с помощью гидравлики приводят в действие салазки и уплотнения, после чего снижают давление воды, и обратное давление газа прочно запирает салазки.

Другим способом отключения частей трубопровода является ис­пользование ледяных пробок. Для этого между двумя разделительны­ми устройствами закачивают порцию воды, после чего передвигают ее в ремонтируемый участок. Затем воду замораживают с помощью «ошейника» из жидкого азота, создавая неподвижную ледяную проб­ку, длина которой может или должна в 2—3 раза превышать диаметр трубопровода. При проведении сварки под водолазным колоколом такой способ не применяют.