Насосы для осушения трубопроводов

В настоящее время доля природного газа в мировом энергобалансе составляет более 27%. Обеспечение надежности и качества объектов газоснабжения в период строительства и после ремонта является актуальной задачей для топливно-энергетического комплекса. Процедуры испытаний и эксплуатационная готовность оборудования оказывают непосредственное влияние на качество транспортируемого газа и безопасность всей системы.

Одним из ключевых этапов перед вводом газопровода в эксплуатацию являются гидравлические испытания, которые позволяют проверить прочность и герметичность испытываемого узла. После этих испытаний система должна быть тщательно очищена и высушена, поскольку содержание влаги в транспортируемом газе является важным показателем качества. Содержание влаги должно быть таким, чтобы не образовывалась газогидратная водная фаза.

Методы осушения трубопроводов

Существует три метода осушения  трубопроводов:

• осушение горячим сухим воздухом;
• осушение азотом;
• осушение при помощи вакуума.

Важно: Данный текст не дает ответа на вопрос о выборе метода сушки для конкретной внутренней полости. Другими словами, он не указывает предпочтительный метод для всех существующих условий. Выбор метода является результатом оценки различных факторов для конкретного случая.

Осушение трубопроводов продувкой горячим сухим воздухом

Горячий воздух подается в трубу в ненасыщенном состоянии для насыщения воздуха, тем самым удаляя часть влаги из объема. Осушение всей трубы производится по секциям, что является отдельной статьей расходов.

Преимущества данного метода:

• Воздух является недорогой средой, особенно в жарких, сухих районах, и нет особых проблем с получением горячего воздуха.
• Относительно короткое время цикла сушки.

Недостатки метода:

• По длине воздуховода подаваемый горячий воздух охлаждается (чем ниже температура окружающей среды, тем быстрее он охлаждается), что снижает способность поглощения влаги.
• Для достижения необходимого уровня осушения участка трубопровода требуется большое количество горячего воздуха.
• Для сжатого воздуха требуется компрессор, который имеет высокие инвестиционные затраты и высокое энергопотребление.
• При высокой влажности окружающей среды воздух должен быть предварительно удален.
• Длина сушильной секции ограничена такими факторами, как охлаждение горячего воздуха из-за низкой температуры окружающей среды и потеря давления из-за длины воздуховода.
• Требуется внешний вакуумный фильтр для выходного воздушного потока.

Осушение трубопроводов подачей азота внутрь трубы

Этот метод похож на сушку горячим воздухом, но вместо воздуха используется азот. Во многих случаях инертный газ (обычно используется азот) закачивается в трубопровод после продувки горячим воздухом, и этот метод популярен, поскольку позволяет сократить трудозатраты и время цикла.

Преимущества метода:

• Поскольку азот инертен, исключается возможность взрыва или воспламенения (реакция с транспортируемым газом).
• Горячий азот обладает высокой абсорбционной способностью.

Недостатки метода:

• Все недостатки метода осушения горячим воздухом.
• Этот метод дороже, чем заполнение внутренней полости азотом после продувки воздухом, поскольку требует гораздо большей азотной установки.

Вакуумный метод осушение трубопроводов

Участок трубы должен быть полностью герметичным, а для создания вакуума внутри должна использоваться специальная вакуумная система. Влага внутри, в виде капельного газа, переносится вместе с отработанным газом и испаряется при достижении давления насыщенных паров, причем испарение происходит по всему объему испытуемому узлу. Конечно, существует градиент давления по длине внутренней части, но из-за большого диаметра он мало влияет на процесс. Обратите внимание, что расчет процесса осушения требует оценки количества воды, оставшейся в трубопроводе, т.е. количества жидкости, необходимой для удаления.

Для оценки давления, необходимого для обезвоживания трубопровода вакуумным методом, может потребоваться таблица пересчета различных значений влажности водяного пара.

Преимущества  метода:

• Подходит для осушения больших участков магистральных трубопроводов (100-1000 км действующих объектов).
• Низкие гидравлические потери позволяют осушать сложные участки трубопровода.
• Остаточная влажность минимальна (по сравнению с методами 1 и 2) и зависит от времени обработки.

Недостатки метода:

• Новизна решения, очень мало ссылок по сравнению с другими методами.
• Отсутствие утвержденных отраслевых методов расчета времени цикла.
• Низкое распространение в холодном климате.

Суть вакуумного метода заключается в обеспечении термодинамических условий для перехода жидкости из жидкого состояния в парообразное (кипение под пониженным давлением). Образовавшийся пар выводится из системы вакуумным насосом. Критерием достижения требуемого содержания влаги является достижимое разрежение, соответствующее требуемому уровню давления (ниже давления насыщенного пара при температуре точки росы).

Параметры, на которые следует обратить внимание при выборе вакуумного насоса для осушения трубопроводов

При выборе вакуумной системы необходимо учитывать следующие моменты:

• Большое количество воды и твердых частиц в откачиваемой жидкости.
• Специфические климатические условия: пыльный, грязный воздух (пустыня), высокая влажность (тропический климат), высокие и низкие температуры в течение дня/года (пустынный/континентальный климат), низкое давление окружающей среды (высокогорье).
• Способ охлаждения агрегатов вакуумной системы: воздух или вода.
• Температура процесса сушки, так как при низких температурах может произойти замерзание труб. Игнорирование этого требования приведет к увеличению времени сушки и появлению остаточной влаги в трубопроводе.
• Меньшие диаметры трубопроводов значительно снижают скорость насоса, поэтому необходимо выбрать оптимальную вакуумную систему для конкретного типа магистрали.
• Специальные требования к проектированию вакуумной системы на жесткой раме для выполнения условий, затрудняющих доставку на рабочую площадку.

Вакуумные насосы для осушения трубопроводов

Осушение труб под вакуумом осуществляется при относительно низком давлении. Для достижения такой скорости используется насос с масляной смазкой. Пластинчато-роторные насосы с масляной смазкой - идеальное решение для небольших систем. Винтовые насосы с масляной смазкой подходят для больших установок. В обоих случаях необходимо учитывать допустимый расход пара, который насос может обеспечить без конденсации в камере сжатия. Для наилучшей работы рекомендуется специальная защита от влаги.

Во многих случаях рабочих параметров только масляной ступени недостаточно. Для значительного увеличения скорости насоса и обеспечения еще более глубокого вакуума на стороне всасывания следует установить механический бустерный насос типа Рутс.