Гаситель пульсаций давления в газопроводе

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводных транспортных системах для газовых сред, в частности на газораспределительных станциях. Гаситель пульсаций давления состоит из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе и полостях между шайбами, создаваемых за счет втулок установленных между ними. Для уменьшения уровня пульсаций давления, вызванного вихреобразованием, в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α=40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β=6…30°, при этом дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды. Технический результат - уменьшение уровня пульсаций давления на участке газопровода, расположенном за гасителем, снижение вибрации поверхности газопровода и шума в окружающей среде. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводных транспортных системах газовых сред, в частности на газораспределительных станциях.

Известен гаситель пульсаций давления в жидкостях и газах, содержащий перфорированную вставку, установленную в разборном корпусе, которая опирается фланцем на упругие элементы в виде пружин, расположенных по обе стороны фланца и перемещающуюся по направляющим между опорным и прижимным кольцами. Перфорированная вставка выполнена конусной, а диаметры ее отверстий уменьшаются от входа к выходу. Для уменьшения гидродинамического или газодинамического сопротивления площадь перфорации конусной вставки выполняется не менее площади поперечного сечения входного и выходного участка (Гаситель пульсаций давления. Патент 2062940, МПК F16L 55/04, дата публикации 27.06.1996). Гашение пульсаций давления возникает за счет диссипации энергии потока на перфорации конуса вставки и ее колебательных движений вдоль оси, что позволяет разрушать крупные вихри, переводя низкочастотные колебания в высокочастотные. Недостатком такого гасителя являются малая эффективность гашения высокочастотных пульсаций, которые возникают в магистрали за регуляторами и другими дросселирующими элементами при сверхкритических перепадах давлении, неравномерность скорости потока по сечению за перфорированным конусом, которая может создавать за ним вихревое течение и пульсацию давления. Наличие движущихся и вибрирующих деталей в гасителе - конуса и пружин увеличивает вероятность поломки и снижает его надежность.

Известен дроссельный шумоглушитель типа 3381 фирмы Samson (Краткий каталог, Издание: 2007, SAMSON AG), выбранный в качестве прототипа. Его конструкция представляет устанавливаемый в корпусе пакет от 2 до 5 фиксированных шайб, в каждой из которых выполнены дросселирующие отверстия, распределенные по их площади. Применяется для работы в жидких, газообразных и парообразных средах за регулирующим клапаном. Шумоглушитель выравнивает скорости потока по сечению, разрушает вихревое течение, за счет сопротивления при протекании через него рабочей среды уменьшается перепад давления на клапане. В результате снижаются пульсации давления и уровень шума в окружающей среде.

Недостатком существующего гасителя является то, что дросселирующие отверстия имеют цилиндрическую форму и за счет резкого сужения потока на входе и резкого расширения на выходе из них возникают вихри, вызывающие пульсации давления. В выходной шайбе пакета дросселирующие отверстия равномерно распределены по ее площади, в результате чего скорости в сечении приближены к равномерному их распределению по радиусу. За счет трения на участке газопровода за пакетом шайб происходит перестройка профиля скоростей в сечениях по длине трубы. Скорости у поверхности снижаются и увеличиваются по оси трубы. В результате этого за гасителем также возникают вихревые течения и пульсации давления.

Пульсации давления вызывают вибрацию поверхности трубопровода и создают шум в окружающей среде.

Целью изобретения является уменьшение уровня пульсаций давления на участке газопровода, расположенном за гасителем, снижение вибрации поверхности газопровода и шума в окружающей среде.

Указанная цель достигается тем, что в гасителе пульсаций давления, состоящем из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе, и полостей между шайбами, при этом в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α=40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β=6…30°, дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды.

Конфузор и диффузор создают на входе и выходе из отверстия плавное изменение площади и уменьшают вихреобразование при протекании потока через дросселирующие отверстия. За счет расширения площади на выходе отверстий в диффузоре уменьшается скорость течения потока, поступающего в полость между дросселирующими шайбами и на выходе гасителя, что также снижает вихреобразование и пульсации давления.

Оптимальный угол при вершине круглого конфузора в зависимости от отношения его длины к диаметру отверстия может составлять α=40…80°, угол диффузора в зависимости от степени расширения, равной отношения площади на выходе из него к площади на входе и числа Re, может составлять β=6…14°. Эти значения соответствуют минимальным значениям коэффициента гидравлического и газодинамического сопротивления и, следовательно, минимальному вихреобразованию (Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1992. - 673 с.). Для увеличения выходного диаметра при определенной толщине шайбы и уменьшения скорости на выходе из диффузора, угол β может составлять до 30°.

Для снижения пульсаций давления за счет вихреобразования при перестройке профиля скоростей в трубопроводе за гасителем пульсаций давления распределение отношения пропускной площади дросселирующих отверстий в кольцевом элементе шайбы выполняется приближенным к отношению скорости установившегося стационарного течения в сечении трубы к ее среднему значению. Расчет теоретического распределения пропускной площади по радиусу шайбы проводится по формулам (1) и (2):

где: FП(R) - теоретическое распределение пропускной площади дросселирующей шайбы по ее текущему радиусу R;

k(R) - коэффициент распределения пропускной площади отверстий по радиусу R дросселирующей шайбы;

n - количество дросселирующих отверстий;

FO - пропускная площадь дросселирующего отверстия;

FШ=FT - площадь дросселирующей шайбы в трубопроводе, равная пропускной площади трубопровода FT;

RT - наружный радиус шайбы, находящийся в трубопроводе;

VC - средняя скорость течения среды в трубопроводе за шайбой, рассчитанная по величине объемного расхода и площади газопровода;

V(R) - скорость установившегося стационарного течения в сечении трубы на радиусе R.

При реальных средних скоростях течения газа, соответствующих числам Рейнольдса Re>4·103, распределение скорости по радиусу трубы определяется универсальной логарифмической зависимостью профиля скоростей, подтвержденной экспериментально (Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. 7-е изд. - М.: Дрофа, 2003. - 651-660 с.). Приближенное значение скорости рассчитывается по формуле (3):

где:

- динамическая скорость и ее зависимость от коэффициента сопротивления трубы λ и средней скорости;

- коэффициент сопротивления гладкой трубы и его эмпирическая зависимость от числа Re по данным Никурадзе.

Расположение отверстий по радиусу шайбы выбирается так, чтобы обеспечить наилучшее приближение к теоретической зависимости распределения пропускной площади по радиусу шайбы в соответствии с формулой (1).

На фигуре 1 изображен гаситель пульсаций давления в разрезе. Гаситель состоит из корпуса 1 с установленными в нем дросселирующими шайбами 2, расположенных на расстоянии друг от друга, определяемом длиной втулок 3. Шайбы имеют дросселирующие отверстия, на входе которых выполнен конфузор, а на выходе диффузор. Отверстия смещены друг относительно друга в окружном направлении, что обеспечивается фиксацией шайб и втулок шпонками. Смещение шайб предотвращает сквозное прохождение газа и способствует сглаживанию пульсаций давления в полостях между шайбами. Пакет шайб фиксируется в корпусе втулкой 4 и винтами 5.

Гаситель пульсаций давления в газопроводе, состоящий из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе, и полостей между шайбами, отличающийся тем, что в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α=40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β=6…30°, при этом дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в гидроприводах строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин. Гидрораспределитель содержит напорную секцию с напорной магистралью, предохранительным клапаном и сливной магистралью, рабочие секции с золотником с каналами и сливную секцию.

Изобретение относится к области гидравлики и может быть использовано в трубопроводных системах для снижения гидроудара при регулировании производительности налива.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к компенсаторам промывочной жидкости. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидросистемах и в пневмосистемах, работающих под высоким давлением, например при подаче жидкости под высоким давлением к энергетическим установкам или к измерительным приборам, в частности к манометрам.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидропневмосистемах промышленного оборудования, работающих под высоким давлением, например, при подаче жидкости или газа под высоким давлением к энергетическим установкам или к измерительным приборам, в частности к манометрам.

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, нефтепереработки, в частности к способам и устройствам для снижения уровня кавитации в гидравлических машинах, трубопроводах, системах переработки жидкостей.

Изобретение относится к электромеханике, а именно к способам и устройствам с использованием пьезоэлектрического эффекта, производящим электрический выходной сигнал от механического входного сигнала, и может быть использовано в машиностроении как вспомогательное оборудование для трубопроводных сетей с целью защиты от воздействий пульсаций давления при гидравлических ударах (далее гидроудар).

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в энергетике, химической промышленности, тепловодоснабжении, криогенной технике и авиации для повышения надежности путем демпфирования пульсаций давления в потоке жидкости трубопроводов.

Турбулизатор предназначен для использования в замкнутой трубопроводной системе выше по потоку от узлов управления для удаления грязи. Турбулизатор выполнен из трех частей: первой фланцевой части, второй конической части и третьей конической части.

Компенсатор предназначен для гашения колебаний жидкости в обоих направлениях в полости бурильного инструмента. Компенсатор состоит из корпуса, внутри которого установлены перегородки, образующие с поршнями замкнутые камеры, которые в свою очередь соединяются каналами с затрубным пространством. Для ограничения хода поршней и фиксации перегородок установлены втулки. Между поршнями и перегородками установлены пружины и шайбы из эластомера. Детали в корпусе устанавливаются с переводником. Корпус снабжен присоединительными резьбами. Для предотвращения перетоков между поршнями и перегородками и между перегородками и корпусом предусмотрены уплотнения. Поршни устройства установлены с возможностью гашения колебаний в обоих направлениях. Технический результат - повышение надежности гашения колебаний жидкости в обоих направлениях. 1 ил.

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для использования в различных гидравлических системах для защиты гидравлических магистралей от разрушения при их быстром перекрытии. Клапан перекрытия противогидроударный содержит соединенный с магистралью корпус, запорный орган, размещенный соосно с перекрываемым участком магистрали и выполненный в виде тонкостенного полого цилиндра с днищем и конической посадочной поверхностью. В корпусе на входе в перекрываемый участок магистрали расположена ответная коническая посадочная поверхность. Углы наклона образующих конических посадочных поверхностей запорного органа и корпуса не превышают угол трения. Полость корпуса со стороны днища запорного органа сообщена с линией подачи управляющего давления. Вход в полость запорного органа закрыт перегородкой, открывающейся под воздействием избыточного давления жидкости. Перегородка на входе в полость запорного органа выполнена в виде герметичной мембраны свободного прорыва. Последняя установлена посредством герметичного соединения. Изобретение направлено на уменьшение времени сообщения полости запорного органа с перекрываемым участком магистрали при ее перекрытии и на увеличение степени герметичности полости запорного органа при нахождении в рабочей жидкости до перекрытия магистрали. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ предназначен для гашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе. Способ заключается в следующем, на участке продуктопровода в него устанавливают стабилизатор импульсов давления с прямоточной камерой на входе и вихревой камерой на выходе из него. Предварительно выявляют потенциальные источники импульсов давления, затем определяют место установки стабилизатора. Гашение импульса давления осуществляют путем фазового сдвига и гашения волновых и вибрационных колебаний и резонансных процессов. Стабилизатор состоит из полого цилиндрического корпуса с крышками по торцам и концентрично закрепленными съемным делителем и разделительной оболочкой с образованием внутренней полости между ними, разделенной перегородкой. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления и сборки и повышении удобства эксплуатации и эффективности гашения пульсации. 3 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области гидравлических передач вращения с использованием насосов и двигателей объемного вытеснения. Гидрообъемный привод состоит из мультипликатора, насосов, терморегуляторов, гидромоторов с вентиляторными колесами, высокого и низкого давления трубопроводов и секций для охлаждения масла и воды. Участки трубопроводов высокого давления в зоне примыкания их к терморегуляторам жестко установлены в кожухах цилиндрической формы. На данных участках подвижно размещены подпружиненные винтовыми пружинами сжатия стаканы, перекрывающие собой сквозные пазы, выполненные на участках трубопроводов высокого давления. Внутренние полости упомянутых кожухов цилиндрической формы связаны с трубопроводами низкого давления гидросистемы гидрообъемного привода. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности гидравлического привода тепловозов. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для защиты трубопроводов, преимущественно нефтеналивных морских и речных терминалов от волн повышенного давления (гидравлических ударов), возникающих в процессе эксплуатации трубопровода при быстром закрытии задвижек на трубопроводах нефтеналивных терминалов, и может быть использовано при эксплуатации жидкостных систем, а именно нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Система защиты наливного трубопровода от гидравлического удара содержит причальную и береговую сбросные емкости, соединенные с наливным трубопроводом, в конечном сечении которого установлена задвижка, причем причальная сбросная емкость выполнена меньшего объема, чем береговая сбросная емкость, при этом каждая емкость выполнена герметичной, свободно сообщена с наливным трубопроводом и частично заполнена газом и транспортируемой жидкостью. Техническим результатом изобретения является исключение необходимости применения насосов для обратной закачки жидкости из сбросных емкостей в трубопровод, исключение возможности переполнения сбросных емкостей, устранение задержки (запаздывания) в срабатывании систем защиты при повышении давления в трубопроводе. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для хроматографии. Демпфер пульсаций представляет собой сплющенную трубку из гибкого материала, у которой внутренняя поверхность стенки трубки соприкасается, не оставляя зазора. В процессе эксплуатации под действием давления жидкости трубка расширяется и образуется необходимый зазор для прохождения жидкости. При этих условиях он представляет собой емкость и создает сопротивление потоку, распределенные по всей длине трубки. В зависимости от давления и расхода этот зазор меняет свои размеры, подстраиваясь под внешние условия. Изобретение эффективно работает как при низких скоростях потока и давлениях, так и при высоких. Причем при высоком давлении он практически не создает сопротивление потоку. Демпфер пульсаций, изготовленный с этим элементом, сглаживает пульсации примерно в 200 раз. Он полностью проточный и имеет минимальный объем, что позволяет быстро переходить на другой растворитель. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для гашения колебаний давления в трубопроводных системах в области нефтяной и газовой промышленности. Гаситель содержит корпус с входной и выходной крышками с выполненными в них каналами в форме усеченного конуса, соединенными центральной трубкой, установленной в корпусе с образованием полости, сообщенной с центральной трубкой дросселями, дополнительный дроссель. Дроссели расположены во входной и выходной крышке радиально по окружности в количестве не менее трех и выполнены в виде винтов-жиклеров, поджатых упорами, позволяющими изменять проходное сечение винтов-жиклеров. Во входной крышке выполнены сквозные каналы соосно винтам жиклерам, а в пересекающие их аксиальные каналы установлены трубки-винты, являющиеся дополнительными дросселями, в количестве не менее трех, имеющие возможность выдвижения в полость. В трубках-винтах выполнены продольные прорези, соосные каналы снабжены заглушками со стороны, противоположной винтам-жиклерам. Гаситель позволяет повысить эффективность гашения и расширить частоту диапазона гасимых им колебаний за счет регулирования виброакустических нагрузок. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Гофрированный газопровод предназначен для транспортирования газов или газожидкостных смесей. Гофрированный газопровод содержит, по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы, отношение шагов гофры которого лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2, при этом он снабжен плоской опорной плитой и, по меньшей мере, двумя закрепленными к опорной плите крепежными скобами, имеющими внутренний диаметр, соответствующий внешнему диаметру гофрированного отрезка трубы, и охватывающими наружную поверхность гофрированного отрезка трубы с обеспечением изгиба гофрированного отрезка трубы, расположенного между крепежными скобами, с радиусом кривизны изгиба, равным 2-4 диаметра гофрированного отрезка трубы. Технический результат - повышение эффективности подавления шума и вибрации, возникающих за счет неустойчивости внутреннего потока перекачиваемой среды в гибких трубопроводах с гофрированной стенкой. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводных транспортных системах для газовых сред, в частности на газораспределительных станциях. Гаситель пульсаций давления состоит из пакета шайб с дросселирующими отверстиями, зафиксированными в корпусе и полостях между шайбами, создаваемых за счет втулок установленных между ними. Для уменьшения уровня пульсаций давления, вызванного вихреобразованием, в дросселирующих отверстиях на входе выполнены конфузоры с углом при их вершине α40…80°, а на выходе диффузоры с углом при их вершине β6…30°, при этом дросселирующие отверстия распределены по радиусу шайб так, что их пропускная площадь формирует профиль скоростей в сечении трубопровода, приближенный к профилю скоростей установившегося стационарного течения среды. Технический результат - уменьшение уровня пульсаций давления на участке газопровода, расположенном за гасителем, снижение вибрации поверхности газопровода и шума в окружающей среде. 1 ил.

Наверх