Устройство для моделирования системы трубопроводов

 

з

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

268757

Со!ез Советскнк

Соцналнстнческик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Л

1 л, 42!тт, 7j48

Заявлсио 11.XI I.1968 (№ 1290389/18-24) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 10.IV.1970. Бюллегень ¹ 14

Дата опубликования ош:са!шя 21Л 111.1970

1ЧП1 G 06g

УДК 681.335.8 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Г. П. Дианов и М. Ю. Бейдерман

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ

ТРУБОПРОВОДОВ

Изобретсиис отиосится к обласп! элсктри !ЕСКОГО МОДСЛИРОЬЯИИЯ.

Известно устройство для моделирования c Iстемы трубопроводов, содержащее резисторы, IioIIigcI1c3TopI>l ии;Ц ктивиости и pcÄ!c. 5

Из-за срави!Псльио большой иисрциоииост:I иелиисйиы>; резисторов-аналогов гидравлических соиротивлсиии с помои!ью эт.l. ; стройстВ нельзя моделировать быстроизмеияющисся процессы. Нсвоз»o»OEIO моделировать также 1о выдув газа через одно илп несколько сопел, за исключением случаев критической (звуковой) скорости истечеш!я.

Предложеиное устройство от известиык огличается тем, что в исм последовател!.но со- 15 едииеииые исгппгсйиый резистор, моделирую. щий гидравлическое сопрот:!влеи!ге 1ястка трубопровода ири турбулентном движешш газа, и контакт реле включены параллельио-iioследовательно соединенным иелииейиому ре- 20 зистору, моделирующему гидравлическое сопротивлсиие ирп ламинарном течеlши гс!33, и второму контакту реле, причем обмотка первого реле подключена к точке соедиисиия иидуктивиости, моделирующей !и!ерщиоипь е свойсг- 25 ва газа, и конденсатора. моделирующего «сжиМЯЕМОСТЬ» Г5133, Я ЦЕИОЧКЯ, МОДС 1ИР s IОЩЯЯ сопловуio иасадку, выполнена в виде параллельно соедииеинык с помощью контактов второго реле дВук резисторов, моделирующик ис- 30 течение газа при свсрккрит!и!Сскик исрспад31 д3влеиия, и ислиисйиого рсзистор3. модслиру!ощсго истечеи:.с газа при докрити !ески., псрсиaä;Iк давления "333, и подключена к исл!шейному резистору, моделирующему мсстиос сопротивл(iillc участка газопровода, причем в ту жс точку через сксму ср!!Висиия подключсиа обмотка второго реле.

Устройство позволяет исследовать устаиоьившееся и исустаиовившсеся течения ãaçà и системе трубопроводов с истечепием из сопло

Вы. ; нясядкОВ с дбкритичсскимп и критичес! .ими скоростями. Устройство также обеспе:швает возможность исследоваиия процессов при перекодс от турбулситвого к лам Eiap»o»y (!i наоборот) течению иа отдельиык участка; газопровода.

На фиг. 1 даи типовой элемент сложной системы газовой сети; иа фиг. 2 — электрический аналог типового элемента сложной системы газовой сети; иа фиг. 3 показана зависимость секундного рас. ода через соиловой насадок от Iiepeilaaa давлсиия и соответствующая зависимость сопротивления R „электри !еского аналога соплового насадка от силы тока J.

Для примера ll;1 фш.. приведен типовой элемент сложной системы газовой сети. Он со

268757 стоит из участка магистрального газопровода 1, различных меcTFII Ix сопротивлений 2 (внезапные сужения и расширения, диффузоры, поворотные колена, расходомеры, регулировочпые задвижки, краны и т. д.), ответьлсний 8 от магистрального трубопровода, которые в свою очередь могут быть разбиты па Отдельные участки, и сопловых пасадков 1 .

Предлагаемое устройство собирается; з соответствующим образом соед?шенных электрических аналогов элементов сло;кпой газоьой сети. В общем случае такой электр!Кчес .! Iil аналог элемента газовой сети состоит из слс !ó!Ощ??х ocиовп?,!х у3 708 (cia«фиг. 2): нейных резисторов Я и б, меняющих свои atllt-! ения в зависимости от тока, протекающего через них (Я=и" ), 11 моделиру!ощих гидря лическое сопротивление рассматриваемого участка магистрального трубопровода при турбулентном и ламш! я рпом течениях; исл ииейиого резистора 7, также зависящего от тока, протекающего через него и моделирую;цего местное сопротиьлсиис ия рассматриваемом участке газопровода; !и!дук!ивиости 8, моделирую цсй IIFIcptittoititt tc свойства газа. и конденсатора 9, моделирующего «сжимясмость» воздуха. Соответственно, резисторы

10 — 12, ипд кт!!вность 13 и конденсатор 11 моделируют аиалогичнь;е параметры отвствлеш!я газопровода 8.

В точках 15 и 10 осуществляется замер силы тока. Реле 17 в зависимости от величины этого тока подключает резисторы 5, 10 или б, 11 с помощью контактов 18 и 19.

Электрический аналог сопловых иасадков 1 (фиг. 1) состоит из нелинейного резистора 20 (фиг. 2), моделирующего истечение при докритических перепадах давления, и резисторов 2! и 22, моделирующих истечение при сверхкритических перепадах давления. Подключение этих резисторов к электрической схеме осуществляется с помощью контактов 28, 24 второго реле 25. При этом сопротивления R9! и R резисторов 21 и 22 подбираются так, чтобы в точке 2б можно было замерять напряжение, соответствующее давлению на срезе сопла при звуковой скорости истечения с, где й= — — показатель адпабаты, с, Реле 25, производящее это переключе?ше, получает сигнал от схемы сравнения 27. Схема сравнивает напряжение в точке 28, соответствующее давлению перед соплом, и напряжение в точке 29, которое всегда соответствует критическому перепаду давления

U99 1 + 1 ч!!впом для возд )

Ротii U99 I, 2 /. 1,86. IIBttpH?tie!tile то !ке 30 соответствует дяв i!el!i«o OKpy>«atoll?cи среды. K 1 Очке 81 подвод?пся напряжение, соотгстстиующее дяьлепию в дяпиом участке газовой сети. То !и!! 82

5 имеет н?!ир?!жение, равное нулю.

Для исслсдовяшгя те icl!HH в сложной системс газопроводов собирается из типов?.!х элементов (фиг. 2) ее электрическая схема. 1-1апряжеиие, подводиiioе к начальной точке 81

10 первого элемспT<1. соответствует давлению газа па входе в трубопровод. За счет разности

iI tt Ii pH ?tie?It IH между эти м напряжением и и япряжеш ем, соответствующим окру?ка?още!1 среде (точка 80 и сй подобные в дру"Hx T;ttto15 вых э,ieмсптях) iio цс!ш 81 — 28 — 80 протекает ток. соотвстствующш! секундному рас: оду газа ири установившемся течении, 45 сигнал на второе реле 25, которое отключает своим контактом 28 резистор 20 и включает своим копгактом 24 резисторы 21 и 22. В этом случае уменьшение давления в окружающей среде (электрический аналог — напря>кен?!е в

50 точке 30) уже пе влияет па расход газа G, (силу тока 1). Ток течет по цепи 81 — 28 — 82, и в системе моделируется истечение со звуковой скoростыо пp?1 cвepхкритичсских пepепадах давления. Подбор резисторов 21 и 22 из соот1, 1 1.,1 -! ношения U„/Ugy= позволяет по па2

55 пряженшо в точке 2б определить давление на

60 срезе сопловых насадксш. Выполнение условия д — — О соответствует полному вакууму (фикт??вная точка 0 па фиг. 3) и позволяат обеспечить электрическую аналоги;о газодинамических параметров при сверхкритических пере65 падах дяв icllliH (отрезок 1о на фиг. 3), При повышеш!и силь: тока I в точках 15 и

20 1б до величины, соответствующей достижению критического ч !сла Рейпольдса Re,ð — — 2300, срабатывает первое реле 17, выкгпочая с чомОщью cl;oct o контакта 18 pc3IIcTopbt б !! 11, 11

Вкл!09!яет с помоlцыо контакта 19 рез?tcTopht

25 5, 10, По мере увеличения напряжения (дав cFittH) в точках 51 (или умепьшеш?я напряже1п!я в To IKp. 80 — д,явление B QKpii жяlощей среде) увеличивается сила протекающего тока, а следовательно, и скорость истечения пз

30 сопловых пасадков. При достижении в точ1 .е 28 IIBttpH?KCIIIIH, соответствующего критиче 99 + скому перепаду даглсиия " = 1

U„„ 2 /

35 разному для воздуха 1,86, скорость истечения достигает звуковой, В этот момент схема сравнения 27, к которой для сравнения все время подается величина напряжения в точке 29, со40 ответству!ощая критическому перепаду давлеU, t n —,,— l 1 - иия - = ), срабатывает и выдает газо ?, 2 ) 268757

При уменьшении напря>кения (давления) в очке 31 или росте напряжения в точке 30 увеличение давления в окружающей среде) роцесс идет в обратном порядке.

Предлагаемое устройство может быть peaIèç0BàHo в виде магазинов с набором нелиней{ых резисторов, индуктивносгей и емкостей, : помощью которых набирается исследуемая .истема газопроводов, а также набора реле.

?ри этом нелинейные резисторы должны быгь

|рактически безынерционными. Например, >ни могут быть собраны на электронных ламIах или полупроводниках, у которых испо lb уется та часть характеристики, где имеется

<вадратичиая или другая степенная зависимость между анодовым током и напряжением

У, =И". Так, например, при турбулентном ечении в трубопроводах зависимость U= j(I) ол>кна быть близкой U=kl, а при лами- арном течении (тонкие трубопроводы, больз

II3H вязкость, малые скорости) V =kI

1естные гидравлические сопротивления ими.ируются при квадратичной характеристике

>езистора (l=И -, Предмет изобретения

Устройство для моделирования системы трубопроводов, содер>кащее резисторы, конденсаторы, пндуктивности. нелинейшяе резисторы, реле и схемы сравнения, отлпчаюшеесл тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в нем последовательно соединенные нели5 нейный резистор, моделирующий гидразличсское сопротивление участка трубопровода при т1 рб :te Tt o zn >t внии газа. > контакт pe e включены параллельно-последовательно соединенным нелинейному резистору, модели10 рующему гидравлическое сопротивление при ламинарном течении газа, и второму контакту реле, причем обмотка первого реле подключена к точке соединения иидуктивности, моделирующей инерционные свойства газа. и кон15 денсатора, моделирующего «сжимаемость> газа, а цепочка, моделирующая сопловую насадку, выполнена в виде параллельно соединенных с помощью контактов второго реле дву резисторов, моделирующи истечение газа при

20 сверхкритических перепадах давления, и нелинейного резистора, моделирующего истечение газа прп докритических перепадах давления газа, подключена к нелинейному резистору, моделирующему местное сопротивление

25 участка газопровода, причем в т же точку через схему сравнения подключена обмотка в то рого р ел е.

268757

29 за

Cq (2) 2 (">sp, Фиг.З

Составитель Е. В. Тимохина

1 едактор Антропоьа

Корректор Н. С. Сударенкова

Техред Л. В. Куклина

Типография, пр. Сапунова, 3

Зака.", "195/5 Тираж 480 Подписное

Ц11И14ПИ Комитета Ië делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5