RU2678712C1 - Stand for study of liquid flow in pipeline - Google Patents
Stand for study of liquid flow in pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678712C1 RU2678712C1 RU2018111739A RU2018111739A RU2678712C1 RU 2678712 C1 RU2678712 C1 RU 2678712C1 RU 2018111739 A RU2018111739 A RU 2018111739A RU 2018111739 A RU2018111739 A RU 2018111739A RU 2678712 C1 RU2678712 C1 RU 2678712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- pipeline
- studying
- pressure
- processes
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования гидравлики трубопроводного транспорта, а именно к стендам для исследования стационарных и нестационарных процессов, возникающих в мультифазных углеводородных потоках.The invention relates to the field of hydraulics research of pipeline transport, and in particular to stands for the study of stationary and non-stationary processes that occur in multiphase hydrocarbon streams.
Из уровня техники известен стенд для исследования динамики газонасыщенных и двухфазных газожидкостных потоков в рельефных трубопроводах, состоящий из приеморасходной емкости для исследуемой жидкости, насосной станции, фильтра, узла учета, стеклянных труб, моделирующих рельефный участок трубопровода, трубопроводов технологической обвязки, при это моделирующий участок труб стенда выполнен из трех параллельных труб различного диаметра, снабжен качающимся лонжероном с шарнирным узлом и штативом, в котором он установлен с возможностью поворота в вертикальной плоскости в диапазоне 0°-20°, а стеклянные трубы с восходящими и нисходящими участками соединены под углом 120° посредством стальных гнутых вставок с вваренными штуцерами, последние имеют трехходовые краны для ввода в полость труб газа и подключения образцового манометра.A test stand is known from the prior art for studying the dynamics of gas-saturated and two-phase gas-liquid flows in relief pipelines, consisting of a receiver-consuming container for the test fluid, pump station, filter, metering unit, glass pipes simulating the relief section of the pipeline, piping for technological piping, and this is a modeling pipe section the stand is made of three parallel pipes of different diameters, equipped with a swinging spar with a hinge assembly and a tripod in which it is mounted with the possibility of vertical turn in the range of 0 ° -20 °, and glass pipes with ascending and descending sections are connected at an angle of 120 ° by means of steel bent inserts with welded fittings, the latter have three-way valves for introducing gas pipes into the cavity and connecting a standard pressure gauge.
Данный стенд позволяет моделировать динамику роста газовых скоплений в условиях фазовых переходов и их последующего размыва (растворения) в условиях, максимально приближенных к реальным, характерным для магистральных трубопроводов, при этом, у стенда узкий диапазон изменения угла наклона трубопровода (угол наклона трубопровода ограничен конструкцией стенда). Также данный стенд не позволяет проводить исследования течения жидкости на самотечном участке, процессов вытеснения жидкости инертным газом или сжатым воздухом, исследования процессов накопления и выноса воды при различных углах наклона трубопровода, моделировать утечки жидкости из трубопровода и исследовать методы их обнаружения, моделировать гидравлический удар при закрытии сброса или задвижки в конце трубопровода, моделирования режимов работы трубопровода с различными вариантами подключения насосных агрегатов (последовательно, параллельно), исследования процессов смесеобразования при последовательной перекачке различных жидкостей [патент РФ №2018800, дата публикации 30.08.1994].This stand allows you to simulate the dynamics of growth of gas accumulations in the conditions of phase transitions and their subsequent erosion (dissolution) under conditions as close as possible to the real ones typical for main pipelines, while the stand has a narrow range of variation in the angle of inclination of the pipeline (the angle of inclination of the pipeline is limited by the design of the stand ) Also, this stand does not allow researching the flow of fluid in a gravity section, the processes of displacing liquids with inert gas or compressed air, researching the processes of accumulation and removal of water at various angles of inclination of the pipeline, simulating leakage of liquids from the pipeline and exploring methods for detecting them, simulating water hammer at closing discharge or gate valve at the end of the pipeline, modeling of pipeline operation modes with various options for connecting pumping units (in series , in parallel), studies of the processes of mixture formation during sequential pumping of various liquids [RF patent No. 201800, publication date 08/30/1994].
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании стенда с изменяемым профилем для исследования стационарных и нестационарных процессов, возникающих в мультифазных углеводородных потоках.The technical problem to which the claimed invention is directed is to create a stand with a variable profile for studying stationary and non-stationary processes that occur in multiphase hydrocarbon streams.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении достоверности исследований за счет создания стенда для исследования течения жидкости в трубопроводе, позволяющего моделировать технологические операции и явления, возникающие при эксплуатации магистрального трубопровода.The technical result achieved by the implementation of the invention is to increase the reliability of research by creating a stand for studying the flow of liquid in the pipeline, which allows to simulate the technological operations and phenomena that occur during the operation of the main pipeline.
Технический результат достигается за счет того, что стенд для исследования течения жидкости в трубопроводе включает в себя блок для исследования течения на самотечных участках трубопроводов, блок для исследования процессов накопления и выноса воды в трубопроводе, блок для исследования нестационарных процессов в трубопроводе, блок моделирования работы насосных станций, блок для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами, блок емкостей и блок локальной системы автоматизации стенда, причем блок для исследования течения на самотечных участках трубопроводов включает в себя трубную обвязку с измерительной линией из прозрачного материала, выполненную с возможностью изменения профиля, регулируемый насос и насосы для создания дополнительного разрежения, подключенные к измерительной линии, баллон с инертно-газовой смесью, компрессорную установку, запорную и регулирующую арматуру, камеры подачи и приема поршня, вихревой расходомер, датчики давления и температуры; блок для исследования процессов накопления и выноса воды в трубопроводе включает в себя трубную обвязку с V-образной измерительной линией из прозрачного материала с восходящим и нисходящим участком, сопряженных посредством жесткой вставки под углом от 15° до 90°, подъемный механизм, обеспечивающий подъем V-образной измерительной линии от горизонтальной поверхности на угол от 0° до 90°, насос для подачи модельной жидкости, выполненный с возможностью регулирования производительности, дозировочный насос для подачи воды, расходную емкость для воды, датчики давления и температуры, поточный влагомер, запорную и регулирующую арматуру, ультразвуковой расходомер, смеситель; блок для исследования нестационарных процессов в трубопроводе включает в себя трубную обвязку с измерительным участком, содержащим по меньшей мере один участок моделирования утечки, на котором установлен массовый расходомер, датчики давления и запорно-регулирующая арматуру, приемно-расходную емкость для модельной жидкости, насос, вихревые расходомеры, установленные в начале и конце измерительного участка; блок моделирования работы насосных станций включает в себя четыре регулируемых насосных агрегата, трубную обвязку, выполненную с возможностью производить как последовательное, так и параллельное включение насосных агрегатов, вихревой расходомер, датчики давления и температуры, запорную арматуру; блок для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами включает в себя трубную обвязку с измерительным участком, содержащим по меньшей мере один участок моделирования утечки, на котором установлен вихревой расходомер, датчики давления и температуры и запорную и регулирующую арматуру, насос, вихревой расходомер, датчики давления и температуры, плотномеры, запорную арматуру; блок емкостей включает в себя по меньшей мере три емкости, гидравлически соединенные с блоком исследования течения жидкости на самотечных участках трубопровода, блоком моделирования работы насосных станций и блоком для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей, и выполняющие функции приемных и расходных емкостей для указанных блоков, а также датчики давления, запорную арматуру, при этом каждый из вышеуказанных блоков соединен с блоком локальной системы автоматизации стенда, который выполнен с функцией управления технологическим оборудованием стенда и функцией сбора и обработки информации от датчиков давления и температуры вышеуказанных блоков. В предпочтительном варианте реализации изобретения блок локальной автоматизации стенда включает шкаф силового управления, содержащий сервер баз данных/передачи данных и программируемый логический контроллер, взрывозащищенную сенсорную панель, предназначенную для непосредственной визуализации данных, полученных от программируемого логического контроллера, автоматическое рабочее место оператора и сервер видеонаблюдения, осуществляющий прием и хранение видео и аудио- данных.The technical result is achieved due to the fact that the stand for studying the flow of liquid in the pipeline includes a unit for studying the flow in gravity sections of pipelines, a unit for studying the processes of accumulation and removal of water in the pipeline, a unit for studying unsteady processes in the pipeline, and a unit for simulating pumping stations, a unit for studying the processes of mixture formation during sequential pumping of liquids with various physicochemical properties, a unit of tanks and a unit of local stand automation systems, and the unit for studying the flow on gravity sections of pipelines includes a piping with a measuring line made of transparent material, configured to change the profile, an adjustable pump and pumps to create additional vacuum connected to the measuring line, an inert gas cylinder mixture, compressor installation, shutoff and control valves, piston supply and reception chambers, vortex flowmeter, pressure and temperature sensors; the unit for studying the processes of accumulation and removal of water in the pipeline includes a piping with a V-shaped measuring line of transparent material with an ascending and descending section, coupled by means of a rigid insert at an angle from 15 ° to 90 °, a lifting mechanism that provides lifting V- figurative measuring line from a horizontal surface at an angle from 0 ° to 90 °, a pump for supplying a model fluid made with the possibility of regulating performance, a dosing pump for supplying water, a supply tank for water, pressure and temperature sensors, flow hydrometer, shutoff and control valves, ultrasonic flow meter, mixer; a unit for studying non-stationary processes in a pipeline includes a piping with a measuring section containing at least one leak modeling section, on which a mass flow meter, pressure sensors and shut-off and control valves, a receiving and consuming container for a model fluid, are installed, a pump, and vortices flowmeters installed at the beginning and end of the measuring section; the unit for simulating the operation of pumping stations includes four adjustable pumping units, a piping made with the ability to produce both sequential and parallel switching on of the pumping units, a vortex flowmeter, pressure and temperature sensors, shutoff valves; The unit for studying the processes of mixture formation during sequential pumping of liquids with various physicochemical properties includes a piping with a measuring section containing at least one leak modeling section, on which a vortex flowmeter, pressure and temperature sensors and shut-off and control valves, a pump are installed , vortex flowmeter, pressure and temperature sensors, densitometers, shutoff valves; the tank unit includes at least three tanks hydraulically connected to a unit for studying the flow of fluid in gravity sections of the pipeline, a unit for simulating the operation of pumping stations and a unit for studying the processes of mixture formation during sequential pumping of liquids, and performing the functions of receiving and consuming containers for these units, as well as pressure sensors, valves, each of the above blocks is connected to the block of the local system of automation of the stand, which is made with Feature control process equipment and booth function of collecting and processing information from the pressure sensors and temperature above blocks. In a preferred embodiment of the invention, the local stand automation unit includes a power control cabinet comprising a database / data transfer server and a programmable logic controller, an explosion-proof touch panel designed to directly visualize data received from the programmable logic controller, an automatic operator workstation and a video surveillance server, which receives and stores video and audio data.
Стенд для исследования течения жидкости в трубопроводе поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема стенда, на фиг. 2 -блок-схема стенда.The stand for studying the flow of liquid in the pipeline is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a schematic diagram of a stand; FIG. 2-block diagram of the stand.
Стенд для исследования течения жидкости в трубопроводе (фиг. 2), включает в себя блок 1 для исследования течения жидкости на самотечных участках трубопровода, блок 2 для исследования процессов накопления и выноса воды, блок 3 для исследования нестационарных процессов в трубопроводе, блок 4 моделирования работы насосных станций, блок 5 для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами, блок 6 емкостей и блок 7 локальной системы автоматизации стенда, при этом каждый из блоков 1-6 соединен с блоком 7 локальной системы автоматизации стенда, при этом блок 7 системы локальной автоматизации стенда выполнен с функцией управления технологическим оборудованием стенда и функцией сбора и обработки информации от первичных средств измерения.The stand for studying the fluid flow in the pipeline (Fig. 2), includes
В блок 1 для исследования течения жидкости на самотечных участках трубопровода (фиг. 1) входит измерительная линия 1.1 с установленными на ней датчиками давления 1.3 и датчиками температуры 1.4, краном с воздушником 1.13, запорной арматурой 1.6, камера 1.16 подачи поршня, камера 1.17 приема поршня.
В качестве рабочей жидкости, циркулируемой в трубопроводах стенда, используется вода, или водные растворы глицерина, или водные растворы пропиленгликоля.As the working fluid circulated in the pipelines of the stand, water is used, or aqueous solutions of glycerol, or aqueous solutions of propylene glycol.
Измерительная линия 1.1 представляет собой выполненный из прозрачного материала (например, из акрила) трубопровод, состоящий из сегментов, что обеспечивает возможность формирования профиля трубопровода в соответствии с поставленной задачей эксперимента.The measuring line 1.1 is a pipeline made of transparent material (for example, acrylic) consisting of segments, which makes it possible to form a pipeline profile in accordance with the task of the experiment.
К измерительной линии 1.1 подключен регулируемый насос 1.2 с помощью поворотного шарнира 1.18 через последовательно установленные на технологическом трубопроводе 1.7 обратный клапан 1.20 и регулятор расхода 1.19, выполняющий функцию регулирующей арматуры, предпочтительно, кран шаровой регулирующий, а с помощью гибкого рукава 1.11 (1) подключены насосы 1.12 (1) и 1.12 (2) для создания дополнительного разрежения.An adjustable pump 1.2 is connected to the measuring line 1.1 by means of a swivel joint 1.18 through a check valve 1.20 and a flow regulator 1.19, which performs the function of control valves, installed in series on the process pipe 1.7, preferably a control ball valve, and pumps are connected using a flexible hose 1.11 (1) 1.12 (1) and 1.12 (2) to create additional rarefaction.
Регулируемый насос 1.2 и насосы 1.12 (1) 1.12 (2) для создания дополнительного разрежения гидравлически соединены с емкостями 6.1, 6.2, 6.3 через последовательно установленные на технологическом трубопроводе 1.7 обратный клапан 1.20 и регулятор расхода 1.19, при этом все три емкости 6.1, 6.2, 6.3 гидравлически соединены между собой.The adjustable pump 1.2 and the pumps 1.12 (1) 1.12 (2) to create additional vacuum are hydraulically connected to the tanks 6.1, 6.2, 6.3 through the check valve 1.20 and the flow regulator 1.19 installed in series on the process pipe 1.7, with all three tanks 6.1, 6.2, 6.3 are hydraulically interconnected.
Измерительная линия 1.1 через гибкий рукав 1.11 (2) и последовательно установленные на технологическом трубопроводе 1.7 вихревой расходомер 1.14 и регулятор давления «до себя» 1.5, выполняющего функцию регулирующей арматуры (предпочтительно, кран шаровой регулирующий), соединена с емкостями 6.1, 6.2, 6.3.The measuring line 1.1 through a flexible sleeve 1.11 (2) and a vortex flowmeter 1.14 and a pressure regulator "to oneself" 1.5, which performs the function of control valves (preferably a ball valve), is connected to tanks 6.1, 6.2, 6.3 and installed sequentially on the process pipe 1.7.
Для проведения испытания по вытеснению модельной жидкости из полости трубопровода посредствам инертно-газовой смеси предусмотрен поршень (на чертежах не показан), баллон с инертно-газовой смесью 1.9 и компрессорная установка 1.8, которые параллельно подключены к камере 1.16 подачи поршня, которая через технологический трубопровод 1.7 и запорную арматуру 1.6 может быть подсоединена к измерительной линии 1.1. При этом в технологическом трубопроводе 1.7, соединяющем компрессорную установку 1.8 с камерой подачи поршня 1.16, установлен вихревой расходомер 1.15, связанный с компрессорной установкой 1.8 с помощью гибкого рукава 1.11 (3).To conduct a test to displace a model fluid from a pipeline cavity by means of an inert-gas mixture, a piston (not shown in the drawings), a cylinder with an inert-gas mixture 1.9, and a compressor unit 1.8, which are connected in parallel to the piston feed chamber 1.16, which is connected through the process pipe 1.7 and stop valves 1.6 can be connected to the measuring line 1.1. At the same time, a vortex flowmeter 1.15 is connected to the compressor installation 1.8 using a flexible hose 1.11 (3) in the production pipeline 1.7 connecting the compressor unit 1.8 to the piston feed chamber 1.16.
Прием поршня из измерительной линии 1.1 производится с помощью камеры 1.17 приема поршня, присоединенной к выходу измерительной линии 1.1 через запорную арматуру 1.6.The piston is received from the measuring line 1.1 using the piston receiving chamber 1.17 connected to the output of the measuring line 1.1 through the shutoff valve 1.6.
Блок 2 для исследования накопления и выноса воды в трубопроводе включает в себя трубную обвязку, содержащую V-образную измерительную линию 2.7 с нисходящим и восходящим участками, сопряженными посредством жесткой вставки под углом от 15° до 90°, насос 2.1 для закачки модельной жидкости, расходную емкость 2.2 и приемную емкость 2.3 для модельной жидкости, дозировочный насос 2.4, поточный влагомер 2.5, установленный на входе измерительного участка 2.7, регулятор расхода 2.6, выполняющий функцию регулирующей арматуры (предпочтительно затвор поворотный дисковый), гидравлический цилиндр (на чертежах не показан), посредством которого осуществляется подъем V-образной измерительной линии 2.7 на заданный угол от горизонтальной поверхности в диапазоне от 0° до 90° в соответствии с целями эксперимента. Также стенд включает сливной патрубок 2.9, смеситель 2.10, шаровые краны 2.11 и 2.12, обеспечивающие регулирование подачи модельных жидкостей и воды, расходную емкость для воды 2.13, датчики давления 2.14, ультразвуковой расходомер 2.15 и датчики температуры (на чертежах не показаны). При этом регулятор расхода 2.6 и смеситель 2.10 последовательно установлены в трубной обвязке по ходу движения модельной жидкости из V-образной измерительной линии 2.7, расходная емкость для воды 2.13 соединена с трубной обвязкой и измерительной линией 2.7 в ее низшей точке, дозировочный насос 2.4 установлен на выходе расходной емкости для воды 2.13, датчики давления 2.14 установлены на входе и выходе измерительной линии 2.7, ультразвуковой расходомер 2.15 установлены на входе насоса 2.1 для закачки модельной жидкости.
В качестве насоса 2.1 используют центробежный насос, оснащенный частотно-регулируемым приводом (на чертежах не показан), что обеспечивает плавное изменение производительности.As the pump 2.1, a centrifugal pump equipped with a variable frequency drive (not shown) is used, which ensures a smooth change in performance.
V-образная измерительная линия 2.7 представляет собой трубопровод диаметром 100 мм, выполненный из прозрачного материала, например, акрила. Нисходящая и восходящая части V-образной измерительной линии 2.7 сопрягаются посредством сменных жестких вставок под углом от 15° до 90°.V-shaped measuring line 2.7 is a pipeline with a diameter of 100 mm, made of a transparent material, such as acrylic. The descending and ascending parts of the V-shaped measuring line 2.7 are interfaced by interchangeable rigid inserts at an angle of 15 ° to 90 °.
Емкости 2.2 и 2.3 выполнены в виде бака с конусообразным дном, снабженным патрубком с шаровым краном (на чертежах не показаны), предназначенным для полного опорожнения емкостей от модельной жидкости. Емкости 2.2 и 2.3 оснащены газоуравнительной системой (на чертежах не показана) для выравнивания давления в емкостях при проведении подготовительных технологических операций и исследовательских испытаний на стенде, а также дыхательными клапанами (на чертежах не показаны). Также емкости 2.2 и 2.3 оснащены датчиками и сигнализацией аварийных уровней модельных жидкостей (на чертежах не показаны).Tanks 2.2 and 2.3 are made in the form of a tank with a conical bottom, equipped with a nozzle with a ball valve (not shown in the drawings), designed to completely empty the tanks from the model fluid. Tanks 2.2 and 2.3 are equipped with a gas equalization system (not shown in the drawings) for equalizing the pressure in the tanks during preparatory technological operations and research tests at the bench, as well as breathing valves (not shown in the drawings). Also, tanks 2.2 and 2.3 are equipped with sensors and alarm systems for emergency levels of model liquids (not shown in the drawings).
В качестве модельной жидкости для проведения исследований используют жидкий парафин, моторные или растительные масла.As a model fluid for research use liquid paraffin, motor or vegetable oils.
Блок 3 для исследований нестационарных процессов включает в себя насос 3.1 с возможностью регулирования производительности, приемно-расходную емкость 3.2 для модельной жидкости, перепускную линию 3.3, трубную обвязку с измерительным участком 3.12, к которому подключены три участка 3.13 моделирования утечки, в каждом из которых последовательно установлены массовый расходомер 3.7, датчик давления 3.10, регулирующий клапан 3.5, регулятор расхода 3.6, выполняющий функцию регулирующей арматуры (предпочтительно, клапан соленоидный), и трехходовой кран 3.8.
Кроме того, в состав стенда входят два вихревых расходомера 3.11, установленные на входе и выходе измерительного участка 3.12, регулирующий клапан 3.14, установленный в конце измерительного участка 3.12 на входе в приемно-расходную емкость 3.2, регулятор расхода 3.4, установленный на выходе измерительного участка 3.12, датчики давления 3.9, установлены в начале, в конце и на измерительном участке 3.12.In addition, the stand includes two vortex flowmeters 3.11, installed at the inlet and outlet of the measuring section 3.12, a control valve 3.14, installed at the end of the measuring section 3.12 at the entrance to the receiving and consuming container 3.2, a flow regulator 3.4, installed at the output of the measuring section 3.12 , pressure sensors 3.9, are installed at the beginning, at the end and at the measuring section 3.12.
В качестве модельной жидкости используется вода, водные растворы глицерина или пропиленгликоля.As a model fluid, water, aqueous solutions of glycerol or propylene glycol are used.
Трубная обвязка состоит из всасывающей линии (участок трубопровода от приемно-расходной емкости 3.2 до всасывающего патрубка насоса 3.1) и напорной линии с измерительным участком 3.12 (участок трубопровода от нагнетательного патрубка насоса 3.1 до приемно-расходной емкости 3.2).The piping consists of a suction line (pipeline section from the receiving-supply tank 3.2 to the suction pipe of the pump 3.1) and a pressure line with a measuring section 3.12 (pipe section from the discharge pipe of the pump 3.1 to the receiving-container 3.2).
Напорная линия с измерительным участком 3.12 трубной обвязки выполнена из полимерного материала, например, полиэтилена низкого давления, диаметр трубопровода - не более DN30, длина напорной линии - не менее 1000 м. Всасывающая линия трубной обвязки 3.12 выполнена из нержавеющей стали. Выполнение измерительного участка из полимерного материала обеспечивает пониженное значение скорости ударной волны, что позволяет моделировать нестационарные процессы в трубопроводах значительно большей протяженности по сравнению с длиной напорной линии с измерительным участком. Участки моделирования утечек 3.13 выполнены из полимерного материала диаметром DN15.The pressure line with the measuring section 3.12 of the piping is made of a polymer material, for example, low-pressure polyethylene, the diameter of the pipeline is not more than DN30, the length of the pressure line is not less than 1000 m. The suction line of the piping 3.12 is made of stainless steel. The implementation of the measuring section of the polymer material provides a lower value of the velocity of the shock wave, which allows you to simulate unsteady processes in pipelines of significantly greater length compared to the length of the pressure line with the measuring section. Leak simulation sections 3.13 are made of polymer material with a diameter of DN15.
Трубная обвязка содержит сливные патрубки (на чертежах не показаны) для полного освобождения трубной обвязки от модельной жидкости после проведения испытаний.The piping contains drain pipes (not shown in the drawings) to completely release the piping from the model fluid after testing.
Приемно-расходная емкость 3.2 выполнена в виде бака с конусообразным дном, снабженным патрубком с шаровым краном (на чертежах не показаны), предназначенным для полного опорожнения емкости от модельной жидкости. Приемно-расходная емкость 3.2 оснащена съемной крышкой (на чертежах не показана), исключающей искрообразование. Также приемно-расходная емкость 3.2 оснащена датчиками и сигнализацией аварийных уровней модельных жидкостей (на чертежах не показаны).The receiving and consuming container 3.2 is made in the form of a tank with a cone-shaped bottom, equipped with a nozzle with a ball valve (not shown in the drawings), designed to completely empty the container from the model fluid. The receiving and consuming container 3.2 is equipped with a removable cover (not shown in the drawings), which excludes sparking. Also, the receiving and consuming tank 3.2 is equipped with sensors and alarm systems for emergency levels of model liquids (not shown in the drawings).
В качестве насоса 3.1 используют центробежный насос, оснащенный частотно-регулируемым приводом (на чертежах не показан), что обеспечивает плавное изменение производительности.As a pump 3.1 use a centrifugal pump equipped with a variable frequency drive (not shown in the drawings), which ensures a smooth change in performance.
В качестве регулирующих клапанов 3.5,3.14 используют электромагнитные клапаны.As control valves 3.5,3.14 use solenoid valves.
Для защиты трубопроводов от повышенного давления предусмотрена предохранительная мембрана (на чертежах не показана) для сброса давления.To protect pipelines from high pressure, a safety membrane (not shown) is provided for pressure relief.
Блок 4 моделирования работы насосных станций предназначен для моделирования режимов работы трубопровода с различными вариантами подключения насосных агрегатов (последовательно, параллельно) и включает в себя четыре регулируемых насосных агрегата 4.1 с регулируемой производительностью, трубную обвязку (на чертежах не показана), выполненную с возможностью производить как последовательное, так и параллельное включение насосных агрегатов, вихревой расходомер 4.2, датчики давления 4.3, датчики температуры 4.4, комплект запорной арматуры, технологические и дренажные трубопроводы. Емкости, применяемые при исследованиях в блоке моделирования работы насосных станций, расположены в блоке 6 емкостей.Block 4 modeling the operation of pumping stations is designed to simulate the operating modes of the pipeline with various options for connecting pumping units (in series, in parallel) and includes four adjustable pumping units 4.1 with adjustable capacity, piping (not shown in the drawings), made with the ability to produce sequential and parallel connection of pumping units, vortex flowmeter 4.2, pressure sensors 4.3, temperature sensors 4.4, set of valves, techno logical and drainage pipelines. The tanks used in the studies in the block simulating the operation of pumping stations are located in the block 6 tanks.
Моделирование режимов трубопровода достигается путем включения регулируемых насосных агрегатов 4.1 по параллельной или последовательной схеме. Изменение давления по длине участка графически отображается на автоматическом рабочем месте оператора.Modeling of the pipeline regimes is achieved by switching on the adjustable 4.1 pump units in parallel or serial circuit. The change in pressure along the length of the plot is graphically displayed on the automatic workstation of the operator.
Блок 5 для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами (блок последовательной перекачки) предназначен для исследования коэффициента продольного перемешивания, процессов дополнительного смесеобразования при остановке последовательной перекачки и влияния тупиковых отводов на процессы смесеобразования и включает в себя насос 5.1 с возможностью регулирования производительности, обеспечивающий циркуляцию модельных жидкостей по измерительному участку, вихревой расходомер 5.2, установленный в конце измерительного участка, вихревой расходомер 5.3, установленный на участке моделирования утечки 5.13, расходные емкости 6.1 и 6.2 для модельных жидкостей и приемную емкость 6.3 для смеси (блок 6 емкостей), электромагнитные клапаны 5.6 (1), 5.6 (2), расположенные на выходе расходных емкостей 6.1, 6.2, электромагнитные клапаны 5.5, 5.11, установленные на участке моделирования утечки 5.13, регулятор расхода 5.7, выполняющий функцию регулирующей арматуры (предпочтительно, клапан регулирующий), установленный на участке моделирования утечки 5.13, датчики давления 5.8, плотномеры 5.9, размещенные на измерительном участке трубной обвязки 5.12, датчики температуры 5.10, трубную обвязку 5.12 с измерительным участком и участком моделирования утечки 5.13, на котором последовательно установлены электромагнитный клапан 5.5, вихревой расходомер 5.3, датчик давления 5.8, датчик температуры 5.10, регулятор расхода 5.7 и электромагнитный клапан 5.11.Block 5 for studying the processes of mixture formation during sequential pumping of liquids with various physicochemical properties (sequential pumping unit) is designed to study the longitudinal mixing coefficient, the processes of additional mixture formation when stopping sequential pumping and the effect of dead ends on mixture formation processes and includes a 5.1 pump performance regulation, providing the circulation of model liquids in the measuring section, 5.2 korean flow meter, installed at the end of the measuring section, vortex flow meter 5.3, installed on the 5.13 leak modeling section, 6.1 and 6.2 flow containers for model liquids and 6.3 receiving tank for the mixture (6 tank unit), solenoid valves 5.6 (1), 5.6 ( 2) located at the outlet of the supply containers 6.1, 6.2, solenoid valves 5.5, 5.11 installed on the leak simulation section 5.13, a flow regulator 5.7 that performs the function of control valves (preferably a control valve) installed on the model section leakage 5.13, pressure sensors 5.8, densitometers 5.9, located on the measuring section of the piping 5.12, temperature sensors 5.10, piping 5.12 with a measuring section and a leak modeling section 5.13, on which the solenoid valve 5.5, vortex flowmeter 5.3, pressure transmitter 5.8 are installed in series , temperature sensor 5.10, flow regulator 5.7 and solenoid valve 5.11.
В качестве модельной жидкости используется вода, водные растворы глицерина или пропиленгликоля.As a model fluid, water, aqueous solutions of glycerol or propylene glycol are used.
Трубная обвязка 5.12 состоит из всасывающей линии (участок трубопровода от расходных емкостей 6.1, 6.2 до всасывающего патрубка (на чертежах не показана) насоса 5.1), напорной линии (участок трубопровода от нагнетательного патрубка (на чертежах не показана) насоса 5.1 до приемной емкости 6.3) и измерительным участком. Измерительный участок выполнен из нержавеющих труб диаметром 50 мм. Трубная обвязка 5.12 содержит также сливные патрубки (на чертежах не показаны), предназначенные для полного освобождения трубной обвязки 5.12 от модельной жидкости после проведения испытаний.The piping 5.12 consists of a suction line (the pipeline section from the supply tanks 6.1, 6.2 to the suction pipe (not shown in the drawings) of the pump 5.1), a pressure line (pipe section from the discharge pipe (not shown in the drawings) of the 5.1 pump to the receiving tank 6.3) and measuring section. The measuring section is made of stainless pipes with a diameter of 50 mm. The piping 5.12 also contains drain pipes (not shown in the drawings) designed to completely release the piping 5.12 from the model fluid after testing.
В качестве насоса 5.1 используется центробежный насос, оснащенный частотно-регулируемым приводом (на чертежах не показан), что обеспечивает плавное изменение производительности.As a pump 5.1, a centrifugal pump is used, equipped with a variable frequency drive (not shown in the drawings), which ensures a smooth change in performance.
Исследование процесса смесеобразования при последовательной перекачке осуществляется с использованием модельных жидкостей с различными физико-химическими свойствами. Например, жидкость А-вода с плотностью около 1000 кг/м3 и вязкостью около 1 мм2/с и жидкость Б - водный раствор технического глицерина вязкостью не более 5 мм2/с, при этом плотность раствора можно менять путем изменения концентрации глицерина в воде.The study of the process of mixture formation during sequential pumping is carried out using model liquids with various physicochemical properties. For example, liquid A-water with a density of about 1000 kg / m 3 and a viscosity of about 1 mm 2 / s and liquid B is an aqueous solution of technical glycerin with a viscosity of not more than 5 mm 2 / s, while the density of the solution can be changed by changing the concentration of glycerol in water.
В качестве модельной жидкости, применяемой при исследованиях на стенде, используется вода водопроводная, водные растворы глицерина, водные растворы пропиленгликоля, моторные и растительные масла, жидкий парафин.As a model fluid used in studies at the test bench, tap water, aqueous glycerol solutions, aqueous propylene glycol solutions, motor and vegetable oils, and liquid paraffin are used.
Блок 6 емкостей предназначен для приема и отпуска модельных жидкостей и включает в себя три емкости 6.1, 6.2, 6.3, датчики давления (на чертежах не показаны), комплект запорной арматуры, технологические и дренажные трубопроводы. Емкости гидравлически связаны с блоком 5 для исследований процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами, блоком 1 для исследования течения жидкости на самотечных участках трубопровода, блоком 4 моделирования работы насосных станций.Block 6 containers designed for receiving and dispensing model liquids and includes three tanks 6.1, 6.2, 6.3, pressure sensors (not shown in the drawings), a set of valves, process and drainage pipelines. The tanks are hydraulically connected to block 5 for studying the processes of mixture formation during sequential pumping of liquids with various physicochemical properties,
В качестве запорной арматуры для вышеприведенных блоков 1-6 используются различные виды кранов.As shutoff valves for the above blocks 1-6, various types of cranes are used.
Блок 7 локальной системы автоматизации стенда содержит шкаф силового управления 8, взрывозащищенную сенсорную панель 11, автоматическое рабочее место оператора 9 (далее - АРМ), сервер видеонаблюдения 12. Шкаф силового управления 8 содержит сервер баз данных/передачи данных 10 и программируемый логический контроллер (далее - ПЛК) 13.Block 7 of the local automation system of the stand contains a power control cabinet 8, an explosion-
Управление технологическим оборудованием стенда (электроприводы запорной и регулирующей арматуры, электроприводы насосных агрегатов, блоки частотного регулирования), а также сбор и обработку информации от первичных средств измерений (датчики давления, датчики температуры, плотномеры, расходомеры, влагомер, сигнализаторы уровня) обеспечивает ПЛК 13, входящий в состав блока локальной системы автоматизации стенда 7. ПЛК 13 также обеспечивает выполнение следующих функций: управление и контроль состояния запорной и регулирующей арматуры с электроприводами; выдача в блоки частотного регулирования управляющих сигналов для регулирования расхода; прием сигналов из шкафа силового управления 8 о состоянии технологического оборудования; аварийный останов технологического оборудования; исполнение сценариев эксперимента; исполнение последовательности действий, формируемых на АРМ 9; выдача управляющих сигналов на обесточивание силового оборудования; самодиагностика и проверка готовности к проведению испытаний.Control of technological equipment of the stand (electric drives of shut-off and control valves, electric drives of pumping units, frequency control units), as well as the collection and processing of information from primary measuring instruments (pressure sensors, temperature sensors, densitometers, flow meters, a moisture meter, level signaling devices) is provided by
Помимо ПЛК 13 в состав локальной системы автоматизации входят: сервер баз данных/передачи данных 10, АРМ 9, взрывозащищенная сенсорная панель 11, сервер видеонаблюдения 12. АРМ 9 и взрывозащищенная сенсорная панель 11 предназначены для непосредственной визуализации данных, полученных от ПЛК 13. Сервер видеонаблюдения 12 осуществляет прием и хранение видео и аудиоданных, получаемых от камер (на чертежах не показаны).In addition to
Проведение исследований на заявляемом стенде для исследования течения жидкости в трубопроводе осуществляется следующим образом.Research on the inventive stand for studying the flow of fluid in the pipeline is as follows.
1. Исследование течения модельной жидкости на самотечном участке трубопровода.1. The study of the flow of model fluid in a gravity section of the pipeline.
Исследования проводятся на блоке 1 для исследования течения жидкости на самотечных участках трубопровода.Studies are carried out on
Перед проведением испытаний на подъемной раме (на чертежах не показана) собирают профиль измерительной линии 1.1 в соответствии с поставленной задачей.Before conducting tests on the lifting frame (not shown in the drawings), the profile of the measuring line 1.1 is assembled in accordance with the task.
Регулируемым насосом 1.2 производят заполнение трубопровода стенда модельной жидкостью из одной из емкостей 6.1, 6.2, 6.3. При заполнении трубопроводов перед испытаниями необходимо вытеснить остатки воздуха через кран с воздушником 1.13.An adjustable pump 1.2 fills the stand pipeline with a model fluid from one of the tanks 6.1, 6.2, 6.3. When filling pipelines before testing, it is necessary to displace the remaining air through a valve with an air vent 1.13.
После заполнения трубопроводов модельной жидкостью рамное основание (на чертежах не показано) поднимают на заданную высоту и закрепляют на направляющей раме (на чертежах не показана), чтобы обеспечить требуемый перепад высот, а также требуемый угол наклона измерительной линии. Подъем рамного основания осуществляется тросом (на чертежах не показан), приводимым в движение системой блоков с гидроцилиндром (на чертежах не показан).After filling the pipelines with model fluid, the frame base (not shown in the drawings) is raised to a predetermined height and fixed to a guide frame (not shown in the drawings) to provide the required height difference, as well as the required angle of inclination of the measuring line. The frame base is lifted by a cable (not shown in the drawings), driven by a system of blocks with a hydraulic cylinder (not shown in the drawings).
Рабочая жидкость из одной из емкостей 6.1, 6.2 или 6.3 подается регулируемым насосом 1.2 в измерительную линию. Расход рабочей жидкости регулируется частотой вращения регулируемого насоса 1.2 и регулятором расхода 1.19, контролируется с помощью вихревого расходомера 1.14.The working fluid from one of the tanks 6.1, 6.2 or 6.3 is supplied by an adjustable pump 1.2 to the measuring line. The flow rate of the working fluid is regulated by the speed of the variable displacement pump 1.2 and the flow regulator 1.19, controlled by the vortex flowmeter 1.14.
Температура и давление в исследуемом трубопроводе контролируются с помощью средств измерения, а именно, датчиков давления 1.3 и датчиков температуры 1.4.The temperature and pressure in the studied pipeline are controlled using measuring instruments, namely, pressure sensors 1.3 and temperature sensors 1.4.
С помощью измерительной линии 1.1 получают самотечные участки с различной протяженностью и степенью заполнения модельной жидкостью. Варьируя углы наклона измерительной линии 1.1 к горизонтали, а также изменяя подачу модельной жидкости с помощью регулируемого насоса 1.2 и насосов 1.12 (1) и/или 1.12 (2) для создания дополнительного разрежения, возможно получить весь спектр самотечных участков, необходимый для выполнения исследований.Using the measuring line 1.1, gravity sections with different lengths and degrees of filling with model fluid are obtained. By varying the angles of inclination of the measuring line 1.1 to the horizontal, as well as changing the flow of the model fluid using the adjustable pump 1.2 and pumps 1.12 (1) and / or 1.12 (2) to create additional rarefaction, it is possible to obtain the whole range of gravity sections necessary for research.
Управление блоком 1 а также сбор и обработка информации от средств измерений указанного блока осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of
В результате измерений определяют зависимость наличия и параметров самотечного участка от скорости течения жидкости, угла наклона измерительной линии, физико-химических характеристик перекачиваемых жидкостей в стационарных и нестационарных процессах.As a result of measurements, the dependence of the presence and parameters of the gravity section on the fluid flow rate, the angle of the measuring line, the physico-chemical characteristics of the pumped liquids in stationary and non-stationary processes is determined.
При проведении испытаний на стенде также имеется возможность моделирования дополнительного разрежения на исследуемом участке при помощи насоса 1.12 (1) и/или 1.12 (2) через линию с гибким рукавом 1.11 (1).When conducting tests on the bench, it is also possible to simulate additional rarefaction in the studied area using the pump 1.12 (1) and / or 1.12 (2) through the line with a flexible hose 1.11 (1).
2. Вытеснение жидкости инертным газом или сжатым воздухом.2. Displacement of a liquid with an inert gas or compressed air.
Исследования проводятся на блоке 1 для исследования течения жидкости на самотечных участках трубопровода.Studies are carried out on
Перед проведением испытаний на подъемной раме (на чертежах не показана) собирают профиль измерительной линии 1.1 в соответствии с поставленной задачей.Before conducting tests on the lifting frame (not shown in the drawings), the profile of the measuring line 1.1 is assembled in accordance with the task.
Испытания по вытеснению рабочей жидкости из полости трубопровода проводят пропусканием поршня путем воздействия инертно-газовой смеси, поступающей из баллона с инертно-газовой смесью 1.9 или воздуха, подаваемого с помощью компрессорной установки 1.8.Tests for displacing the working fluid from the pipeline cavity are carried out by passing the piston by the action of an inert-gas mixture coming from a cylinder with an inert-gas mixture 1.9 or air supplied using a compressor unit 1.8.
Перед проведением эксперимента поршень запасовывается в камеру 1.16 подачи поршня. После прохождения измерительной линии 1.1 поршень извлекается из камеры 1.17 приема поршня.Before the experiment, the piston is stored in the piston feed chamber 1.16. After passing through the measuring line 1.1, the piston is removed from the piston receiving chamber 1.17.
Камера 1.16 подачи поршня и камера 1.17 приема поршня представляют собой небольшой участок трубопровода, имеющий диаметр, на один типоразмер превышающий диаметр измерительной линии 1.1. После запасовки поршня производится закачка инертно-газовой смеси в камеру 1.16 подачи поршня, при этом контроль расхода инертно-газовой смеси осуществляется вихревым расходомером 1.15.The piston supply chamber 1.16 and the piston reception chamber 1.17 are a small section of the pipeline having a diameter one size larger than the diameter of the measuring line 1.1. After storing the piston, the inert gas mixture is pumped into the piston feed chamber 1.16, while the inert gas mixture is controlled by the vortex flow meter 1.15.
Управление блоком 1, а также сбор и обработка информации от датчиков давления и температуры осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of
В результате эксперимента определяют зависимости скорости движения поршня от профиля измерительной линии, давления инертного газа/воздуха.As a result of the experiment, the dependences of the piston speed on the profile of the measuring line and the inert gas / air pressure are determined.
3. Процесс накопления воды на пониженных участках трубопровода.3. The process of water accumulation in lower sections of the pipeline.
Исследования проводятся на блоке 2 для исследования процессов накопления и выноса воды в трубопроводе.Studies are carried out on
Перед началом исследования устанавливается угол наклона V-образной измерительной линии 2.7 посредством выбора жесткой вставки с углом в диапазоне от 15° до 90° и подъем V-образной измерительной линии на угол от горизонтальной поверхности в диапазоне от 0° до 90° в соответствии с планом эксперимента с помощью гидравлического цилиндра. Модельная жидкость, например, жидкий парафин или масло, подается по трубной обвязке насосом 2.1 из емкости 2.2 в измерительную линию 2.7. Для получения эмульсии с заданной обводненностью в трубную обвязку из емкости 2.13 с помощью дозировочного насоса 2.4 подают воду, при этом открывают шаровой кран 2.12. Объемное содержание воды в образовавшейся смеси «модельная жидкость-вода» в V-образной измерительной линии 2.7 контролируется с помощью поточного влагомера 2.5. Расход модельной жидкости регулируется с помощью насоса 2.1 и регулятора расхода 2.6. Для предотвращения расслаивания жидкого парафина/масла и воды при циркуляции по трубной обвязке за пределами V-образной измерительной линии 2.7, при проведении исследований по накоплению воды предусмотрен смеситель 2.10, установленный после измерительной линии 2.7. Расход модельной жидкости контролируется с помощью ультразвукового расходомера 2.15. Значения давления в V-образной измерительной линии 2.7 фиксируются с помощью датчиков давления 2.14.Before starting the study, the angle of inclination of the V-shaped measuring line 2.7 is established by selecting a rigid insert with an angle in the range from 15 ° to 90 ° and raising the V-shaped measuring line by an angle from a horizontal surface in the range from 0 ° to 90 ° in accordance with the plan experiment using a hydraulic cylinder. A model fluid, for example, liquid paraffin or oil, is pumped through a pipe 2.1 from a tank 2.2 to a measuring line 2.7. To obtain an emulsion with a given water cut, water is supplied to the piping from the tank 2.13 using a dosing pump 2.4, and the ball valve 2.12 is opened. The volumetric water content in the resulting model liquid-water mixture in the V-shaped measuring line 2.7 is controlled using a flowmeter 2.5. The flow rate of the model fluid is regulated using the pump 2.1 and the flow regulator 2.6. To prevent delamination of liquid paraffin / oil and water during circulation along the piping outside the V-shaped measuring line 2.7, when conducting studies on the accumulation of water, a mixer 2.10 is installed, installed after the measuring line 2.7. The flow rate of the model fluid is controlled using an ultrasonic flow meter 2.15. The pressure values in the V-shaped measuring line 2.7 are recorded using pressure sensors 2.14.
Во время исследований визуально контролируют процесс накопления воды в низшей части (сопрягаемая вставка) V-образной измерительной линии 2.7. После прокачки по V-образной измерительной линии 2.7 смеси «модельная жидкость-вода» в количестве, заданном планом эксперимента, перекачка останавливается. Отслоившаяся вода через сливной патрубок 2.9, установленный в низшей части V-образной измерительной линии 2.7, сливается в мерную емкость (на чертежах не показана), и измеряется ее объем.During the studies, the process of water accumulation in the lower part (mating insert) of the V-shaped measuring line 2.7 is visually monitored. After pumping along the V-shaped measuring line 2.7 of the mixture “model liquid-water” in the amount specified by the experimental design, the pumping stops. The exfoliated water through the drain pipe 2.9, installed in the lower part of the V-shaped measuring line 2.7, is discharged into a measuring tank (not shown in the drawings), and its volume is measured.
Исследования производятся при различных углах наклона V-образной измерительной линии 2.7, различных концентрациях воды в смеси с модельной жидкостью, различных производительностях перекачки и различных вязкостях модельной жидкости.Investigations are carried out at various angles of inclination of the V-shaped measuring line 2.7, various concentrations of water mixed with the model fluid, different pumping capacities and different viscosities of the model fluid.
Управление блоком 2, а также сбор и обработка информации от датчиков давления и температуры осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of
По результатам исследований устанавливаются эмпирические зависимости скорости накопления воды от угла наклона профиля трубопровода, скорости течения жидкости, плотности и вязкости перекачиваемой жидкости, поверхностного натяжения на границе «модельная жидкость-вода» и т.д.Based on the research results, empirical dependences of the rate of water accumulation on the angle of inclination of the profile of the pipeline, the velocity of the fluid flow, the density and viscosity of the fluid being pumped, the surface tension at the boundary “model fluid-water”, etc. are established.
4. Процесс выноса воды с участка трубы.4. The process of water removal from the pipe section.
Исследования проводятся на блоке 2 для исследования процессов накопления и выноса воды в трубопроводе.Studies are carried out on
Перед началом исследования устанавливается угол наклона V-образной измерительной линии 2.7 от горизонтальной поверхности в диапазоне от 0° до 90° в соответствии с планом эксперимента с помощью гидравлического цилиндра 2.8. Насосом 2.1 из емкости 2.2 производится заполнение V-образной измерительной линии 2.7 модельной жидкостью, например, жидким парафином или маслом.Before starting the study, the angle of inclination of the V-shaped measuring line 2.7 from the horizontal surface in the range from 0 ° to 90 ° is established in accordance with the experimental plan using a hydraulic cylinder 2.8. Pump 2.1 from tank 2.2 fills the V-shaped measuring line 2.7 with model fluid, for example, liquid paraffin or oil.
С помощью дозировочного насоса 2.4 из емкости 2.13 в низшую часть (сопрягаемую вставку) V-образной измерительной линии 2.7 посредством открытия шарового крана 2.11 вводится вода, в количестве, определенном планом эксперимента. Далее производится перекачка смеси «модельная жидкость-вода» по V-образной измерительной линии 2.7. Производительность перекачки определяется планом эксперимента и регулируется частотой вращения насоса 2.1 и регулятора расхода 2.6. Расход модельной жидкости контролируется с помощью ультразвукового расходомера 2.15. Значения давления в V-образной измерительной линии 2.7 фиксируются с помощью датчиков давления 2.14.Using a dosing pump 2.4, water is introduced from the tank 2.13 into the lower part (mating insert) of the V-shaped measuring line 2.7 by opening the ball valve 2.11 in the amount determined by the experimental design. Then, the mixture “model liquid-water” is pumped along the V-shaped measuring line 2.7. The pumping capacity is determined by the experimental design and is regulated by the speed of the pump 2.1 and the flow controller 2.6. The flow rate of the model fluid is controlled using an ultrasonic flow meter 2.15. The pressure values in the V-shaped measuring line 2.7 are recorded using pressure sensors 2.14.
Прием модельной жидкости производится в емкость 2.3. По окончании эксперимента останавливается перекачка, через сливной патрубок 2.9 сливается остаток воды в мерную емкость, и измеряется ее объем.Reception of model fluid is carried out in a container 2.3. At the end of the experiment, the pumping stops, through the drain pipe 2.9 the remaining water is drained into the measuring tank, and its volume is measured.
Исследования производятся при различных углах наклона V-образной измерительной линии 2.7, различных начальных количествах воды, различных производительностях перекачки и различных вязкостях модельной жидкости.Investigations are carried out at various angles of inclination of the V-shaped measuring line 2.7, various initial quantities of water, various pumping capacities, and various viscosities of the model fluid.
Управление блоком 2, а также сбор и обработка информации от датчиков давления и температуры осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of
По результатам исследований устанавливаются эмпирические зависимости выносной скорости от угла наклона профиля трубопровода, скорости течения жидкости, размеров скопления воды, плотности и вязкости перекачиваемой жидкости, поверхностного натяжения на границе «модельная жидкость-вода» и т.д.The empirical dependences of the external velocity on the angle of inclination of the profile of the pipeline, the velocity of the fluid flow, the size of the accumulation of water, the density and viscosity of the fluid being pumped, the surface tension at the interface “model fluid-water”, etc.
5. Моделирование нестационарных процессов трубопровода.5. Modeling of unsteady pipeline processes.
Исследования проводятся на блоке 3 для исследования нестационарных процессов в трубопроводе.Studies are conducted on
Для моделирования процессов утечек модельную жидкость из приемно-расходной емкости 3.2 с помощью насоса 3.1 циркулируют обратно в приемно-расходную емкость 3.2 по замкнутому контуру измерительного участка 3.12. Регулирование расхода модельной жидкости осуществляется частотой вращения насоса 3.1, включением в работу перепускной линии 3.3 и регулятором расхода 3.4.To simulate the processes of leaks, the model fluid from the supply tank 3.2 using a pump 3.1 is circulated back to the supply tank 3.2 in a closed loop of the measuring section 3.12. The flow rate of the model fluid is controlled by the speed of the pump 3.1, the bypass line 3.3 is activated, and the flow regulator 3.4.
Утечка моделируется путем открытия одного из электромагнитных клапанов 3.5 на соответствующих участках 3.13 моделирования утечки. Расход утечки регулируется с помощью соответствующих регуляторов расхода 3.6 и контролируется с помощью массовых расходомеров 3.7. Для моделирования утечек с малой производительностью (менее 0,2 л/ч) на участках 3.13 моделирования утечки предусмотрены трехходовые краны 3.8 для слива жидкости в мерные емкости (на чертежах не показаны). Давление в начале измерительного участка трубной обвязки 3.12, в конце и по длине измерительного участка 3.12 контролируется с помощью датчиков давления 3.9, а на участках 3.13 моделирования утечки - датчиками давления 3.10.A leak is modeled by opening one of the solenoid valves 3.5 in the respective sections 3.13 of the leak simulation. The leakage rate is controlled using the appropriate flow controllers 3.6 and monitored using mass flow meters 3.7. To simulate leaks with low productivity (less than 0.2 l / h) in sections 3.13 of the leak simulation, three-way valves 3.8 are provided for draining the liquid into measured tanks (not shown in the drawings). The pressure at the beginning of the measuring section of the piping 3.12, at the end and along the length of the measuring section 3.12 is monitored using pressure sensors 3.9, and in sections 3.13 of leakage modeling, by pressure sensors 3.10.
Управление блоком 3, а также сбор и обработка информации от датчиков давления осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of
Моделирование гидравлического удара при закрытии отвода, например, отвода от магистрального трубопровода, воспроизводится путем закрытия одного из электромагнитных клапанов 3.5, установленных на участках 3.13 моделирования утечки.Water hammer simulation when closing a branch, for example, a branch from a main pipeline, is reproduced by closing one of the solenoid valves 3.5 installed in sections 3.13 of the leak simulation.
Для моделирования гидравлического удара модельная жидкость с помощью насоса 3.1 из приемно-расходной емкости 3.2 циркулируют обратно в приемно-расходную емкость 3.2 по замкнутому контуру измерительного участка 3.12, при этом открыт только один участок 3.13 моделирования утечки (открыт электромагнитный клапан 3.5 соответствующего участка 3.13 моделирования утечки), электромагнитные клапаны 3.5 остальных участков 3.13 моделирования утечки закрыты. Процесс гидроудара достигается закрытием соответствующего электромагнитного клапана 3.5 участка 3.13 моделирования утечки. При этом фиксируются значения давления на измерительном участке 3.12 с помощью датчиков давления 3.9.To simulate water hammer, a model fluid using a pump 3.1 from a supply tank 3.2 is circulated back to a supply tank 3.2 in a closed loop of the measuring section 3.12, while only one leakage modeling section 3.13 is open (the electromagnetic valve 3.5 of the corresponding leakage modeling section 3.13 is open ), the solenoid valves 3.5 of the remaining leakage simulation sections 3.13 are closed. The water hammer process is achieved by closing the corresponding solenoid valve 3.5 of the leakage simulation section 3.13. In this case, the pressure values are recorded on the measuring section 3.12 using pressure sensors 3.9.
Моделирование гидравлического удара при закрытии задвижки в конце магистрального трубопровода воспроизводится путем закрытия регулирующего клапана 3.14, установленного в конце измерительного участка 3.12 трубной обвязки.Water hammer simulation when closing the valve at the end of the main pipeline is reproduced by closing the control valve 3.14 installed at the end of the measuring section 3.12 of the piping.
Для моделирования гидравлического удара модельная жидкость с помощью насоса 3.1 из приемно-расходной емкости 3.2 циркулируют обратно в приемно-расходную емкость 3.2 по замкнутому контуру измерительного участка 3.12, при этом все участки 3.13 моделирования утечек закрыты (закрыты все электромагнитные клапаны 3.5), регулирующий клапан 3.14 открыт.Процесс гидроудара достигается закрытием регулирующего клапана 3.14. При этом фиксируются значения давления в измерительном участке 3.12 трубной обвязки с помощью датчиков давления 3.9.To simulate a water hammer, a model fluid using a pump 3.1 from a supply tank 3.2 is circulated back to a supply tank 3.2 in a closed loop of the measuring section 3.12, while all leakage simulation sections 3.13 are closed (all solenoid valves 3.5 are closed), control valve 3.14 open. The water hammer process is achieved by closing the control valve 3.14. In this case, the pressure values in the measuring section 3.12 of the piping are fixed using pressure sensors 3.9.
Управление блоком 3, а также сбор и обработка информации от датчиков давления осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of
Моделирование нестационарных процессов на данном стенде при различных параметрах течения жидкости позволит верифицировать и откорректировать математические модели нестационарных процессов в трубопроводе.Modeling of unsteady processes on this bench at various parameters of the fluid flow will allow us to verify and correct mathematical models of unsteady processes in the pipeline.
5. Моделирование работы насосных станций.5. Modeling the operation of pumping stations.
Для моделирования режимов работы насосных станций подготавливается технологическая схема обвязки насосных агрегатов 4.1 и технологических трубопроводов в зависимости с поставленной задачей. Обвязка насосных агрегатов позволяет соединять насосные агрегаты последовательно и параллельно. Значения давления фиксируются с помощью датчиков давления 4.3, установленных до и после насосных агрегатов 4.1, а также в начале и в конце технологического трубопровода. Расход модельной жидкости контролируется с помощью вихревого расходомера 4.2, температура жидкости датчиком 4.4.To simulate the operating modes of pumping stations, a technological diagram of the strapping of pumping units 4.1 and process pipelines is prepared, depending on the task. The piping of the pump units allows you to connect the pump units in series and in parallel. The pressure values are recorded using the pressure sensors 4.3 installed before and after the pump units 4.1, as well as at the beginning and at the end of the process pipeline. The flow rate of the model fluid is controlled using a vortex flowmeter 4.2, the temperature of the fluid with a sensor 4.4.
Управление блоком 4, а также сбор и обработка информации от средств измерений осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of block 4, as well as the collection and processing of information from measuring instruments, is carried out using
Изменение давления по длине участка графически отображается на автоматическом рабочем месте оператора.The change in pressure along the length of the plot is graphically displayed on the automatic workstation of the operator.
6. Исследование процесса смесеобразования при последовательной перекачке.6. The study of the process of mixture formation during sequential pumping.
Исследования проводятся на блоке 5 для исследования процессов смесеобразования при последовательной перекачке жидкостей с различными физико-химическими свойствами.Studies are carried out on block 5 to study the processes of mixture formation during the sequential pumping of liquids with various physicochemical properties.
Для проведения исследования открывают электромагнитный клапан 5.6 (1) и заполняют измерительный участок трубной обвязки 5.12 партией модельной жидкости А из емкости 6.1 при помощи насоса 5.1, при этом расход модельной жидкости регулируется частотой вращения привода насоса 5.1. Далее закрывают электромагнитный клапан 5.6 (1) и открывают электромагнитный клапан 5.6 (2) для подачи в трубную обвязку 5.12 партии модельной жидкости Б.To conduct the study, open the solenoid valve 5.6 (1) and fill the measuring section of the piping 5.12 with a batch of model fluid A from tank 6.1 using pump 5.1, while the flow rate of the model fluid is controlled by the speed of the pump 5.1 drive. Next, close the solenoid valve 5.6 (1) and open the solenoid valve 5.6 (2) to feed a batch of model fluid B into the piping 5.12.
Контроль концентрации смеси в потоке определяется поточными плотномерами 5.9, установленными на измерительном участке, при этом расход смеси контролируется вихревым расходомером 5.2. После прохождения измерительного участка модельная жидкость поступает в приемную емкость 6.3.Monitoring the concentration of the mixture in the stream is determined by flow densitometers 5.9 installed on the measuring section, while the flow rate of the mixture is controlled by a vortex flowmeter 5.2. After passing the measuring section, the model fluid enters the receiving tank 6.3.
Управление блоком 5, а также сбор и обработка информации от датчиков давления и температуры осуществляется с помощью ПЛК 13, входящего в блок 7.The control of block 5, as well as the collection and processing of information from pressure and temperature sensors, is carried out using the
По результатам проведенных исследований на стенде и полученным данным строятся графические зависимости длины области смеси от режима перекачки (скорости потока), физико-химических свойств жидкостей, влияния тупиковых отводов и т.д.Based on the results of the studies performed on the bench and the obtained data, graphical dependences of the length of the mixture region on the pumping mode (flow rate), physicochemical properties of liquids, the influence of dead ends, etc. are constructed.
Таким образом, изобретение позволяет моделировать технологические операции и явления, возникающие при эксплуатации магистрального трубопровода, что обеспечивает получение более точной информации о протекающих в трубопроводе процессах, что в свою очередь позволяет повысить достоверность математических моделей работы магистрального трубопровода.Thus, the invention allows to simulate technological operations and phenomena that occur during the operation of the main pipeline, which provides more accurate information about the processes occurring in the pipeline, which in turn improves the reliability of mathematical models of the main pipeline.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111739A RU2678712C1 (en) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Stand for study of liquid flow in pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111739A RU2678712C1 (en) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Stand for study of liquid flow in pipeline |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678712C1 true RU2678712C1 (en) | 2019-01-31 |
Family
ID=65273391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018111739A RU2678712C1 (en) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | Stand for study of liquid flow in pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678712C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU202780U1 (en) * | 2020-09-04 | 2021-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | DEVICE FOR MODELING OF INTERNAL ARTERIAL CIRCULATION |
| WO2021127754A1 (en) | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Companhia De Saneamento Básico Do Estado De São Paulo - Sabesp | Method and simulation bench for leakage signals in lines |
| CN114002333A (en) * | 2022-01-04 | 2022-02-01 | 山东科捷工程检测有限公司 | Automatic scanning device for phased array ultrasonic detection of oil and gas pipelines |
| RU211835U1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-06-27 | Орлов Владимир Александрович | Laboratory and research bench for the water-air mode of operation of a gravity-flow drainage system |
| WO2023106955A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Schlumberger Canada Limited | Monitoring the performance of hydraulic pumping equipment |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1402824A1 (en) * | 1986-04-09 | 1988-06-15 | Специальное конструкторское бюро "Прибой" | Bed for investigating ship propulsive plant |
| RU2018800C1 (en) * | 1991-03-26 | 1994-08-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Bed for investigating dynamics of gas saturated and two-phase gas liquid flows in relief pipelines |
| CN102854212A (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-02 | 南通中船机械制造有限公司 | Inspecting and testing device of heat exchanger of sea water-fresh water |
| CN103528789A (en) * | 2013-10-09 | 2014-01-22 | 哈尔滨工程大学 | Device for testing jet flow drag reduction effect of two-dimensional plane |
| CN103630327A (en) * | 2013-11-12 | 2014-03-12 | 西安交通大学 | Device for testing supercritical water fluidized bed two-phase flow and heat-transfer characteristic |
-
2018
- 2018-04-02 RU RU2018111739A patent/RU2678712C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1402824A1 (en) * | 1986-04-09 | 1988-06-15 | Специальное конструкторское бюро "Прибой" | Bed for investigating ship propulsive plant |
| RU2018800C1 (en) * | 1991-03-26 | 1994-08-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Bed for investigating dynamics of gas saturated and two-phase gas liquid flows in relief pipelines |
| CN102854212A (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-02 | 南通中船机械制造有限公司 | Inspecting and testing device of heat exchanger of sea water-fresh water |
| CN103528789A (en) * | 2013-10-09 | 2014-01-22 | 哈尔滨工程大学 | Device for testing jet flow drag reduction effect of two-dimensional plane |
| CN103630327A (en) * | 2013-11-12 | 2014-03-12 | 西安交通大学 | Device for testing supercritical water fluidized bed two-phase flow and heat-transfer characteristic |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021127754A1 (en) | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Companhia De Saneamento Básico Do Estado De São Paulo - Sabesp | Method and simulation bench for leakage signals in lines |
| RU202780U1 (en) * | 2020-09-04 | 2021-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | DEVICE FOR MODELING OF INTERNAL ARTERIAL CIRCULATION |
| WO2023106955A1 (en) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | Schlumberger Canada Limited | Monitoring the performance of hydraulic pumping equipment |
| CN114002333A (en) * | 2022-01-04 | 2022-02-01 | 山东科捷工程检测有限公司 | Automatic scanning device for phased array ultrasonic detection of oil and gas pipelines |
| CN114002333B (en) * | 2022-01-04 | 2022-03-29 | 山东科捷工程检测有限公司 | Automatic scanning device for phased array ultrasonic detection of oil and gas pipelines |
| RU211835U1 (en) * | 2022-03-25 | 2022-06-27 | Орлов Владимир Александрович | Laboratory and research bench for the water-air mode of operation of a gravity-flow drainage system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2678712C1 (en) | Stand for study of liquid flow in pipeline | |
| KR101223462B1 (en) | Apparatus for measuring relative permeability of core having measuring unit of saturation fraction in core and method for measuring relative permeability of core using the same | |
| EA031408B1 (en) | Rug dosing device and method for dosage metering and control | |
| CN104007043A (en) | Large multifunctional fracturing fluid experiment system | |
| CN110208500A (en) | A kind of crude oil pipeline wax deposit pigging analogue experiment method | |
| WO2017177476A1 (en) | Evaluation system for determining technological parameters for dissolving of oil-displacing polymer in pipe | |
| CN104215571A (en) | Method for testing high-temperature and high-pressure corrosion rate of multi-phase medium | |
| RU2641337C1 (en) | Stand for simulating process of inclined-directed gas-liquid flows | |
| CN113218801A (en) | Testing device and testing method for abrasion test of filling slurry conveying pipeline | |
| CN203811507U (en) | Large multifunctional fracturing fluid experiment device | |
| CN107589047A (en) | A kind of the brief test device and test method of indoor dynamic water slip casting simulation | |
| CN112985757B (en) | Coastal karst area water-moving grouting test device and test method | |
| CN106680145B (en) | Liquid pipeline friction resistance measuring device and method using same | |
| RU137757U1 (en) | AUTOMATIC FOAM FORMER DOSING INSTALLATION | |
| CN107576592B (en) | Flow parameter test system and test method for fluid in pipeline | |
| RU2470283C2 (en) | Device for sampling from discharge pipeline (versions) | |
| RU179754U1 (en) | Stand for research of non-stationary processes in the pipeline | |
| RU2659747C1 (en) | Stand for research of agents for reducing hydraulic resistance during transportation of oil or oil products through a pipeline | |
| CN107725028A (en) | A kind of horizontal well AICD intelligent water-controlleds screen casing performance test system | |
| CN207701124U (en) | A kind of horizontal well AICD intelligent water-controlleds screen casing performance test system | |
| CN203685151U (en) | Heating constant-temperature device | |
| RU2018800C1 (en) | Bed for investigating dynamics of gas saturated and two-phase gas liquid flows in relief pipelines | |
| CN207439669U (en) | A kind of valve Quick-action pressure-testing detection device | |
| KR102253890B1 (en) | Liquid hold up metering apparatus and method in pipe | |
| RU2382813C1 (en) | Reagent dosing method and equipment for implementation |