RU2756396C1 - Method for suppressing pressure pulses in pipelines - Google Patents

Method for suppressing pressure pulses in pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2756396C1
RU2756396C1 RU2020125977A RU2020125977A RU2756396C1 RU 2756396 C1 RU2756396 C1 RU 2756396C1 RU 2020125977 A RU2020125977 A RU 2020125977A RU 2020125977 A RU2020125977 A RU 2020125977A RU 2756396 C1 RU2756396 C1 RU 2756396C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
delay
pipeline
pressure
liquid
Prior art date
Application number
RU2020125977A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Ершов
Original Assignee
Сергей Иванович Ершов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Иванович Ершов filed Critical Сергей Иванович Ершов
Priority to RU2020125977A priority Critical patent/RU2756396C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2756396C1 publication Critical patent/RU2756396C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04Devices damping pulsations or vibrations in fluids
    • F16L55/045Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/20Arrangements or systems of devices for influencing or altering dynamic characteristics of the systems, e.g. for damping pulsations caused by opening or closing of valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)

Abstract

FIELD: pipes.
SUBSTANCE: invention relates to methods and means for suppressing pressure pulsations of a liquid (water hammer) or a gas in pipelines. The method consists in the fact that the liquid or gas flow of the pipeline wherein the pressure pulses act is divided into N parts further directed to channels with different delays due to the different lengths thereof, therefore, pulses from different channels with a power reduced by N are summed up at the output, coming in succession due to the different times of passage through the channel. Accordingly, the pulse front is spread and the undesirable impact on the pipeline is reduced. The delay of each channel is calculated by the formula Tn=T+delta*(N-l), wherein T is the delay of the shortest channel, Tn is the delay in the Nth channel, delta is the increment of the channel delay when the number thereof is increased by one, N is the number of the channel.
EFFECT: levelled rising rate of the pressure pulse front of a liquid or a gas in a pipeline and a corresponding reduction in the negative impact on the pipeline.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к объектам теплоснабжения, нефтяной, газовой, химической, атомной промышленности, а также к авиационно-космической технике, и может быть использовано как средство защиты трубопроводов от разрушения в результате действия импульсов и пульсаций давления в жидкости или газе, сопровождающих гидравлический удар, возникающий при включении, работе и выключении насосов, открытии и закрытии клапанов, задвижек и других устройств.The invention relates to heat supply facilities, oil, gas, chemical, nuclear industries, as well as to aerospace technology, and can be used as a means of protecting pipelines from destruction as a result of impulses and pressure pulsations in a liquid or gas accompanying a hydraulic shock that occurs when turning on, running and turning off pumps, opening and closing valves, gate valves and other devices.

Известны традиционные способы гашения колебаний в трубопроводах, заключающиеся в том, что поток жидкости или газа разделяют на части, а отведенные из трубопровода потоки заводят в демпфирующие камеры с упругими элементами, в которых происходит изменение объема под действием перепада давления, за счет использования потенциальной энергии импульсов [1, 2].Known traditional methods of damping oscillations in pipelines, which consist in the fact that the flow of liquid or gas is divided into parts, and the flows diverted from the pipeline are introduced into damping chambers with elastic elements, in which the volume changes under the influence of a pressure drop, due to the use of the potential energy of impulses [12].

Недостатком такого способа является ограниченный диапазон частот гасимых импульсов давления, зависящий от жесткости упругих элементов и ограниченного объема расширительных камер.The disadvantage of this method is the limited frequency range of the suppressed pressure pulses, which depends on the stiffness of the elastic elements and the limited volume of the expansion chambers.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению (прототип) является способ, который реализован в способе и устройстве гашения импульсов давления в магистральных трубопроводах [3]. Способ диссипации импульсов давления заключается в том, что потоки жидкости или газа магистрального трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на части, и отведенные части через расширительные камеры заводят в демпфирующую камеру, в которой потоки направляют встречно на жидкость или газ, находящиеся в камере так, что импульсы давления изменяют их плотность и давление за счет потенциальной энергии самих импульсов и одновременно закручивают потоки в противоположные стороны, тормозя скорость жидкости или газа за счет кинетической энергии взаимодействия встречных потоков.The closest in technical essence to the claimed invention (prototype) is a method that is implemented in a method and device for damping pressure pulses in main pipelines [3]. The method of dissipation of pressure pulses consists in the fact that the flows of liquid or gas of the main pipeline, in which the pressure pulses act, are divided into parts, and the diverted parts are led through the expansion chambers into the damping chamber, in which the flows are directed oppositely to the liquid or gas in the chamber so that the pressure impulses change their density and pressure due to the potential energy of the impulses themselves and simultaneously twist the flows in opposite directions, slowing down the speed of the liquid or gas due to the kinetic energy of interaction of the counter flows.

Достоинством описанного способа гашения импульсов давления является повышение эффективности гашения импульсов давления за счет одновременной диссипации как потенциальной, так и кинетической энергий самих импульсов путем изменения плотности, давления и скорости встречных потоков жидкости или газа в демпфирующей камере.The advantage of the described method for damping pressure pulses is an increase in the efficiency of damping pressure pulses due to the simultaneous dissipation of both potential and kinetic energies of the pulses themselves by changing the density, pressure, and velocity of counter flows of liquid or gas in the damping chamber.

Недостатком указанного способа гашения импульсов давления является низкая эффективность и отсутствие аналитического инструмента расчета эффективности способа.The disadvantage of this method of damping pressure pulses is low efficiency and the absence of an analytical tool for calculating the effectiveness of the method.

Задачей способа изобретения является повышение эффективности гашения колебаний давления в трубопроводах за счет растягивания энергии и фронта импульса давления во времени.The objective of the method of the invention is to improve the efficiency of damping pressure fluctuations in pipelines by stretching the energy and the front of the pressure pulse in time.

Указанный технический эффект в способе повышения эффективности гашения колебаний импульсов давления заключается в том, что поток жидкости или газа трубопровода разделяется на части, которые заводятся в каналы разной длины, где потоки движутся с одинаковой скоростью, но разное время. При объединении каналов в общий поток фронт импульса давления растягивается (сглаживается) тем больше, чем больше количество используемых каналов.The specified technical effect in the method of increasing the efficiency of damping fluctuations of pressure pulses is that the flow of liquid or gas of the pipeline is divided into parts, which are inserted into channels of different lengths, where the flows move at the same speed, but at different times. When the channels are combined into a common flow, the front of the pressure pulse is stretched (smoothed) the more, the greater the number of channels used.

Разное время задержки импульса давления в разных каналах определяется тем, что все каналы имеют разную длину, определяемую по формуле Tn=Т+delta*(N-1), где Т - задержка самого короткого канала, Tn - задержка канала номер N, delta - приращение задержки канала при увеличении его номера на единицу, N - номер канала.Different delay times of the pressure pulse in different channels are determined by the fact that all channels have different lengths determined by the formula Tn = T + delta * (N-1), where T is the delay of the shortest channel, Tn is the delay of channel number N, delta is increment of the channel delay with increasing its number by one, N is the channel number.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где изображены:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 - разделение потока на каналы с разным временем задержки,in fig. 1 - dividing the stream into channels with different delay times,

1 - входящий поток,1 - incoming stream,

2 - самый короткий канал,2 is the shortest channel,

3 - самый длинный канал, 3 - the longest canal,

4 - выходящий поток,4 - outgoing stream,

на фиг. 2 - временная диаграмма фронта импульса давления во входящем потоке и в выходящем потоке после объединения каналов,in fig. 2 - time diagram of the front of the pressure pulse in the inlet stream and in the outflow stream after combining the channels,

5 - ось давления,5 - pressure axis,

6 - фронт импульс давления во входящем потоке,6 - front pressure pulse in the incoming stream,

7 - фронт импульс давления в выходящем потоке,7 - front pressure pulse in the outgoing flow,

8 - ось времени,8 - time axis,

9 - задержка в самом коротком канале,9 - delay in the shortest channel,

10 - задержка в самом длинном канале.10 - delay in the longest channel.

Способ гашения импульсов давления в магистральном трубопроводе работает следующим образом.The method for damping pressure pulses in the main pipeline works as follows.

В установившемся стационарном режиме поток жидкости или газа, проходящий через участок магистрального трубопровода, имеет постоянное давление на входе 1 и выходе 4 всех каналов (фиг. 1). При этом постоянное давление устанавливается и во всех каналах.In a steady-state steady-state mode, the flow of liquid or gas passing through a section of the main pipeline has a constant pressure at the inlet 1 and outlet 4 of all channels (Fig. 1). In this case, a constant pressure is established in all channels.

Фронт возникшего импульса давления (гидроудар) достигает входы всех каналов одновременно, но на выходе каждого канала он появляется с уменьшенной в N раз энергией (в соответствии с количеством используемых каналов) и с задержкой, зависящей от длины канала. В итоге длительность фронта импульса на выходе будет больше, чем на входе (фиг. 2). Чем больше используемых каналов, тем сильнее будет сглаживание фронта импульса давления и, соответственно, меньше негативное воздействие импульса давления (гидроудара) на трубопровод.The front of the arising pressure impulse (water hammer) reaches the inputs of all channels at the same time, but at the output of each channel it appears with an N times reduced energy (in accordance with the number of channels used) and with a delay that depends on the channel length. As a result, the duration of the leading edge of the pulse at the output will be longer than at the input (Fig. 2). The more channels are used, the stronger will be the smoothing of the front of the pressure pulse and, accordingly, the less negative effect of the pressure pulse (water hammer) on the pipeline.

Таким образом, предлагаемый способ гашения импульсов давления в трубопроводе позволяет повысить эффективность гашения импульсов давления за счет растягивания фронта импульса давления во времени аналогично тому, как работает интегратор в электрических цепях.Thus, the proposed method for damping pressure pulses in a pipeline makes it possible to increase the efficiency of damping pressure pulses by stretching the front of the pressure pulse in time, similarly to how an integrator works in electrical circuits.

Используемые источникиSources used

1. Б.Б. Некрасов. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. Изд-во «Машиностроение», М., 1967 г., стр. 202.1. B.B. Nekrasov. Hydraulics and its application in aircraft. Publishing house "Mechanical engineering", M., 1967, p. 202.

2. Патент РФ № 2386889, кл. F16L, 55/04 за 2010 г.2. RF patent No. 2386889, cl. F16L, 55/04 for 2010

3. Патент РФ № 2645860, кл. F15D, 1/00 (2006.01) (прототип).3. RF patent No. 2645860, cl. F15D, 1/00 (2006.01) (prototype).

Claims (1)

Способ гашения импульсов давления в трубопроводах, заключающийся в том, что поток жидкости или газа трубопровода, в котором действуют импульсы давления, разделяют на части, движущиеся в отдельных каналах, объединяемые далее в общий поток, отличающийся тем, что импульс давления в каждом канале задерживается по времени на величину, определяемую по формуле Tn=T+delta*(N-1), где Т - задержка в самом коротком канале, Тn - задержка в канале номер N, delta - приращение задержки канала при увеличении его номера на единицу, N - номер канала.The method of damping pressure pulses in pipelines, which consists in the fact that the flow of liquid or gas of the pipeline, in which the pressure pulses act, is divided into parts moving in separate channels, which are then combined into a common flow, characterized in that the pressure pulse in each channel is delayed by time by an amount determined by the formula Tn = T + delta * (N-1), where T is the delay in the shortest channel, Tn is the delay in the channel number N, delta is the increment in the channel delay with increasing its number by one, N is channel number.
RU2020125977A 2020-08-25 2020-08-25 Method for suppressing pressure pulses in pipelines RU2756396C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125977A RU2756396C1 (en) 2020-08-25 2020-08-25 Method for suppressing pressure pulses in pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125977A RU2756396C1 (en) 2020-08-25 2020-08-25 Method for suppressing pressure pulses in pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756396C1 true RU2756396C1 (en) 2021-09-30

Family

ID=77999892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125977A RU2756396C1 (en) 2020-08-25 2020-08-25 Method for suppressing pressure pulses in pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756396C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1125432A1 (en) * 1982-12-23 1984-11-23 Волжский Научно-Исследовательский Институт Гидротехники И Мелиорации Device for damping hydraulic shocks
SU1262181A1 (en) * 1984-12-20 1986-10-07 Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина Device for smoothing pulsations of pressure in gas-liquid flow
JPH04125391A (en) * 1990-09-18 1992-04-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Damping method for pressure pulsation and pressure pulsation damping conduit
RU2386889C1 (en) * 2008-10-17 2010-04-20 Валентин Иванович Лалабеков Pressure stabiliser
RU2403489C1 (en) * 2009-04-14 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" Hydraulic impact damping device
RU2645860C2 (en) * 2014-07-01 2018-02-28 Дмитрий Вячеславович Кузнецов Method and device for damping pressure pulses in main pipelines
RU199543U1 (en) * 2020-02-27 2020-09-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Liquid water hammer damping device when refueling aircraft

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1125432A1 (en) * 1982-12-23 1984-11-23 Волжский Научно-Исследовательский Институт Гидротехники И Мелиорации Device for damping hydraulic shocks
SU1262181A1 (en) * 1984-12-20 1986-10-07 Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина Device for smoothing pulsations of pressure in gas-liquid flow
JPH04125391A (en) * 1990-09-18 1992-04-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Damping method for pressure pulsation and pressure pulsation damping conduit
RU2386889C1 (en) * 2008-10-17 2010-04-20 Валентин Иванович Лалабеков Pressure stabiliser
RU2403489C1 (en) * 2009-04-14 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" Hydraulic impact damping device
RU2645860C2 (en) * 2014-07-01 2018-02-28 Дмитрий Вячеславович Кузнецов Method and device for damping pressure pulses in main pipelines
RU199543U1 (en) * 2020-02-27 2020-09-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" Liquid water hammer damping device when refueling aircraft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wan et al. Water hammer simulation of a series pipe system using the MacCormack time marching scheme
Nerella et al. Fluid transients and wave propagation in pressurized conduits due to valve closure
EA201170169A1 (en) DECREASING PULSATIONS
RU2756396C1 (en) Method for suppressing pressure pulses in pipelines
CN113420514B (en) Numerical simulation method for internal flow characteristics of multistage pressure reducing regulating valve
RU2784247C1 (en) Device for hydraulic impact damping
RU2386889C1 (en) Pressure stabiliser
CN108679298A (en) A kind of labyrinth disc for labyrinth adjusting valve
Brito et al. PIV characterization of transient flow in pipe coils
Karimov et al. Simulation of fluid outflow from a channel with complex geometry
RU2633742C1 (en) Low-noise throttle
RU2645860C2 (en) Method and device for damping pressure pulses in main pipelines
RU2629340C1 (en) Method of creating engine thrust
Bergant PRINCIPLES OF WATER HAMMER INTERFEROMETER/OSNOVE VODNO UDARNEGA INTERFEROMETRA
Al-Khomairi Plastic water hammer damper
Das et al. EVALUATION OF NUMERICAL METHODS OF SOLUTION AND RESISTANCE EQUATIONS APPLICABLE TO UNSTEADY FLOW SITUATION IN SURGE TANK
SU756003A1 (en) Double-barrel pulsed hydromonitor
Kono et al. Vapor mixture two phase flow analysis in waterhammer by upstream finite difference method
Gong et al. Frequency response measurement of pipelines by using inverse-repeat binary sequences
RU171573U1 (en) PRESSURE STABILIZER WITH DAMPING CELLS
RU166949U1 (en) EXHAUST NOISE MUFFLER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
WO2020130867A1 (en) Pulsating combustion device having shockwave suppression
Al-Mashhadani Numerical Simulation to Study the Effects of Riemann Problems on the Physical Properties of the Astrophysics Gas Dynamics
Bazarov et al. Parameters of water hammer in the “pump-discharge pipeline” system
Sies Thermodynamics I