RU2793870C1 - Method to prevent pressure pulsations in process pipelines - Google Patents
Method to prevent pressure pulsations in process pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793870C1 RU2793870C1 RU2022131186A RU2022131186A RU2793870C1 RU 2793870 C1 RU2793870 C1 RU 2793870C1 RU 2022131186 A RU2022131186 A RU 2022131186A RU 2022131186 A RU2022131186 A RU 2022131186A RU 2793870 C1 RU2793870 C1 RU 2793870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- pumped medium
- pipeline
- geometric parameters
- pressure pulsations
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при строительстве новых и реконструкции действующих технологических трубопроводов промышленных объектов и объектов трубопроводного транспорта, например, технологических трубопроводов обвязки газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций.The invention relates to pipeline transport and can be used in the construction of new and reconstruction of existing technological pipelines of industrial facilities and pipeline transport facilities, for example, technological pipelines for tying gas compressor units of compressor stations.
Известен способ предотвращения пульсаций давления в трубопроводах газотранспортных систем (Bruggeman J.C., Hirschberg A., Van Dongen М.Е. et al. Self-sustained aero-acoustic pulsations in gas transport systems: experimental study of the influence of closed side branches // Journal of sound and vibration. - 1991. - V. 150. - №3). При реализации этого способа в тройниковые соединения трубопроводных систем устанавливают специальные конструкции, корректирующие движение перекачиваемой среды и препятствующие формированию крупномасштабных газодинамических неоднородностей при прохождении потока перекачиваемой среды мимо безрасходных участков.A known method for preventing pressure pulsations in pipelines of gas transport systems (Bruggeman J.C., Hirschberg A., Van Dongen M.E. et al. Self-sustained aero-acoustic pulsations in gas transport systems: experimental study of the influence of closed side branches // Journal of sound and vibration. - 1991. - V. 150. - No. 3). When implementing this method, special structures are installed in the tee connections of pipeline systems that correct the movement of the pumped medium and prevent the formation of large-scale gas-dynamic inhomogeneities when the flow of the pumped medium passes by non-consumable areas.
Недостатком данного способа является необходимость изготовления и монтажа конструкций, корректирующих движение перекачиваемой среды, а также повышение гидравлического сопротивления трубопроводной системы после установки таких конструкций, что приводит к повышенному расходу энергии на осуществление технологических процессов.The disadvantage of this method is the need for the manufacture and installation of structures that correct the movement of the pumped medium, as well as an increase in the hydraulic resistance of the pipeline system after the installation of such structures, which leads to increased energy consumption for the implementation of technological processes.
Известен способ предотвращения пульсаций давления в трубопроводных системах компрессорных станций с центробежными нагнетателями (Rogers L.E. Design stage acoustic analysis of natural gas piping systems in centrifugal compressor stations // Journal of engineering for gas turbines and power. - 1992. - V. 114. - №4). При реализации этого способа определяют длины безрасходных участков трубопроводной системы, определяют скорости потока газа в магистральных линиях, рассчитывают диапазоны опасных скоростей. Если скорости потока попадают в диапазоны опасных скоростей, оценивают амплитуды пульсаций давления по аналитическим формулам, причем для разных диапазонов чисел Рейнольдса используются разные формулы, и изменяют длины безрасходных участков.A known method of preventing pressure pulsations in pipeline systems of compressor stations with centrifugal blowers (Rogers L.E. Design stage acoustic analysis of natural gas piping systems in centrifugal compressor stations // Journal of engineering for gas turbines and power. - 1992. - V. 114. - No. 4). When implementing this method, the lengths of non-consumable sections of the pipeline system are determined, the gas flow rates in the main lines are determined, and the ranges of dangerous rates are calculated. If the flow velocities fall within the ranges of dangerous velocities, the amplitudes of the pressure fluctuations are estimated by analytical formulas, and different formulas are used for different ranges of Reynolds numbers, and the lengths of the free sections are changed.
Недостатком данного способа является отсутствие учета взаимодействия двух и более безрасходных участков, а также использование завышенной консервативной оценки для амплитуд пульсаций давления при числах Рейнольдса, характерных для трубопроводной обвязки компрессорных станций, что в ряде случаев не согласуется с экспериментальными данными и не позволяет обеспечить выполнение условий снижения пульсаций давления в сложных трубопроводных системах с большим количеством безрасходных участков.The disadvantage of this method is that it does not take into account the interaction of two or more non-flow sections, as well as the use of an overestimated conservative estimate for the amplitudes of pressure fluctuations at Reynolds numbers, which are typical for piping of compressor stations, which in some cases is not consistent with experimental data and does not allow to ensure the fulfillment of the conditions for reducing pressure fluctuations in complex pipeline systems with a large number of waste-free sections.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ предотвращения пульсаций давления в технологических трубопроводах компрессорных станций (Рекомендации по повышению виброустойчивости технологических трубопроводов при проектировании и реконструкции компрессорных цехов компрессорных станций. - М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2002). При реализации этого способа определяют геометрические параметры трубопроводной системы (длины и диаметры безрасходных участков, расстояния между безрасходными участками вдоль магистральных линий, диаметры магистральных линий), определяют скорости потока газа в магистральных линиях, рассчитывают критические скорости на основании данных о скоростях звука в газе, длинах и диаметрах безрасходных участков. Если скорости потока газа превышают критические скорости, то уменьшают скорости потока газа мимо безрасходных участков или увеличивают критические скорости или устанавливают определенные соотношения между длинами безрасходных участков и/или расстояниями между ними вдоль магистральных линий.Closest to the proposed method is a method of preventing pressure pulsations in the process pipelines of compressor stations (Recommendations for improving the vibration resistance of process pipelines in the design and reconstruction of compressor shops of compressor stations. - M.: VNIIGAZ LLC, 2002). When implementing this method, the geometric parameters of the pipeline system are determined (lengths and diameters of non-consumable sections, distances between non-consumable sections along main lines, diameters of main lines), gas flow rates in main lines are determined, critical velocities are calculated based on data on sound velocities in gas, lengths and diameters of non-consumable areas. If the gas flow rates exceed the critical speeds, then the gas flow speeds are reduced past the waste-free sections or the critical speeds are increased or certain ratios are established between the lengths of the waste-free sections and/or the distances between them along the trunk lines.
Недостатком данного способа являются жесткие ограничения, накладываемые на допустимые диапазоны длин безрасходных участков и/или расстояний между ними вдоль магистральных линий (отношение расстояния между безрасходными участками к их длине должно находиться в диапазонах от 0,6 до 1,4 или от 2,8 до 3,2), что с учетом большого количества вариантов трубопроводных систем с безрасходными участками, реализующихся при разных режимах работы газоперекачивающих агрегатов, не позволяет обеспечить выполнение геометрических условий снижения вибрации в современных компактных трубопроводных обвязках компрессорных станций.The disadvantage of this method is the severe restrictions imposed on the allowable ranges of lengths of waste-free sections and / or distances between them along the trunk lines (the ratio of the distance between waste-free sections to their length should be in the range from 0.6 to 1.4 or from 2.8 to 3, 2), which, taking into account the large number of options for pipeline systems with non-flow sections, implemented under different operating modes of gas compressor units, does not make it possible to ensure the fulfillment of the geometric conditions for reducing vibration in modern compact piping systems of compressor stations.
Задача предлагаемого способа состоит в повышении эффективности предотвращения пульсаций давления в технологических трубопроводах при одновременной минимизации ограничений, накладываемых на геометрические параметры элементов трубопроводных систем, что позволяет использовать компактные и эффективные системы технологических трубопроводов с минимальными пульсациями давления и минимальным уровнем вибрации.The objective of the proposed method is to increase the efficiency of preventing pressure pulsations in process pipelines while minimizing the restrictions imposed on the geometric parameters of the elements of pipeline systems, which allows the use of compact and efficient process piping systems with minimal pressure pulsations and a minimum level of vibration.
Поставленная задача решается тем, что в способе предотвращения пульсаций давления в технологических трубопроводах, включающем определение геометрических параметров трубопроводной системы (длин и диаметров безрасходных участков, расстояний между безрасходными участками вдоль магистральных линий, диаметров магистральных линий), определение скоростей потока перекачиваемой среды в магистральных линиях, согласно изобретения, определяют тип, давление и температуру перекачиваемой среды, определяют максимальные амплитуды пульсаций давления в трубопроводной системе при заданных вариантах геометрических параметров трубопроводной системы на основании данных о типе перекачиваемой среды, давлении, температуре, скорости потока перекачиваемой среды, определяют безопасные геометрические параметры трубопроводной системы, при которых значения максимальных амплитуд пульсаций давления с учетом коэффициента запаса не превышают заданных критериальных значений, назначают и реализуют корректирующие мероприятия для приведения геометрических параметров системы к безопасным значениям: изменяют длины и/или диаметры безрасходных участков и/или расстояния между ними вдоль магистральных линий и/или диаметры магистральных линий.The problem is solved by the fact that in the method of preventing pressure pulsations in technological pipelines, including the determination of the geometric parameters of the pipeline system (lengths and diameters of non-consumable sections, distances between non-consumable sections along the main lines, diameters of the main lines), determination of the flow rates of the pumped medium in the main lines, according to the invention, they determine the type, pressure and temperature of the pumped medium, determine the maximum amplitudes of pressure pulsations in the pipeline system for given variants of the geometric parameters of the pipeline system based on data on the type of the pumped medium, pressure, temperature, flow rate of the pumped medium, determine the safe geometric parameters of the pipeline system , at which the values of the maximum amplitudes of pressure pulsations, taking into account the safety factor, do not exceed the specified criterial values, appoint and implement corrective measures to bring the geometric parameters of the system to safe values: change the lengths and/or diameters of non-flow sections and/or the distances between them along the main lines and /or diameters of main lines.
В качестве пояснения приводим следующее. Повышенная вибрация технологических трубопроводов компрессорных станций приводит к снижению ресурса технологических трубопроводов и запорной арматуры, а также к развитию усталостных трещин, что негативно сказывается на надежности, эффективности и безопасности эксплуатации систем магистрального трубопроводного транспорта газа. Одной из основных причин повышенной вибрации технологических трубопроводов являются интенсивные пульсации давления, связанные с периодическим формированием газодинамических неоднородностей потока в сочетании с акустическим резонансом в системе технологических трубопроводов с глухими боковыми ответвлениями (так называемые тупиковые колебания). На границе потока перекачиваемой среды в магистральной линии и безрасходной области в тупиковом ответвлении образуется так называемый сдвиговый слой, в котором происходит периодическое формирование вихревых структур, движущихся в направлении потока перекачиваемой среды. Движение вихревых структур приводит к возникновению колебаний давления, которые, в свою очередь, инициируют и синхронизируют формирование новых вихревых структур в сдвиговом слое. Наибольшую опасность представляют тупиковые колебания в случае предрасположенности трубопроводных систем к акустическому резонансу, что связано с наличием условий для формирования стоячих акустических волн определенной частоты. Один из практически важных примеров таких систем - трубопровод с двумя и более последовательно расположенными безрасходными участками. Такие системы часто встречаются в трубопроводной обвязке компрессорных станций (например, всасывающий или нагнетательный коллектор, в качестве безрасходных участков выступают участки трубопроводной обвязки неработающих нагнетателей). Резонанс в таких системах возникает при определенном соотношении длины безрасходных участков и длины участка магистральной линии между безрасходными участками. В настоящее время процессы возникновения тупиковых колебаний в трубопроводных системах остаются не исследованными в достаточной степени. Существующие модели возникновения тупиковых колебаний разработаны для систем с конкретной конфигурацией и имеют полуэмпирический характер, что ограничивает их применение для решения инженерных задач. Систематические экспериментальные исследования процессов возникновения тупиковых колебаний в трубопроводных системах, особенно при параметрах, характерных для трубопроводной обвязки компрессорных станций (большие диаметры трубопроводов, высокое давление), требуют проведения полномасштабных промышленных испытаний, что сопряжено со значительными организационными, экономическими и техническими сложностями. Наиболее эффективным способом анализа условий возникновения колебательных процессов в трубопроводных системах является расчет с применением методов вычислительной гидрогазодинамики, позволяющих определять амлитуды и частоты пульсаций давления в системах со сложной геометрической конфигурацией при изменяющихся в широких диапазонах параметрах перекачиваемой среды. Следовательно, путем проведения расчета амплитуд пульсации давления можно определить геометрические параметры трубопроводной системы, при которых амплитуда пульсации давления не выходит за пределы диапазона допустимых значений, что обеспечивает снижение вибрации, а, следовательно, повышение надежности и ресурса технологических трубопроводов и связанного с ними оборудования.We provide the following as an explanation. Increased vibration of process pipelines of compressor stations leads to a decrease in the service life of process pipelines and shut-off valves, as well as to the development of fatigue cracks, which negatively affects the reliability, efficiency and safety of operation of gas pipeline systems. One of the main reasons for the increased vibration of process pipelines is intense pressure pulsations associated with the periodic formation of gas-dynamic flow inhomogeneities in combination with acoustic resonance in the system of process pipelines with blind side branches (the so-called dead-end oscillations). At the boundary of the flow of the pumped medium in the main line and the non-flow area in the dead-end branch, a so-called shear layer is formed, in which vortex structures periodically form, moving in the direction of the flow of the pumped medium. The movement of vortex structures leads to the appearance of pressure fluctuations, which, in turn, initiate and synchronize the formation of new vortex structures in the shear layer. The greatest danger is represented by dead-end vibrations in the case of a predisposition of pipeline systems to acoustic resonance, which is associated with the presence of conditions for the formation of standing acoustic waves of a certain frequency. One of the practically important examples of such systems is a pipeline with two or more sequentially located non-consumable sections. Such systems are often found in the piping of compressor stations (for example, a suction or discharge manifold, the piping sections of non-operating blowers act as non-consumable sections). Resonance in such systems occurs at a certain ratio of the length of the non-flow sections and the length of the section of the main line between the non-flow sections. At present, the processes of occurrence of dead-end oscillations in pipeline systems remain not studied to a sufficient extent. The existing models for the occurrence of dead-end oscillations have been developed for systems with a specific configuration and are semi-empirical, which limits their application to solving engineering problems. Systematic experimental studies of the processes of occurrence of dead-end vibrations in pipeline systems, especially with parameters typical for piping of compressor stations (large pipeline diameters, high pressure), require full-scale industrial testing, which is associated with significant organizational, economic and technical difficulties. The most effective way to analyze the conditions for the occurrence of oscillatory processes in pipeline systems is to calculate using the methods of computational fluid dynamics, which make it possible to determine the amplitudes and frequencies of pressure pulsations in systems with a complex geometric configuration with parameters of the pumped medium varying over a wide range. Therefore, by calculating the pressure pulsation amplitudes, it is possible to determine the geometric parameters of the pipeline system, in which the pressure pulsation amplitude does not go beyond the range of permissible values, which reduces vibration, and, consequently, increases the reliability and service life of process pipelines and related equipment.
Изобретение поясняется фигурами:The invention is illustrated by the figures:
на фиг. 1 представлена геометрическая модель трубопроводной системы с двумя безрасходными участками;in fig. 1 shows a geometric model of a pipeline system with two non-consumable sections;
на фиг. 2 представлены зависимости максимальной амплитуды пульсаций давления в системе от времени P(t) при L2=10,0 м (а) и L2=12,0 м (б);in fig. 2 shows the dependences of the maximum amplitude of pressure pulsations in the system on time P(t) at L 2 =10.0 m (a) and L 2 =12.0 m (b);
на фиг. 3 представлены зависимости максимальной амплитуды пульсаций давления в системе от частоты P(f) при L2=10,0 м (а) и L2=12,0 м (б);in fig. 3 shows the dependences of the maximum amplitude of pressure pulsations in the system on the frequency P(f) at L 2 =10.0 m (a) and L 2 =12.0 m (b);
на фиг. 4 представлена номограмма для определения максимальной амплитуды пульсаций давления в системе при различных значениях L2.in fig. Figure 4 shows a nomogram for determining the maximum amplitude of pressure fluctuations in the system at various values of L 2 .
Способ реализуется следующим образом. Определяют геометрические параметры трубопроводной системы (длины и диаметры безрасходных участков, расстояния между безрасходными участками вдоль магистральных линий, диаметры магистральных линий), например, с использованием измерительных инструментов или по данным эксплуатационной и/или проектной документации. Определяют скорости потока перекачиваемой среды в магистральных линиях, например, с помощью расходомеров перекачиваемой среды с последующим пересчетом расхода в скорость потока. Определяют тип перекачиваемой среды, например, с использованием аналитического оборудования или по данным эксплуатационной документации. Определяют давление перекачиваемой среды, например, с помощью манометров. Определяют температуру перекачиваемой среды, например, с помощью датчиков температуры. Определяют максимальные амплитуды пульсаций давления в трубопроводной системе при заданных вариантах геометрических параметров трубопроводной системы на основании данных о типе перекачиваемой среды, давлении, температуре, скорости потока перекачиваемой среды, например, путем расчетов с применением методов вычислительной гидрогазодинамики. Определяют безопасные геометрические параметры трубопроводной системы, при которых значения максимальных амплитуд пульсаций давления с учетом коэффициента запаса не превышают заданных критериальных значений. Назначают и реализуют корректирующие мероприятия для приведения геометрических параметров системы к безопасным значениям: изменяют длины и/или диаметры безрасходных участков, например, путем изменения положения запорной арматуры, и/или расстояния между ними вдоль магистральных линий, например, путем изменения положения тройников, и/или диаметры магистральных линий.The method is implemented as follows. The geometric parameters of the pipeline system are determined (lengths and diameters of waste-free sections, distances between waste-free sections along main lines, diameters of main lines), for example, using measuring tools or according to operational and / or project documentation. The flow rate of the pumped medium in the main lines is determined, for example, using flow meters of the pumped medium, followed by conversion of the flow rate into the flow rate. Determine the type of pumped medium, for example, using analytical equipment or according to operational documentation. Determine the pressure of the pumped medium, for example, using pressure gauges. Determine the temperature of the pumped medium, for example, using temperature sensors. The maximum amplitudes of pressure pulsations in the pipeline system are determined for given variants of the geometric parameters of the pipeline system based on data on the type of pumped medium, pressure, temperature, flow rate of the pumped medium, for example, by calculations using computational fluid dynamics methods. The safe geometrical parameters of the pipeline system are determined, at which the values of the maximum amplitudes of pressure pulsations, taking into account the safety factor, do not exceed the specified criterial values. Assign and implement corrective measures to bring the geometric parameters of the system to safe values: change the lengths and / or diameters of non-consumable sections, for example, by changing the position of valves, and / or the distance between them along the main lines, for example, by changing the position of tees, and / or line diameters.
Пример 1.Example 1
Необходимо предотвратить возникновение недопустимых пульсаций давления в трубопроводной системе с двумя безрасходными участками. По результатам измерений установлено, что система имеет следующие параметры: диаметр магистральной линии D=1020 мм, диаметры первого и второго безрасходных участков d1=d2=720 мм, длина первого безрасходного участка L1=10,0 м, длина второго безрасходного участка L2=10,0 м, расстояние между безрасходными участками вдоль магистральной линии L12=20,0 м (фиг. 1), давление в системе Р0=7,5 МПа, температура T0=300 К, скорость потока перекачиваемой среды ν=20,0 м/с. Перекачиваемая среда - метан. На основании представленных исходных данных проводят расчет распределения давления в системе Р в зависимости от времени t с использованием методов вычислительной гидрогазодинамики. В данной системе максимальные амплитуды пульсаций давления наблюдаются в районе закрытых концов безрасходных участков. По результатам расчета получают зависимость максимальной амплитуды пульсаций давления в системе от времени P(t) (фиг. 2а). На основе зависимости P(t) с помощью преобразования Фурье получают спектр пульсаций давления P(ƒ), ƒ - частота пульсаций давления (фиг. 3а). По спектру пульсаций давления определяют максимальную амплитуду пульсаций Р=104,1 кПа и частоту пульсаций ƒ=11 Гц. Для нормирования и оценки опасности амплитуд пульсаций давления используют отраслевые критерии, приведенные в нормативной документации (СТО Газпром 2-2.3-324-2009. Диагностическое виброобследование технологических трубопроводов компрессорных цехов с центробежными нагнетателями. Нормы оценки и методы проведения работ. - М.: ОАО «Газпром», 2009). В указанной нормативной документации рассматриваются три варианта состояния системы: «Допустимо» - нет аномалий газодинамических процессов; «Требуется принятие мер» - имеются аномалии газодинамических процессов, указывающие на непригодность трубопроводов или оборудования для длительной эксплуатации; «Недопустимо» - имеются аномалии газодинамических процессов, указывающие на высокую возможность повреждения трубопроводов или оборудования. Для рассматриваемых параметров системы и частоты пульсаций давления граничное значение вариантов «Допустимо» / «Требуется принятие мер» составляет Рс1=20 кПа, граничное значение вариантов «Требуется принятие мер» / «Недопустимо» составляет Рс2=32 кПа. Сравнивают полученное значение максимальной амплитуды пульсаций Р с критериальными значениями Рс1 и Рс2 с учетом коэффициента запаса k=3,0. Значение kP=312,3 кПа превышает Рс2, следовательно, при выбранных параметрах системы в ней возможно возникновение недопустимых пульсаций давления, геометрические параметры системы не являются безопасными. Выполняют расчет для системы с L2=12,0 м. Получают зависимость P(t) (фиг. 2б). На основе зависимости P(t) получают спектр пульсаций давления P(f) (фиг. 3б). По спектру пульсаций давления определяют максимальную амплитуду пульсаций Р=0,2 кПа. Сравнивают полученное значение максимальной амплитуды пульсаций Р с критериальными значениями Рс1 и Рс2 с учетом коэффициента запаса k=3,0. Значение kP=0,6 кПа не превышает Рс1, следовательно, при выбранных параметрах системы в ней не возникает аномалий газодинамических процессов, геометрические параметры системы являются безопасными. Назначают и реализуют корректирующее мероприятие: изменяют значение L2 с 10,0 м на 12,0 м путем изменения положения запорной арматуры.It is necessary to prevent the occurrence of unacceptable pressure pulsations in a pipeline system with two non-flow sections. Based on the measurement results, it was found that the system has the following parameters: main line diameter D=1020 mm, diameters of the first and second waste-free sections d 1 =d 2 =720 mm, length of the first waste-free section L 1 =10.0 m, length of the second waste-free section L 2 \u003d 10.0 m, distance between non-flow sections along the main line L 12 \u003d 20.0 m (Fig. 1), pressure in the system P0 \u003d 7.5 MPa, temperature T 0 \u003d 300 K, flow rate of the pumped medium ν =20.0 m/s. The pumped-over medium is methane. Based on the presented initial data, the pressure distribution in the system P is calculated depending on the time t using the methods of computational fluid dynamics. In this system, the maximum amplitudes of pressure fluctuations are observed in the region of the closed ends of the non-flow sections. Based on the results of the calculation, the dependence of the maximum amplitude of pressure pulsations in the system on time P(t) is obtained (Fig. 2a). Based on the dependence P(t), using the Fourier transform, the spectrum of pressure fluctuations P(ƒ) is obtained, ƒ is the frequency of pressure fluctuations (Fig. 3a). The maximum amplitude of the pulsations P=104.1 kPa and the pulsation frequency ƒ=11 Hz are determined from the spectrum of pressure pulsations. To normalize and assess the danger of pressure pulsation amplitudes, the industry criteria given in the regulatory documentation are used (STO Gazprom 2-2.3-324-2009. Diagnostic vibration examination of technological pipelines of compressor shops with centrifugal superchargers. Evaluation standards and methods of work. - M .: OJSC " Gazprom, 2009). In the specified regulatory documentation, three options for the state of the system are considered: “Permissible” - there are no anomalies in gas-dynamic processes; “Action is required” - there are anomalies of gas-dynamic processes indicating the unsuitability of pipelines or equipment for long-term operation; "Unacceptable" - there are anomalies in gas-dynamic processes, indicating a high possibility of damage to pipelines or equipment. For the considered parameters of the system and the frequency of pressure pulsations, the limit value of the options “Permissible” / “Required to take measures” is P c1 = 20 kPa, the limit value of the options “Required to take measures” / “Unacceptable” is P c2 = 32 kPa. The obtained value of the maximum pulsation amplitude P is compared with the criterion values P c1 and P c2 , taking into account the safety factor k=3.0. The value kP=312.3 kPa exceeds P c2 , therefore, with the selected system parameters, unacceptable pressure pulsations may occur in it, the geometric parameters of the system are not safe. Perform the calculation for the system with L 2 =12.0 m Get the dependence P(t) (Fig. 2b). Based on the dependence P(t), a spectrum of pressure fluctuations P(f) is obtained (Fig. 3b). According to the spectrum of pressure fluctuations, the maximum amplitude of fluctuations P=0.2 kPa is determined. The obtained value of the maximum pulsation amplitude P is compared with the criterion values P c1 and P c2 , taking into account the safety factor k=3.0. The value of kP=0.6 kPa does not exceed P c1 , therefore, with the selected parameters of the system, no anomalies of gas-dynamic processes occur in it, the geometric parameters of the system are safe. Assign and implement a corrective action: change the value of L 2 from 10.0 m to 12.0 m by changing the position of the valves.
Пример 2.Example 2
Необходимо предотвратить возникновение недопустимых пульсаций давления в трубопроводной системе с двумя безрасходными участками. По результатам измерений установлено, что система имеет следующие параметры: диаметр магистральной линии D=1020 мм, диаметры первого и второго безрасходных участков d1=d2=720 мм, длина первого безрасходного участка L1=10,0 м, длина второго безрасходного участка L2=30,4 м, расстояние между безрасходными участками вдоль магистральной линии L12=20,0 м (фиг. 1), давление в системе Р0=7,5 МПа, температура Т0=300 К, скорость потока перекачиваемой среды ν=20,0 м/с. Перекачиваемая среда - метан. Для определения амплитуд пульсаций давления в трубопроводной системе используют номограмму (фиг. 4), построенную заранее для рассматриваемого набора параметров и значений L2 в интервале от 2,0 м до 38,0 м путем проведения расчетов с использованием методов вычислительной гидрогазодинамики. Для значения L2=30,4 м с использованием линейной интерполяции определяют максимальную амплитуду пульсаций Р=59,2 кПа. Сравнивают полученное значение максимальной амплитуды пульсаций Р с критериальными значениями Рс1 и Рс2 (значения Рс1 и Рс2 приведены в примере 1) с учетом коэффициента запаса k=3,0. Значение kP=177,6 кПа превышает Рс2, следовательно, при выбранных параметрах системы в ней возможно возникновение недопустимых пульсаций давления, геометрические параметры системы не являются безопасными. Выполняют расчет для системы с L2=27,8 м. С использованием линейной интерполяции определяют максимальную амплитуду пульсаций Р=0,3 кПа. Сравнивают полученное значение максимальной амплитуды пульсаций Р с критериальными значениями Рс1 и Pc2 с учетом коэффициента запаса k=3,0. Значение kP=0,9 кПа не превышает Рс1, следовательно, при выбранных параметрах системы в ней не возникает аномалий газодинамических процессов, геометрические параметры системы являются безопасными. Назначают и реализуют корректирующее мероприятие: изменяют значение L2 с 30,4 м на 27,8 м путем изменения положения запорной арматуры.It is necessary to prevent the occurrence of unacceptable pressure pulsations in a pipeline system with two non-flow sections. Based on the measurement results, it was found that the system has the following parameters: main line diameter D=1020 mm, diameters of the first and second waste-free sections d 1 =d 2 =720 mm, length of the first waste-free section L 1 =10.0 m, length of the second waste-free section L 2 \u003d 30.4 m, distance between non-flow sections along the main line L 12 \u003d 20.0 m (Fig. 1), pressure in the system P 0 \u003d 7.5 MPa, temperature T 0 \u003d 300 K, flow rate of the pumped medium ν=20.0 m/s. The pumped-over medium is methane. To determine the amplitudes of pressure pulsations in the pipeline system, a nomogram (Fig. 4) is used, built in advance for the considered set of parameters and L 2 values in the range from 2.0 m to 38.0 m by performing calculations using computational fluid dynamics methods. For the value of L 2 =30.4 m using linear interpolation determine the maximum amplitude of the pulsations P=59.2 kPa. The obtained value of the maximum pulsation amplitude P is compared with the criterion values P c1 and P c2 (the values of P c1 and P c2 are given in example 1), taking into account the safety factor k=3.0. The value of kP=177.6 kPa exceeds P c2 , therefore, with the selected system parameters, unacceptable pressure pulsations may occur in it, the geometric parameters of the system are not safe. The calculation is performed for a system with L 2 =27.8 m. Using linear interpolation, the maximum amplitude of the pulsations P=0.3 kPa is determined. The obtained value of the maximum pulsation amplitude P is compared with the criterion values P c1 and P c2 , taking into account the safety factor k=3.0. The value of kP=0.9 kPa does not exceed P c1 , therefore, with the selected parameters of the system, no anomalies of gas-dynamic processes occur in it, the geometric parameters of the system are safe. Assign and implement a corrective action: change the value of L 2 from 30.4 m to 27.8 m by changing the position of the valves.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2793870C1 true RU2793870C1 (en) | 2023-04-07 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2422715C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Method to compensate hydraulic shock in pipeline network and device for its realisation |
| RU126422U1 (en) * | 2012-10-08 | 2013-03-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО "ВНИИАЭС") | DEVICE FOR EXTINGUISHING THE PRESSURE PULSATION |
| RU2531483C1 (en) * | 2013-07-31 | 2014-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехПромАрма" | Self-killing of shock pulses of transferred medium in main pipeline |
| RU200285U1 (en) * | 2020-04-30 | 2020-10-15 | Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» | LIQUID PRESSURE PULSATION DAMPER |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2422715C1 (en) * | 2009-12-07 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Method to compensate hydraulic shock in pipeline network and device for its realisation |
| RU126422U1 (en) * | 2012-10-08 | 2013-03-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций" (ОАО "ВНИИАЭС") | DEVICE FOR EXTINGUISHING THE PRESSURE PULSATION |
| RU2531483C1 (en) * | 2013-07-31 | 2014-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехПромАрма" | Self-killing of shock pulses of transferred medium in main pipeline |
| EA026034B1 (en) * | 2013-07-31 | 2017-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехПромАрма" | Method for self-damping overpressure pulses of medium transported in a main pipeline |
| RU200285U1 (en) * | 2020-04-30 | 2020-10-15 | Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» | LIQUID PRESSURE PULSATION DAMPER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liang et al. | Vibration cause analysis and elimination of reciprocating compressor inlet pipelines | |
| CN113944891A (en) | Chemical device facility leakage detection and correction method | |
| RU2793870C1 (en) | Method to prevent pressure pulsations in process pipelines | |
| Alfayez et al. | Detection of incipient cavitation and determination of the best efficiency point for centrifugal pumps using acoustic emission | |
| US11604127B2 (en) | Methods for detecting pipeline weakening | |
| Chis | Pipeline leak detection techniques | |
| Barzdaitis et al. | Investigation of pressure pulsations in centrifugal pump system | |
| CN115656319A (en) | Method and system for monitoring cracks of water pump impeller based on vibration signals | |
| Brun et al. | The impact of reciprocating compressor pulsations on the surge margin of centrifugal compressors | |
| Aoki et al. | Comparison of acoustical features for abnormal sound detection by OCSVM | |
| Coulon et al. | Innovative numerical fatigue methodology for piping systems: qualifying Acoustic Induced Vibration in the Oil&Gas industry | |
| Bachoo et al. | Flow Induced Vibrations of Oil and Gas Piping Systems: Wall Pressure Fluctuations and Fatigue Life Assessment. | |
| Khayrullina et al. | Assessment of the negative impact of low-frequency vibrations on technological pipelines of compressor stations | |
| JP4822745B2 (en) | Pressure pulsation analyzer | |
| Shaaban et al. | Measurements of acoustic admittance of piping systems at different flow velocities | |
| Giacomelli et al. | Modeling of Pressure Pulsations for LDPE Reciprocating Compressors and Interaction With Mechanical System | |
| CN116608419B (en) | Pipeline fatigue failure risk assessment method combined with vibration monitoring | |
| JP5213751B2 (en) | Sound attenuation evaluation device | |
| Shaazizov | Assessment of units vibration state and water supply path of Amuzang-2 pumping station | |
| Martin et al. | Conditions for Long-term Monitoring of Safety in Operation of Pipelines | |
| Tsuji et al. | Experiment and simulation on pressure pulsation accompanied by acoustic resonance and piping vibration | |
| Golliard et al. | Measured Source Term in Corrugated Pipes with Flow. Effect of Diameter on Pulsation Source | |
| Kushner et al. | Compressor Discharge Pipe Failure Investigation With A Review Of Surge, Rotating Stall, And Piping Resonance. | |
| Beketov et al. | Failure of industrial pipelines due to low-frequency vibrations | |
| Barkova et al. | A method of detection low frequency fluctuations of liquid flow |