WO2015016738A1 - Способ гашения импульсов давления в продуктопроводе - Google Patents

Способ гашения импульсов давления в продуктопроводе Download PDF

Info

Publication number
WO2015016738A1
WO2015016738A1 PCT/RU2013/000858 RU2013000858W WO2015016738A1 WO 2015016738 A1 WO2015016738 A1 WO 2015016738A1 RU 2013000858 W RU2013000858 W RU 2013000858W WO 2015016738 A1 WO2015016738 A1 WO 2015016738A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stabilizer
pressure
flow
chamber
damping
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000858
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Виталий Альфредович ПЕСТУНОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Техпромарма" (Ооо "Техпромарма")
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Техпромарма" (Ооо "Техпромарма") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Техпромарма" (Ооо "Техпромарма")
Priority to US14/406,673 priority Critical patent/US9803790B2/en
Priority to EP13890513.8A priority patent/EP2933548B1/en
Priority to ES13890513T priority patent/ES2697130T3/es
Priority to EA201500003A priority patent/EA026034B1/ru
Publication of WO2015016738A1 publication Critical patent/WO2015016738A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04—Devices damping pulsations or vibrations in fluids
    • F16L55/045—Devices damping pulsations or vibrations in fluids specially adapted to prevent or minimise the effects of water hammer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/20—Arrangements 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/20—Accumulator cushioning means
    • F15B2201/205—Accumulator cushioning means using gas

Definitions

  • the invention relates to the field of physics, namely to control systems and regulation of pressure of liquids and gases, in particular to stabilizing devices operating during overloads, including hydraulic shocks.
  • a known method of self-quenching of shock pulses of the transported medium in the main product pipeline namely, in the section of the specified product pipeline in the direction of movement of the transported medium from the supplier to the consumer, a pressure pulse stabilizer is installed in the product pipeline, then the pulse flow is withdrawn in the form the first part to the stabilizer, and behind its first part, the second part of the stream is diverted, which after a delay is sent to the additional input of the stabilizer (published application RU201 1 101629, publication date July 27, 2012).
  • the disadvantages of the prototype are the complexity of manufacturing technology, assembly and repair, low efficiency of damping ripple.
  • the technical result from the use of the claimed utility model is to simplify the manufacturing and assembly technology and increase the ease of use and the efficiency of damping the ripple.
  • the method of self-quenching of shock pulses of the transported medium in the main product pipeline which consists in the fact that at least one pressure pulse stabilizer is installed in the product pipeline in the section of the specified product pipeline in the direction of movement of the transported medium from the supplier to the consumer, the pulse flow is withdrawn in the form of the first part to the stabilizer , and behind its first part, the second part of the stream is diverted, which, after a delay, is sent to the additional input of the stabilizer.
  • potential sources of pressure pulses are previously identified.
  • the stabilizer installation location is determined from the condition - at a distance of no further than 10 meters from the potential point source of pressure pulses and from the condition - at a distance of 100-1000 meters with the preventive installation of at least two stabilizers on the stage on the track.
  • the stabilizers are oriented along the arrow pointer on its outer surface in the direction of the potential point source of pressure pulses and the arrows in one direction in the direction the flow of the transported medium on the hauls.
  • the energy of the disturbing pressure pulse in the main product pipeline is quenched by phase shift and damping of wave and vibration oscillations and resonance processes in the transported medium by means of a stabilizer made of a hollow cylindrical body with caps at the ends and concentrically fixed with a removable divider and separation shell with the formation of an internal cavity between them divided into two unequal parts: a smaller direct-flow chamber - at the entrance to the stabilizer, into which through radial openings I introduce the first part of the flow of the transported medium and a larger vortex chamber, in which the indicated delay is carried out by withdrawing the second part of the flow through the aforementioned additional inlet in the form of inclined holes, and - with the formation of a compensation chamber between the shell and the housing, which is divided by a damping unit with a spring-loaded piston into a pressure head a chamber connected by radial openings to a direct-flow chamber and to a surge chamber connected by inclined openings to a vortex chamber.
  • the volume of the direct-flow chamber is set at least 1/3 of the total volume of the vortex chamber, and the diameter of the radial holes is 1, 2-4 diameters of the inclined holes with equal total flow rates of the working medium through the radial and inclined holes.
  • the angles of all inclined holes are set: and relative to the radial axis of the section and ⁇ - relative to the longitudinal axis in the range of 0-45 °, then the pressure in the pressure and equalization chambers is equalized to the pressure in the product line by moving the pistons of the damping unit by the springs to their original position and the transported vehicle is free to flow media through the stabilizer.
  • the specified damping of the pressure pulse is carried out by means of a damping unit, which is made in the form of an annular cage with axial holes with the pistons spring-loaded on both sides, while the annular cage is divided by a plane transverse to its axis into two parts of unequal thickness, the smaller of which are facing the direct-flow chamber and inseparably attach to the divider, and a large match with the protrusion on the latter.
  • the specified damping of the pressure pulse carry out by means of a number of remote pipes separated from the housing by connecting branch pipes with axes parallel to the axis of the divider and end caps of the cylindrical damping chambers, which are divided by perforated baffles into three volumes, the said piston is placed between the elastic elements in the central one.
  • the specified damping of the pressure pulse is carried out by means of a damping unit, which is made in the form of an annular cage with axial holes, while the annular cage is divided by a plane transverse to its axis into two parts of unequal thickness, the smaller of which is facing the direct-flow chamber and is permanently attached to the divider, and the larger are matched with a protrusion on the latter, while the body is made collapsible from a spacer sleeve, one-piece connected to the output, input and internal flanges, while on the output intermediate flange A measuring device is installed, and the cylindrical walls of the flow divider and the separation shell are made with thickenings on which the indicated inclined holes are evenly distributed.
  • figure 1 shows a diagram of the installation of stabilizers
  • figure 2 is a longitudinal section of a stabilizer
  • in Fig.3 is a view aa in Fig.2
  • figure 4 is a longitudinal section of a divider with a dividing shell
  • figure 5 is a view of BB in figure 4
  • figure 5 is a view bb in figure 4
  • in Fig.6 is a view of GG in Fig.4
  • Fig.7 is a view 1 in Fig.6
  • in Fig.8 is a view of D in Fig.7
  • Fig.9 is a view of 1 1 in Fig.6
  • figure 11 is a stabilizer with spaced compensation chambers
  • on Fig is a graph of the response time of the stabilizer during transportation of various products
  • on Fig - scheme a) - e) installation of stabilizers.
  • the method of self-quenching of shock pulses of the transported medium in the main product pipeline which consists in the fact that on the site At least one pressure stabilizer 4 is installed in the product duct in the direction of movement of the transported medium from the supplier 2 to the consumer 3 in the product duct.
  • the pulse stream is diverted in the form of the first part to the stabilizer 4, and behind its first part the second part of the stream is diverted, which, after a delay, is sent to the additional input of the stabilizer 4.
  • the stabilizer 4 installation location is determined from the condition - no further than 10 meters from the potential point source of 5 pressure pulses and from the condition - at a distance of 100-1000 meters during preventive installation on the highway at least two stabilizers 4 on the stage (Fig.14 d).
  • the stabilizers 4 are oriented according to the arrow pointer 6 on its outer surface in the direction of the potential point source 5 of pressure pulses and arrows in one direction in the direction of flow of the transported medium on the hauls (Fig.14 d).
  • the energy of the disturbing pressure pulse in the main product pipeline 1 is suppressed by phase shift and damping of wave and vibration oscillations and resonant processes in the transported medium by performing a stabilizer 4 from a hollow cylindrical body 7 with covers 8 at the ends and concentrically fixed with a removable divider 9 and a separation shell 10 to form the inner cavity between them, divided by a partition 31, into two unequal parts: a direct-flow chamber 1 1 of a smaller size - at the entrance to the stabilizer 4, into which through the radial holes 12 enter the first part of the flow of the transported medium and the swirl chamber 13 of a larger size, which carry out the specified delay by withdrawing the second part of the stream through the aforementioned additional input in the form of inclined holes 14, and - with the formation of the compensation chamber 15 between the shell 10 and the housing 7 divided by a damping block 16 with a spring-loaded piston 17 into a pressure chamber 18, connected by radial holes 12 to a straight-through chamber 1 1 and into a surge chamber 19 connected by inclined holes E 14 with the vor
  • the volume of the direct-flow chamber 12 is set at least 1/3 of the volume of the vortex chamber 14, and the diameter of the radial holes 12 is 1, 2-4 the diameter of the inclined holes 14 with equal total flow rates of the working medium through the radial 12 and inclined 14 holes.
  • angles of all inclined holes are set: and relative to the radial axis of the section and ⁇ - relative to the longitudinal axis in the range 0-45 °
  • the pressure in the pressure head 18 and equalization 19 chambers is equalized to the pressure in the product line 1 by moving the pistons 17 of the damping unit 16 by the springs 20 to their original position and the transported medium flows freely through the stabilizer 4.
  • the specified damping of the pressure pulse can be carried out by means of a damping block 16, which is performed in the form of an annular cage with axial holes with the pistons 17 spring-loaded on both sides.
  • the annular ferrule is divided by a plane of its transverse axis into two parts of unequal thickness, the smaller 21 of which are facing the direct-flow chamber 12 and are permanently attached to the divider 9, and the larger 22 are mated with the protrusion on the latter.
  • the specified damping of the pressure pulse can be carried out by means of a number of cylindrical compensation chambers 15 separated from the housing with axes parallel to the axis of the divider 9 connected to it by nozzles 23 and with end caps 24
  • Compensation chambers 15 are divided by perforated partitions 25 into three volumes, in the central 26 of them between the springs 20 the specified piston 17 is placed, and the side volumes are pressure 18 and equalization 19 chambers.
  • the damping of the pressure pulse can be carried out by means of a stabilizer 4, in which the housing 7 is made collapsible from a spacer sleeve 27, one-piece connected to the output, input 8 and internal 28 flanges, the latter is connected to the intermediate flange 29 with the measuring device 30.
  • the technical solution is workable, feasible and reproducible, and the distinguishing features of the device allow to obtain the desired technical result, i.e. are significant.
  • the claimed device can be used on technological pipelines of nuclear power plants (AS) in normal operation systems and safety systems with VVER, RBMK, BN reactors in pipeline systems with a diameter of 10 to 1500 mm and a working pressure of 0.01 to 250 bar (25 MPa) ,
  • the claimed device can be used to reduce dynamic loads from pressure pulsations and hydraulic shocks acting on pipelines and equipment, and, as a result, reduce the level of noise and vibrations arising from the movement of medium flows.
  • the stabilizers 4 depending on the composition of the equipment of the product pipeline 1 are installed according to the following schemes of Fig.14:
  • stabilizers 4 are installed in the immediate vicinity, but not further than 10 meters, to shutoff valves, pumps and other sources that create disturbance, including high-speed (shut-off), regulating, reverse, with any type of control of the valves, so that the arrow 6 on the housing 7 pointed towards the reinforcement;
  • stabilizers 4 are installed after the pumps, so that the arrow 6 on the housing 7 of the stabilizer 4 points towards the pump;
  • stabilizers 4 are installed in front of and after the pumps (arrows 6 on the housing 7 of the stabilizer 4 point towards the pump);
  • stabilizers 4 are installed in places of possible occurrence of two-phase modes (steam-water mixtures);
  • stabilizers 4 are installed on straight sections of the product pipeline 1 one after another, at a distance of 300 to 1000 meters.
  • the collapsible self-eliminator of impulses of the hydraulic shock of the working medium in the main pipelines works on the principle of self-stabilization, where damping is performed by damping the energy of the perturbing pulses by the energy of the pulses themselves, that is, the pulse itself is used as an elastic (damping) element.
  • the action of the device is based on the dissipative and elastic-damping effect on the flow of the pumped medium distributed along the length of the pipeline.
  • the pistons 17 of the depumping unit 16 under the influence of the springs 20 occupy a neutral position.
  • Another part of the pulse passes through the inclined holes 14 into the vortex chamber 13, while the flow of the transported medium is twisted, its amplitude decreases due to expansion and its turbulence increases.
  • the flow is untwisted, which further dissipates the energy of the working medium and, as a result, the amplitude of the pressure pulse decreases and the time of its arrival increases. Due to the pressure difference and their phase shift in the pressure chamber 18 and the equalization chamber 19, the pulse amplitudes are subtracted, the transient process is smoothed when the pulse drops, and the device is set to its original position.
  • the use of the device provides:
  • Pressure stabilizers are equally effective in both emergency and normal operation of the hydraulic system for various transported products (Fig.13).
  • the time to reduce the amplitudes of hydraulic shocks and pressure pulsations in the pipelines to a safe level is less than 0.004 sec;

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Способ предназначен для гашения импульсов давления в продуктопроводе при гидравлических ударах. Способ заключается в том, что на участке указанного продуктопровода по направлению движения транспортируемой среды от поставщика к потребителю в продуктопровод устанавливают, по меньшей мере, один стабилизатор импульсов давления. Поток отводят в виде первой части в стабилизатор, а за его первой частью отводят вторую часть потока, которую после задержки направляют в дополнительный вход стабилизатора. На защищаемом участке продуктопровода предварительно выявляют потенциальные источники импульсов давления. Затем определяют место установки стабилизатора. Стабилизаторы ориентируют по стрелочному указателю на его наружной поверхности в сторону источника импульсов давления и стрелками в одну сторону в направлении потока транспортируемой среды на перегонах. Энергию возмущающего импульса давления в магистральном продуктопроводе гасят путем фазового сдвига и гашения волновых и вибрационных колебаний и резонансных процессов в транспортируемой среде посредством стабилизатора. Технический результат заключается в повышении эффективности гашения пульсации.

Description

СПОСОБ ГАШЕНИЯ ИМПУЛЬСОВ ДАВЛЕНИЯ В
ПРОДУ ТОПРОВОДЕ
Область техники
Изобретение относится к области физики, а именно - к системам управления и регулирования давления жидкостей и газов, в частности - к стабилизирующим устройствам, действующим при перегрузках, в том числе гидравлических ударах.
Уровень техники
Короткие замыкания и провалы энергоснабжения, коммутационные переключения, ошибки обслуживающего персонала и т.п. явления могут приводить к авариям с нарушением герметичности трубопровода, выходу из строя оборудования и арматуры.
Согласно эксплуатационному опыту причинами разрыва трубопроводов в 60% случаев являются гидроудары, перепады давления и вибрации, около 25% приходится на коррозионные процессы, 15% - на природные явления и форс-мажорные обстоятельства. По оценкам российских и зарубежных экспертов, наиболее крупные разрывы трубопроводных систем с наиболее тяжёлыми последствиями происходят по причинам гидроударов.
Экономические потери, связанные с ликвидацией последствий аварий в условиях современного города, складываются из прямых затрат на замену аварийного участка трубопровода и восстановление инфраструктуры (в среднем от 1 до 10 млн. рублей), потерь транспортируемой среды (до 30% в натуральном выражении), косвенных потерь (подготовка, очистка и транспортировка воды), а также затрат на ликвидацию экологических и социальных последствий.
Известен способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе, заключающийся в том, на участке указанного продуктопровода по направлению движения транспортируемой среды от поставщика к потребителю в продуктопровод устанавливают стабилизатор импульсов давления, затем импульсный поток отводят в виде первой части в стабилизатор, а за его первой частью отводят вторую часть потока, которую после задержки направляют в дополнительный вход стабилизатора (опубликованная заявка RU201 1 101629, дата публикации 27.07.2012г.).
Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются сложность технологии изготовления, сборки и ремонта, невысокая эффективность гашения пульсации.
Сущность изобретения
Технический результат от использования заявленной полезной модели заключается в упрощении технологии изготовления и сборки и повышении удобства эксплуатации и эффективности гашения пульсации.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным Техническим результатом.
Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе, заключающийся в том, что на участке указанного продуктопровода по направлению движения транспортируемой среды от поставщика к потребителю в продуктопровод устанавливают, по меньшей мере, один стабилизатор импульсов давления, импульсный поток отводят в виде первой части в стабилизатор, а за его первой частью отводят вторую часть потока, которую после задержки направляют в дополнительный вход стабилизатора. На защищаемом участке продуктопровода предварительно выявляют потенциальные источники импульсов давления. Затем определяют место установки стабилизатора из условия - на расстояние не дальше 10 метров от потенциального точечного источника импульсов давления и из условия - на расстоянии 100-1000 метров при профилактической установке на трассе, по меньшей мере, двух стабилизаторов на перегоне. Стабилизаторы ориентируют по стрелочному указателю на его наружной поверхности в сторону потенциального точечного источника импульсов давления и стрелками в одну сторону в направлении потока транспортируемой среды на перегонах. Энергию возмущающего импульса давления в магистральном продуктопроводе гасят путем фазового сдвига и гашения волновых и вибрационных колебаний и резонансных процессов в транспортируемой среде посредством выполнения стабилизатора из полого цилиндрического корпуса с крышками по торцам и концентрично закрепленными съемным делителем и разделительной оболочкой с образованием внутренней полости между ними разделенной на две неравные части: прямоточную камеру меньшего размера - у входа в стабилизатор, в которую через радиальные отверстия вводят первую часть потока транспортируемой среды и вихревую камеру большего размера, в которой осуществляют указанную задержку отведением второй части потока через упомянутый дополнительный вход в виде наклонных отверстий, и - с образованием компенсационной камеры между оболочкой и корпусом, разделенной демпфирующим блоком с подпружиненным поршнем на напорную камеру, соединенную радиальными отверстиями с прямоточной камерой и на уравнительную камеру, соединенную наклонными отверстиями с вихревой камерой. Объем прямоточной камеры устанавливают не менее 1 /3 суммарного объема вихревой камеры, а диаметр радиальных отверстий составляет 1 ,2-4 диаметра наклонных отверстий при равных суммарных расходах рабочей среды через радиальные и наклонные отверстия. Устанавливают углы всех наклонных отверстий: а относительно радиальной оси сечения и β - относительно продольной оси в диапазоне 0-45°, затем выравнивают давление в напорной и уравнительной камерах до давления в продуктопроводе посредством перемещения поршней демпфирующего блока пружинами в исходное положение и осуществляют свободное протекание транспортируемой среды сквозь стабилизатор. Указанное гашение импульса давления осуществляют посредством демпфирующего блока, который выполняют в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями с указанными подпружиненными с двух сторон поршнями, при этом кольцевую обойму разделяют плоскостью поперечной ее оси на две части неравной толщины, меньшую из которых обращают к прямоточной камере и неразъемно прикрепляют к делителю, а большую сопрягают с выступом на последнем. Указанное гашение импульса давления осуществляют посредством ряда отделенных от корпуса соединенных с ним патрубками выносных с осями, параллельными оси делителя и торцевыми заглушками цилиндрических демпфирующих камер, которые разделены перфорированными перегородками на три объема, в центральном из них между упругих элементов размещен указанный поршень. Указанное гашение импульса давления осуществляют посредством демпфирующего блока, который выполняют в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями, при этом кольцевую обойму разделяют плоскостью поперечной ее оси на две части неравной толщины, меньшую из которых обращают к прямоточной камере и неразъемно прикрепляют к делителю, а большую сопрягают с выступом на последнем, при этом корпус выполняют разборным из распорной втулки неразъемно соединенной с выходным, входным и внутренним фланцами, при этом на выходном промежуточном фланце устанавливают измерительный прибор, а цилиндрические стенки делителя потока и разделительной оболочки выполняют с утолщениями, на которых равномерно распределяют указанные наклонные отверстия.
Чертежи
Существо изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображена схема установки стабилизаторов; на фиг.2 - продольный разрез стабилизатора; на фиг.З - вид А-А на фиг.2; на фиг.4 - продольный разрез делителя с разделительной оболочкой; на фиг.5 - вид Б-Б на фиг.4; на фиг.5 - вид В-В на фиг.4; на фиг.6 - вид Г-Г на фиг.4; на фиг.7 - вид 1 на фиг.6; на фиг.8 - вид Д на фиг.7; на фиг.9 - вид 1 1 на фиг.6; на фыиг.10 - вид Е на фиг.9; на фиг.11 - стабилизатор с разнесенными компенсационными камерами; на фиг.12 - разборный стабилизатор; на фиг.13 - график времени срабатывания стабилизатора при транспортировке различных продуктов; на фиг.14 - схемы а) - д) установки стабилизаторов.
Вариант осуществления изобретения
Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе, заключающийся в том, что на участке указанного продуктопровода 1 по направлению движения транспортируемой среды от поставщика 2 к потребителю 3 в продукте про вод устанавливают по меньшей мере, один стабилизатор 4 импульсов давления.
Затем импульсный поток отводят в виде первой части в стабилизатор 4, а за его первой частью отводят вторую часть потока, которую после задержки направляют в дополнительный вход стабилизатора 4.
На защищаемом участке продуктопровода 1 предварительно выявляют потенциальные источники 5 импульсов давления, затем определяют место установки стабилизатора 4 из условия - на расстояние не дальше 10 метров от потенциального точечного источника 5 импульсов давления и из условия - на расстоянии 100-1000 метров при профилактической установке на трассе, по меньшей мере, двух стабилизаторов 4 на перегоне (фиг.14 д).
Стабилизаторы 4 ориентируют по стрелочному указателю 6 на его наружной поверхности в сторону потенциального точечного источника 5 импульсов давления и стрелками в одну сторону в направлении потока транспортируемой среды на перегонах (фиг.14 д).
Энергию возмущающего импульса давления в магистральном продуктопроводе 1 гасят путем фазового сдвига и гашения волновых и вибрационных колебаний и резонансных процессов в транспортируемой среде посредством выполнения стабилизатора 4 из полого цилиндрического корпуса 7 с крышками 8 по торцам и концентрично закрепленными съемным делителем 9 и разделительной оболочкой 10 с образованием внутренней полости между ними, разделенной перегородкой 31 , на две неравные части: прямоточную камеру 1 1 меньшего размера - у входа в стабилизатор 4, в которую через радиальные отверстия 12 вводят первую часть потока транспортируемой среды и вихревую камеру 13 большего размера, в которой осуществляют указанную задержку отведением второй части потока через упомянутый дополнительный вход в виде наклонных отверстий 14, и - с образованием компенсационной камеры 15 между оболочкой 10 и корпусом 7, разделенной демпфирующим блоком 16 с подпружиненным поршнем 17 на напорную камеру 18, соединенную радиальными отверстиями 12 с прямоточной камерой 1 1 и на уравнительную камеру 19, соединенную наклонными отверстиями 14 с вихревой камерой 13. При этом объем прямоточной камеры 12 устанавливают не менее 1/3 объема вихревой камеры 14, а диаметр радиальных отверстий 12 составляет 1 ,2-4 диаметра наклонных отверстий 14 при равных суммарных расходах рабочей среды через радиальные 12 и наклонные 14 отверстия.
При этом устанавливают углы всех наклонных отверстий: а относительно радиальной оси сечения и β - относительно продольной оси в диапазоне 0- 45°
Затем выравнивают давление в напорной 18 и уравнительной 19 камерах до давления в продуктопроводе 1 посредством перемещения поршней 17 демпфирующего блока 16 пружинами 20 в исходное положение и осуществляют свободное протекание транспортируемой среды сквозь стабилизатор 4.
Указанное гашение импульса давления могут осуществлять посредством демпфирующего блока 16, который выполняют в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями с указанными подпружиненными с двух сторон поршнями 17.
При этом кольцевую обойму разделяют плоскостью поперечной ее оси на две части неравной толщины, меньшую 21 из которых обращают к прямоточной камере 12 и неразъемно прикрепляют к делителю 9, а большую 22 сопрягают с выступом на последнем.
Указанное гашение импульса давления могут осуществлять посредством ряда отделенных от корпуса цилиндрических компенсационных камер 15 с осями, параллельными оси делителя 9 соединенных с ним патрубками 23 и с торцевыми заглушками 24
Компенсационные камеры 15 разделены перфорированными перегородками 25 на три объема, в центральном 26 из них между пружин 20 размещен указанный поршень 17, а боковые объемы являются напорной 18 и уравнительной 19 камерами.
Указанное гашение импульса давления могут осуществлять посредством стабилизатора 4, у которого корпус 7 выполняют разборным из распорной втулки 27, неразъемно соединенной с выходным, входным 8 и внутренним 28 фланцами, последний соединен с промежуточным фланцем 29 с измерительным прибором 30. Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Промышленная применимость
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии изобретения указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано для защиты от перегрузок трубопроводов различного назначения.
Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Техническое решение в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Анализ известных технических решений в области изобретения показал, что предложенное устройство не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное изобретение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат - упрощение технологии изготовления и сборки и повышение удобства эксплуатации и эффективности гашения пульсации.
Следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. соответствует условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень» и, следовательно, является новым и имеет изобретательский уровень.
Разборный самоликвидатор импульсов гидроудара рабочей среды в магистральных трубопроводах работает следующим образом.
Данное техническое решение создано ООО «ТехПромАрма» - российской компанией, разработавшей и осуществившей промышленное внедрение в производство типового ряда принципиально новых технических средств гашения гидроударов и вибраций на трубопроводах любого назначения.
Заявленное устройство может использоваться на технологических трубопроводах атомных станций (АС) в системах нормальной эксплуатации и системах безопасности с реакторами типа ВВЭР, РБМК, БН в трубопроводных системах диаметром от 10 до 1500 мм и рабочим давлением от 0,01 до 250 бар (25 МПа),
Заявленное устройство может использоваться с целью снижения динамических нагрузок от пульсаций давления и гидравлических ударов, действующих на трубопроводы и оборудование, и, как следствие, снижение уровня шума и вибраций, возникающих при движении потоков среды.
Стабилизаторы 4 в зависимости от состава оборудования продуктопровода 1 устанавливают по следующим схемам фиг.14:
а) стабилизаторы 4 устанавливают в непосредственной близости, но не далее 10 метров, до запорной арматуры, насосов и других источников, создающих возмущение, в том числе быстродействующей (отсечной), регулирующей, обратной, с любым типом управления арматурой, таким образом, чтобы стрелка 6 на корпусе 7 указывала в сторону арматуры;
б) стабилизаторы 4 устанавливают после насосов, так, чтобы стрелка 6 на корпусе 7 стабилизатора 4 указывала в сторону насоса;
в) в системах, где насосы выполняют функцию устройств, увеличивающих давление в продуктопроводе 1 , стабилизаторы 4 устанавливаются перед и после насосов (стрелки 6 на корпусе 7 стабилизатора 4 указывают в сторону насоса);
г) стабилизаторы 4 устанавливают в местах возможного возникновения двухфазных режимов (пароводяные смеси);
д) стабилизаторы 4 устанавливают на прямых участках продуктопровода 1 друг за другом, на расстоянии от 300 до 1000 метров.
Разборный самоликвидатор импульсов гидроудара рабочей среды в магистральных трубопроводах работает по принципу самостабилизации, где демпфирование осуществляется путем гашения энергии возмущающихся импульсов энергией самих же импульсов, то есть в качестве упругого (демпфирующего) элемента используется сам импульс.
Действие устройства основано на распределенном по длине трубопровода диссипативном и упругодемпфирующем воздействии на поток перекачиваемой среды.
При установившемся стационарном режиме протекания рабочей среды (например, жидкости) через трубопровод давление на входе и выходе устройства будет одинаковым, при этом постоянное давление установится и во всех камерах 1 1 , 13, 18, 19.
Поршни 17 депмпфирующего блока 16 под воздействием пружин 20 занимают нейтральное положение.
При появлении импульса давления на входной части трубопровода, он через радиальные отверстия 12 прямоточную камеру 1 1 достигает уравнительной камеры 19 практически мгновенно и с небольшими потерями энергии.
Другая часть импульса проходит через наклонные отверстия 14 в вихревую камеру 13, при этом происходит закручивание потока транспортируемой среды, уменьшение его амплитуду за счет расширения и увеличение его турбулентности.
Поскольку отверстия 14 в делителе 9 и разделительной камере 10 имеют противоположные наклона, поток раскручивается, что дополнительно рассеивает энергию рабочего среды и, как следствие, уменьшается амплитуда импульса давления и увеличивается время его поступления. За счет разности давлений и их фазового сдвига в напорной камере 18 и уравнительной камере 19, амплитуды импульсов вычитаются, сглаживается переходный процесс при спаде импульса и устройство устанавливается в исходное положение.
Такое последовательное взаимодействие жидкости с пружинными демпфирующими элементами позволяет обеспечить эффективность гашения колебаний избыточного давления (гидроударов) за счёт податливости демпфирующих элементов в динамическом режиме, и диссипации энергии колебаний на отверстиях распределённой перфорации, что приводит к её потерям, создавая условия препятствующие дальнейшему волновому распространению, компенсируя провалы давления.
Применение устройства обеспечивает:
- фазовый сдвиг и гашение волновых и вибрационных процессов до допустимого уровня, как в аварийном, так и в штатном режиме работы;
увеличение коррозионно-усталостной долговечности труб, что продлевает срок службы даже изношенных трубопроводов в 1 ,5 - 2 раза;
- снижение общей аварийности трубопроводов и оборудования на 70-80%;
- исключение финансовых потерь, связанных с ликвидацией последствий аварий по причинам гидроударов, вибрации и пульсаций давления;
- снижение эксплуатационных затрат и осуществление замены изношенных трубопроводов и оборудования в гидросистемах в планово- предупредительном режиме, что значительно дешевле экстренной замены аварийных участков трубы.
Стабилизаторы давления одинаково эффективны как в аварийном, так и в штатном режиме работы гидросистемы для различных транспортируемых продуктов (фиг.13).
По сравнению с техническими средствами подобного назначения полезная модель обладает следующими преимуществами:
- время снижения амплитуд гидравлических ударов и пульсаций давления в трубопроводах до безопасного уровня составляет менее чем 0,004 сек;
- коэффициент снижения до безопасного уровня не менее чем в 10 раз;
- присоединение к трубопроводу - приварное или с ответными фланцами; - отсутствие регулирующих механизмов управления, отсутствие потерь рабочей среды.
Использование полезной модели позволяет упростить технологию изготовления и сборки, и повысить эффективность гашения пульсации давления.

Claims

Формула изобретения
1 . Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе, заключающийся в том, что на участке указанного продуктопровода по направлению движения транспортируемой среды от поставщика к потребителю в продуктопровод устанавливают, по меньшей мере, один стабилизатор импульсов давления, затем импульсный поток отводят в виде первой части в стабилизатор, а за его первой частью отводят вторую часть потока, которую после задержки направляют в дополнительный вход стабилизатора, отличающийся тем, что на защищаемом участке продуктопровода предварительно выявляют потенциальные источники импульсов давления, затем определяют место установки стабилизатора из условия - на расстояние не дальше 10 метров от потенциального точечного источника импульсов давления и из условия - на расстоянии 100-1000 метров при профилактической установке на трассе, по меньшей мере, двух стабилизаторов на перегоне, причем стабилизаторы ориентируют по стрелочному указателю на его наружной поверхности в сторону потенциального точечного источника импульсов давления и стрелками в одну сторону в направлении потока транспортируемой среды на перегонах, при этом энергию возмущающего импульса давления в магистральном продуктопроводе гасят путем фазового сдвига и гашения волновых и вибрационных колебаний и резонансных процессов в транспортируемой среде посредством выполнения стабилизатора из полого цилиндрического корпуса с крышками по торцам и концентрично закрепленными съемным делителем и разделительной оболочкой с образованием внутренней полости между ними, разделенной на две неравные части: прямоточную камеру меньшего размера - у входа в стабилизатор, в которую через радиальные отверстия вводят первую часть потока транспортируемой среды и вихревую камеру большего размера, в которой осуществляют указанную задержку отведением второй части потока через упомянутый дополнительный вход в виде наклонных отверстий, и - с образованием наружной полости между оболочкой и корпусом, разделенной демпфирующим блоком с подпружиненным поршнем на напорную камеру, соединенную радиальными отверстиями с прямоточной камерой и на уравнительную камеру, соединенную наклонными отверстиями с вихревой камерой, при этом объем прямоточной камеры устанавливают не менее 1/3 суммарного объема вихревой камеры, а диаметр радиальных отверстий составляет 1 ,2-4 диаметра наклонных отверстий при равных суммарных расходах рабочей среды через радиальные и наклонные отверстия, при этом устанавливают углы всех наклонных отверстий: а относительно радиальной оси сечения и β - относительно продольной оси в диапазоне 0-45°, затем выравнивают давление в напорной и уравнительной камерах до давления в продуктопроводе посредством перемещения поршней демпфирующего блока пружинами в исходное положение и осуществляют свободное протекание транспортируемой среды сквозь стабилизатор.
2. Способ самогашения ударных импульсов по п.1 , отличающееся тем, что, указанное гашение импульса давления осуществляют посредством демпфирующего блока, который выполняют в виде кольцевой обоймы с аксиальными отверстиями с указанными подпружиненными с двух сторон поршнями, при этом кольцевую обойму разделяют плоскостью поперечной ее оси на две части неравной толщины, меньшую из которых обращают к прямоточной камере и неразъемно прикрепляют к делителю, а большую сопрягают с выступом на последнем.
3. Способ самогашения ударных импульсов по п.1 , отличающееся тем, что, указанное гашение импульса давления осуществляют посредством ряда отделенных от корпуса соединенных с ним патрубками выносных с осями, параллельными оси делителя и торцевыми заглушками цилиндрических демпфирующих камер, которые разделены перфорированными перегородками на три объема, в центральном из них между упругих элементов размещен указанный поршень, а боковые объемы являются напорной и уравнительной камерами.
4. Способ самогашения ударных импульсов по п.1 , отличающееся тем, что, указанное гашение импульса давления осуществляют посредством стабилизатора, у которого корпус выполняют разборным из распорной втулки, неразъемно соединенной с выходным, входным и внутренним фланцами, последний соединен с промежуточным фланцем с измерительным прибором.
PCT/RU2013/000858 2013-07-31 2013-09-30 Способ гашения импульсов давления в продуктопроводе WO2015016738A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/406,673 US9803790B2 (en) 2013-07-31 2013-09-30 Self-killing of shock pulses of transferred medium in main pipeline
EP13890513.8A EP2933548B1 (en) 2013-07-31 2013-09-30 Method for damping pressure pulses in a product pipeline
ES13890513T ES2697130T3 (es) 2013-07-31 2013-09-30 Método para amortiguar pulsos de presión en una tubería de producto
EA201500003A EA026034B1 (ru) 2013-07-31 2013-09-30 Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013135696 2013-07-31
RU2013135696/06A RU2531483C1 (ru) 2013-07-31 2013-07-31 Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015016738A1 true WO2015016738A1 (ru) 2015-02-05

Family

ID=52432145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000858 WO2015016738A1 (ru) 2013-07-31 2013-09-30 Способ гашения импульсов давления в продуктопроводе

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9803790B2 (ru)
EP (1) EP2933548B1 (ru)
EA (1) EA026034B1 (ru)
ES (1) ES2697130T3 (ru)
PT (1) PT2933548T (ru)
RU (1) RU2531483C1 (ru)
WO (1) WO2015016738A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112253870A (zh) * 2020-10-27 2021-01-22 方王超 一种建筑用的下水过渡管道
CN113464736A (zh) * 2021-07-01 2021-10-01 江西冉升管业有限公司 一种双通路金属波纹管及其制造工艺

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015000418A1 (de) * 2015-01-14 2016-07-14 Hydac Technology Gmbh Dämpfungsvorrichtung
PL233063B1 (pl) * 2017-10-24 2019-08-30 Politechnika Warszawska Dynamiczny stabilizator ciśnienia
CN109029835B (zh) * 2018-06-07 2021-06-08 中广核研究院有限公司 流体静压测量装置
US11384887B2 (en) 2019-06-27 2022-07-12 Performance Pulsation Control, Inc. Nested pre-charge cartridges
RU2759537C2 (ru) * 2020-04-16 2021-11-15 Публичное акционерное общество "ОНХП" Способ снижения вибраций и устройство для его реализации - виброшунт
CN111720368B (zh) * 2020-05-08 2023-03-17 中石化石油工程技术服务有限公司 一种水锤发生装置
CN114458500A (zh) * 2022-02-24 2022-05-10 哈尔滨工程大学 多级阻容式压力波动抑制装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU903652A1 (ru) * 1980-02-22 1982-02-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией Демпфер гидравлического удара
US4750523A (en) * 1987-10-30 1988-06-14 Beloit Corporation Active attenuator and method
SU1710924A1 (ru) * 1989-08-09 1992-02-07 Институт Машиностроения Им.А.А.Благонравова Устройство дл снижени скорости нарастани давлени жидкости в трубопроводах
RU2386889C1 (ru) * 2008-10-17 2010-04-20 Валентин Иванович Лалабеков Стабилизатор давления
US20100288388A1 (en) * 2007-06-20 2010-11-18 Emanuele Barale Duct provided with a device for absorption of pressure pulses
RU2011101629A (ru) 2011-01-18 2012-07-27 Валентин Иванович Лалабеков (RU) Способ гашения колебаний давления магистральных трубопроводов

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2678066A (en) * 1951-05-15 1954-05-11 J C Carter Company Fluid flow control device
FR2149592A5 (ru) * 1971-08-13 1973-03-30 Mercier J
US4497388A (en) * 1981-08-25 1985-02-05 Gaulin Corporation Pulsation dampener and acoustic attenuator
US4759387A (en) * 1987-04-10 1988-07-26 Wilkes-Mclean, Ltd. Pulsation absorbing device
US5735313A (en) * 1996-08-27 1998-04-07 Aeroquip Corporation Noise suppressor
US5740837A (en) * 1996-11-05 1998-04-21 Chiang; Swea Tong Means for automatically regulating water pressure in water pipe
US5860452A (en) * 1998-04-02 1999-01-19 Ellis; Harrell P. Pulsation dampener
US6264069B1 (en) * 1999-06-15 2001-07-24 The Coca-Cola Company Pulsation dampener for beverage dispensers and fountain equipment
DE102004045100A1 (de) * 2004-09-17 2006-03-23 Audi Ag Dämpfungseinrichtung
RU2011101829A (ru) * 2011-01-20 2012-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТехПромАрма" (RU) Стабилизатор давления

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU903652A1 (ru) * 1980-02-22 1982-02-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.300-Летия Воссоединения Украины С Россией Демпфер гидравлического удара
US4750523A (en) * 1987-10-30 1988-06-14 Beloit Corporation Active attenuator and method
SU1710924A1 (ru) * 1989-08-09 1992-02-07 Институт Машиностроения Им.А.А.Благонравова Устройство дл снижени скорости нарастани давлени жидкости в трубопроводах
US20100288388A1 (en) * 2007-06-20 2010-11-18 Emanuele Barale Duct provided with a device for absorption of pressure pulses
RU2386889C1 (ru) * 2008-10-17 2010-04-20 Валентин Иванович Лалабеков Стабилизатор давления
RU2011101629A (ru) 2011-01-18 2012-07-27 Валентин Иванович Лалабеков (RU) Способ гашения колебаний давления магистральных трубопроводов

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112253870A (zh) * 2020-10-27 2021-01-22 方王超 一种建筑用的下水过渡管道
CN113464736A (zh) * 2021-07-01 2021-10-01 江西冉升管业有限公司 一种双通路金属波纹管及其制造工艺
CN113464736B (zh) * 2021-07-01 2022-08-23 江西冉升管业有限公司 一种双通路金属波纹管及其制造工艺

Also Published As

Publication number Publication date
PT2933548T (pt) 2018-11-22
EP2933548A4 (en) 2016-08-03
US9803790B2 (en) 2017-10-31
US20160223118A1 (en) 2016-08-04
EP2933548A1 (en) 2015-10-21
EA201500003A1 (ru) 2015-04-30
ES2697130T3 (es) 2019-01-22
EP2933548B1 (en) 2018-08-15
EA026034B1 (ru) 2017-02-28
RU2531483C1 (ru) 2014-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531483C1 (ru) Способ самогашения ударных импульсов транспортируемой среды в магистральном продуктопроводе
WO2015016737A1 (ru) Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах
Boulos et al. Hydraulic transient guidelines for protecting water distribution systems
M GAD et al. Impact of pipes networks simplification on water hammer phenomenon
CN108679298A (zh) 一种用于迷宫式调节阀的迷宫盘片
RU136523U1 (ru) Разборный самоликвидатор импульсов гидроудара рабочей среды в магистральных трубопроводах
RU135427U1 (ru) Устройство для самогашения импульсов гидроудара в магистральных трубопроводах
Boye et al. Computer-based method of design and modeling of transient flow in crude oil pipeline system
RU138548U1 (ru) Стабилизатор давления транспортируемой среды с разнесёнными самогасителями импульсов
RU2623000C2 (ru) Предохранительное устройство для гашения коротких импульсов гидравлического удара и пульсаций давления
CN103292030A (zh) 一种多级降压排污阀
Kedar et al. Acoustically induced vibration (AIV) & flow induced vibration (FIV) analysis for the high pressure reducing systems using energy institute guidelines
RU2505734C2 (ru) Гаситель пульсаций давления в газопроводе
Britton et al. Avoiding water hammer and other hydraulic transients
Ibrahim et al. Effect of Pipes Networks Simplification on Water Hammer Phenomenon
RU2708275C1 (ru) Устройство для гашения гидравлических ударов
RU66473U1 (ru) Гаситель энергии потока жидкости
CN105443917A (zh) 具有减振功能的管道
US11209842B1 (en) Pressure surge and water hammer mitigation device and method
Dudlik et al. Pressure surges-experimental investigations and calculations with software codes using different physical models and assumptions
RU2422715C1 (ru) Способ компенсации гидравлического удара в трубопроводной сети и устройство для его осуществления
Rogalev et al. Ways of Protection of Pipeline Systems against Hydraulic Hammer
Korolyov et al. Development and research of throttle-regulating valves with increased erosion resistance
Ahmed et al. Influence of Pipe Diameter and Material on Water Hammer in Piped Systems
Ali Study program/Specialization: Marine-and Offshore Technology

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14406673

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201500003

Country of ref document: EA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013890513

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13890513

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE