Введение к работе
Актуальность темы. Вопросы надежности и долговечности трубопроводных систем имеют большое значение для машиностроения, энергетики, промышленного, гражданского строительства и сельского хозяйства. Особое значение приобретает проблема повышения их производительности. .
Отключение и включение насосных станций и отдельных агрегатов, а также., перекрытие задвижек приводят к динамическим перегрузкам- линейной части трубопровода вследствие резкого изменения скорости течения жидкости.
Из-за несовершенства рабочего процесса нагнетательных устройств, вихреобразования в потоках жидкости возникают колебания давления рабочей среды, которые снижают надежность и пропускную способность трубопроводов, оказывают прямое влияние на прочность насосов, компрессоров, присоединенных к ним конструкций и оборудования, приводят к преждевременному износу контрольно-измерительной аппаратуры, а в ряде случаев к возникновению недопустимых вибраций надземных трубопроводов.
В связи с этим возникает необходимость создания для различных гидравлических систем гасителей колебаний давления жидкости, способных рассеивать энергию пульсаций давления потока рабочей среды.
Гаситель гидравлического удара и колебаний давления, как специальное включение в трубопроводную систему, должен препятствовать; распространению возмущений среды либо за счет механического воздействия на поток, вызывающего необратимые потери энергии, либо за счет упруго-инерционного воздействия, вызывающего перераспределение энергии в спектре колебаний.
От результата решения задачи гашения колебаний давления жидкости зависят возможность предупреждения аварий, повышение надежности трубопроводов, нагнетательных установок и агрегатов.
Цель работы. . Повышение проектной надежности трубопроводных систем на основе разработки методов расчета демпфирования колебаний давления вязкой сжимаемой жидкости в трубопроводе с гасителем.
Для достижения 'этой цели были решены следующие зада-. чи :
-построение математической модели процесса гашения колебаний давления вязкой сжимаемой жидкости в трубопроводе с гасителем;
-разработка методики, алгоритмических и программных средств исследования'процесса гашения колебаний давления;
-построение математической модели вероятностной оценки параметрической надежности трубопровода с гасителем;
-выделение основных случайных факторов (показателей свойств гасителя, параметров нагрузок и воздействий и пр.), определяющих надежность трубопровода;
-разработка методики, алгоритма и программ для оценки надежности трубопровода с гасителем по давлению на основе построенных моделей;
-выработка рекомендаций по защите гидравлических систем от динамических перегрузок.
Методы исследования. Для решения поставленных задач-использовались методы операционного исчисления, интегрирования систем линейных дифференциальных уравнений, теории функций комплексного переменного, вычислительной математики, теории вероятностей и математической статистики, теории планирования эксперимента и др.
Научная новизна.. Построена математическая модель процесса гашения колебаний давления вязкой сжимаемой жидкости в трубопроводе с гасителем с учетом деформации стенок трубопровода и демпфера.
Разработан метод расчета наиболее перспективных гасителей колебаний давления жидкости в трубопроводных системах, выполненных в виде демпфирующей надстройки над перфорированной частью трубопровода, позволяющий определять параметры течения жидкости, деформации и напряжения в стенках трубопровода и демпфере в произвольный момент времени .
Построена математическая модель вероятностной оценки- параметрической надежности трубопровода с гасителем с учетом случайной природы показателей свойств гасителя, параметров нагрузок и воздействий .
Разработан метод расчета вероятности безотказной работы трубопровода._ с гасителем при условии нормального распределения случайных параметров гасителя и внешних воздействий.
Разработан пакет программ для исследования процесса гашения колебаний' давления и оценки надежности трубопровода с гасителем.
Проведены теоретические и экспериментальные исследования, позволившие выявить новые закономерности поведения трубопроводных систем с гасителем.
Практическая ценность заключается в разработке методики расчета, . позволяющей исследовать динамику нестационарных процессов демпфирования колебаний давления жидкости в трубопроводе, осуществлять на этапе проектирования выбор параметров гасителя, обеспечивающих повышение надежности и' ресурса трубопроводной системы .
Практическая :реализация работы. Результаты работы использовались при выполнении хоздоговорных НИР №№ 568, 569,625,666 института Машиноведения АН СССР и СКВ "Транснефтеавтоматика" Госкомнефтепродукта СССР, №№ 477,
507 проблемной лаборатории № 2 Куйбышевского авиационного института и ИМАШ АН СССР .
Гаситель колебаний давления с упругими демпфирующими трубками эллиптического сечения ГУ-3 с параметрами, полученными в результате расчета и экспериментальных исследований, внедрен на Сочинской нефтебазе в системах налива нефтепродуктов в транспортные емкости, на Ногинской нефтебазе в установках налива дизельного топлива в транспортные емкости АСН-5П, в системах слива-налива нефтепродуктов транспортных судов (г. Санкт-Петербург) . Разработанная методика исследования демпфирования колебаний давления жидкости использовалась при расчетах нагнетательного тракта распылителя КР-260 в НПО "ВМТ", а также для создания экспериментальных установок и стендов для определения рациональных параметров гасителя на экспериментальной базе СКВ "Транснефтеавтоматика", в лаборатории № 2 Куйбышевского авиационного института .
Апробация работы. Основные результаты докладывались на:
-семинаре кафедры "Газовой и волновой динамики" МГУ (Москва, 1983, 1984 г!', г.);
-конференции молодых'ученых МГУ (Москва, 1988г.);
-семинаре кафедры "Гидродинамики" института "Нефти и газа " (Москва, 1989г.);
-Курском городском семинаре по прикладной и теоретической механике (Курск,. 1993-1995 г.г.);
-Научно-технической- конференции "Вибрационные машины и технологии" (Курск;. 1995 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в. пяти печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы- /'/'д~ страниц, в том числе S'/ страниц основного текста и ^ 4 страниц иллюстраций. Библиография содержит /О Р наименований.
