Введение к работе
Актуальность работы. Вопросы обеспечения экологической безопасности трубопроводного транспорта, сокращения потерь природных ресурсов при транспортировке за счет снижения аварийности, повышения его надежности и долговечности имеют большое значение для всего хозяйственного комплекса Российской Федерации,
Протяженность трубопроподных систем различного назначения непрерывно увеличивается, ненастоящее время суммарная длина только магнетраль-ных гиэо-нефгепродуктопроводои, трубопроводов жплишно-коммуналыюго хозяйства и мелиоративных систем в РФ превышает 2 млн.км. Если учесть технологические трубопроводы различных отраслей промышленности, то эта цифра многократно возрастет.
Вместе с тем наблюдается устойчивая тенденция увеличения аварийности на трубопроводном транспорте (до 7 '» в год), рост количества аварий с разрывами трубопроводов, большими безвозвратными потерями транспортируемых сред и широкомасштабными загрязнениями окружающей среды. По офнциалльным данным только ежегодные потери нефти из-за аварий при транспортировке по магистральным трубопроводам превышают 1 млн. т., а потери питьевой воды из-за разрывов водоводов составляют от 10 до 20 % всего объема или 9-18 км'. Сложившееся положение в значительной мере связано с увеличением износа действующих трубопроводных систем, накоплением усталостных явлений в трубопроводах вследствие длительного воздействия динамических нагрузок, вызванных вибрацией и пульсациями давления в транспортируемых средах.
Колебания давлении, вибрации и гидроудары возникают в результате периодического характера работы нагнетательных установок, изменения режима их работы, срабатывания запорной арматуры, аварийных отключений электропитания, ошибочных действий обслуживающего персонала и являются внутрисистемными возмущениями, присущими трубопроводному транспорту. Традиционно используемые средства для гашения волновых и вибрационных процессов, такие как воздушные колпаки, ресиверы, аккумуляторы давления, дроссельные шайбы малоэффективны, и поэтому не получили широкого распространения.
В связи с изложенные,- теоретическая разработка новых высокоэффективных средств защиты от волновых и вибрационных процессов, создание на их базе практических устройств дают возможность уменьшить количество аварий на трубопроводах, улучшить экологическую обстановку и сократить потерн природных
ресурсов при транспортировке.
Диссертация выполнена в рамках Федеральной Целевой Комплексной науч-но-тегчшеской программы "Экологичная безопасность России" (1993 - 1995 гг.) и Программы "Конверсия и высокие технологии" научное направление "Экология" (1994-1996 гг.).
Цель работы. Повысить экологическую безопасность трубопроводного - транспорта и сократить безвозвраные потери природных ресурсов при транспортировке путем разработки средств предупреждения аварий Разработать средства предупреждения аварий вследствие волновых и вибрационных явлений, возни-кающих при эксплуатации трубопроводных систем. Исследовать эффективность их работы в различных условиях эксплуатации
Идея работы, заключается в том, что поставленная цель достигается на основе решения следующих основных задач:
исследование гидроупругих процессов в трубопроводных системах и путей уменьшения их интенсивное за счет целенаправленного изменения параметров системы (податливости, введения диссипативных элементов);
выбора технических принципов реализации средств гашения волновых и вибрационных процессов - стабилизаторов давления (СД);
оптимизация их параметров;
разработка практических устройств и исследование эффективности их работы.
Методы исследования. Для решения ппстаипвннит чяпяи цгппп^т"»ящ''Ь методы интегрирования обыкновенных линейных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений в частных производных, теории функции комплексного переменного, теории подобия.
Экспериментальные исследования эффективности' работы стабилизаторов
давления проводились на специально разработанных стендах и в реальных условиях
эксплуатации. . .
Научные положения, выносимые на зашиту н их новизна, Проведем анализ воздействий аварий в трубопроводном транспорте на окружающую среду, потерь природных ресурсов в различных отраслях промышленности и причин их возникновения.
Лрюь.жиа классификация средств гашения волновых и вибрационных явлений по конструктивным признакам и разработаны новые конструктивные решения стабилизаторов давлення для \ рубопроводных систем различного назначения.
Разработана математическая мидель динамики стабилизаторов давления (СД) для волновых процессов различной природы и модель процессов, протекающих в трубопроводных системах со стабилизаторами.
Установлены аналитический зависимости между эффективностью гашения -волновых процессов в трубопроводной системе и основными лроектными характеристиками СД, получены зависимости для определения их рациональных значений.
Проведены исследования эффективности разработанных конструкций стабилизаторов давления на экспериментальных стендах и в реальных условиях эксплуатации и сравнение полученных результатов с результатами теоретических исследований.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается удовлетворительной сходимостью ( расхождение в пределах 7-10 %) результатов расчета эффективности гашения волновых процессов в трубопроводной системе и результатов экспериментального определения эффективности с использованием современных технических средств и методов обработки.
Практическая значимость, Разработанные конструктивные решения технические принципы их реализации и практические устройства - стабилизаторы давлення -позволяют практически полностью исключить аварии на трубопроводном транспорте от внутрисистемных возмущений, вызванных работой нагнетательных установок, изменением режима их работы, срабатыванием запорной арматуры, аварийными отключениями электропитания, ошибочными действиями обслуживающего персонала.
Теоретическое обоснование, технические принципы реализации и- методика определения основных характеристик СД носят универсальный характер и могут быть применены для трубопроводных систем различного назначения, что подтверждается результатами эксплуатации стабилизаторов.
Практическая реализация работы. Разработанные стабилизаторы давления эксплуатируются на Калининской АЭС, Новомосковской АК "Азот", в системе теплоснабжения Российской государственной оиблИотекп, Великолукском МП "Водоканал", ПОЭиЭ "Татэнерго" и других предприятиях.
Апробация рабочы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференции "Конверсия вузов за-дяте окружающей среды" (г.Екатеринбург, 1994 г.), Международной конференции "Вода, экология и технология" (г.Москва, 1994 г.), конференции по экологии (г.Новочеркасск, 1994 г.), первой межвузовской конференции "Актуальные проблемы экологии" (г.Москва, 1995г.), конференции "Геоэкологии в нефтяной и газовой промышленности" (г.Москва, 1995 г.), на заседании Научно-технического совета "Татэнерго" (г.Казань, 1995 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, получено 7 патентов РФ н авторских свидетельств на изобретения и б положительных решений на выдачу патента.
і CTEXKiy^uu^H^JJUlccj;pj4uum! Диссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения, списка литературы .і приложения. ООщий объем работы 150 страниц машинописного текста, 33 рисунка, 3 таблицы и приложение на Ю страницах. Список литературы насчитывает 86 наименований.
