ДЕМПФЕР ДЛЯ ГАШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ГАЗА В ТРУБОПРОВОДАХ

Область техники.
Полезная модель относится к демпферным устройствам гашения пульсаций газа в трубопроводах, конкретно для использования в газопотребляющем оборудовании котельных.
Уровень техники.
Известны демпферы для гашения в трубопроводах колебаний жидких или газообразных текучих сред (SU 1656279, кл. F16L 55/05, 1991; SU 1384870, кл. F16L 55/05, 1988;, SU 1381305, кл. F16L 55/05, 1988; SU 1379561, кл. F16L 55/05, 1988; SU 1386783, кл. F16L 55/05, 1988; RU 2215232, кл. F16L 55/05, 2003), основанные на использовании проточных или помещаемых внутрь трубопроводов демпферов - гасителей пульсаций газа.
Наиболее близким из известных демпферов по технической сущности к заявленному решению относится демпфер проточного типа для гашения в трубопроводах пульсаций текучих сред (RU 2215232, кл. F16L 55/05, 2003), содержащий пустотелый корпус, снабженный входным и выходным патрубками. При этом корпус демпфера выполнен жесткой сферической формы. Входной и выходной патрубки снабжены поворачивающимися при пульсациях текущей среды заглушками. На боковых или торцевых сторонах заглушек выполнены калиброванные отверстия. Глушение колебаний текущей среды обеспечивается сопротивлением заглушек и калибровочных отверстий.
Недостатком известного устройства является его инерционность и, как следствие, недостаточное подавление высокочастотных колебаний текучих сред в трубопроводах. Высокочастотные колебания текучей среды, в частности топливного газа в трубопроводах топки паровых котлов вызывают ложное срабатывание системы защиты газопотребляющего
оборудования котельных, гашение топочных устройств, остановку работы котлов и теплоснабжения. По этой причине демпферы гашения пульсаций газа непосредственно в подводящих к топке трубопроводах до настоящего времени не применяют. Защиту котлоагрегатов от аварий проводят путем электронной обработки сигнальной информации датчиков давления, установленных на подводящих к топкам трубопроводах Электронная обработка, в свою очередь, обладает вероятностным характером и вызывает относительно частые ложные срабатывания системы защиты и аварийную остановку котлоагрегатов (М.А.Стыркович и др. Котельные агрегаты. Учебное пособие для энергетических вузов и факультетов. М.-Л. Госэнергоиздат, 1958).. Это практически вынуждает операторов котельных отключать аварийную сигнализацию и только эпизодически следить за работой котлов по показывающим приборам.
Постановка задачи
В связи с вышеизложенным возникает задача разработки демпфера для применения в газопотребляющем оборудовании котельных в целях повышения надежности защиты паровых и водогрейных котлоагрегатов от аварий и ложных срабатываний.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является снижение инерционности и повышение чувствительности демпфера, обеспечивающих подавление высокочастотных колебаний и бросков давления протекающего через него топливного газа.
Сущность полезной модели
Указанная задача и достижение заявленного технического результата достигаются тем, что демпфер для гашения пульсаций газа в трубопроводах, содержащий пустотелый корпус, снабженный входным и выходным патрубками, согласно полезной модели, корпус демпфера
выполнен дискообразной формы, а его боковые стенки - в виде тонкостенных мембран с гофрированным сечением.
При этом мембраны выполнены из пружинной латуни с толщиной стенок 10÷30 мкм. Патрубки установлены на одной из сторон сосуда в центре мембраны.
Обоснование достижения заявленного технического результата и решения поставленной задачи.
Выполнение пустотелого корпуса демпфера дискообразной формы, а его боковых стенок - в виде тонкостенных мембран из пружинной латуни и гофрированным сечением позволяет использовать потенциальную энергию и эффект мгновенной реакции (изменения объема пружинного корпуса) латунного демпфера для подавления высокочастотных колебаний давления газа. Сглаживание пульсаций газа в демпфере осуществляется за счет преобразования кинетической энергии бросков газа в потенциальную энергию пружинного корпуса демпфера и отдачи накопленной энергии при снижении давления газа. Выполнение демпфера из пружинной латуни с толщиной стенок 10÷30 мкм позволяет сдвинуть резонансную частоту демпфера в область высоких частот и, тем самым, дополнительно повысить эффект подавления высокочастотных колебаний газа.. В целом указанные технические преимущества позволяют снизить инерционность и повысить чувствительности демпфера и, тем самым, обеспечить достижение заявленного технического результата и решения поставленной задачи по повышению надежности защиты паровых и водогрейных котлоагрегатов от аварий и ложных срабатываний.
Описание чертежей.
На фиг.1 представлен рисунок, поясняющий конструкцию демпфера, на фиг.2 - схема его применения в системе сигнализации и управления газопотребляющего оборудования.
Описание полезной модели в статике.
Демпфер 1 для гашения пульсаций газа в трубопроводах содержит пустотелый корпус 2 дискообразной формы с пружинящими боковыми стенками 3 и 4. Стенки 3 и 4 выполнены в виде тонкостенных мембран с гофрированным сечением. Мембраны выполнены из пружинной латуни с толщиной стенок 10÷30 мкм. Минимальное значение толщины стенок выбрано из условия исключения разрыва мембраны при нормальных условиях эксплуатации газопотребляющего оборудования котельных, а максимальное - из условия обеспечения чувствительности демпфера 1 к высокочастотным колебаниям текущей через него газовой среды. Конкретную толщину, глубину гофрирования и диаметр мембран демпфера 1 выбирают опытным путем из требуемого спектра частот демпфера 1 для перекрытия диапазона частот паразитных колебаний топочных газов в подводящей магистрали конкретной котельной. В центре одной из боковых стенок, например в центре мембраны стенки 4 демпфера 1, установлены входной 5 и выходной 6 патрубки параллельно между собой и по нормали к плоскости диафрагмы. Входной патрубок 5 предназначен для подключения к газовой магистрали 7 котельной, а выходной патрубок 6 к датчику 8 давления и показывающему прибору 9 системы контроля, сигнализации и аварийной защиты котельного оборудования.
Описание полезной модели в динамике.
Работа демпфера 1 состоит в следующем. Входной патрубок 5 подключают к газовой магистрали 7 котельной на входе топочного устройства. Выходной патрубок 6 подключают к датчику 8 давления и показывающему прибору 9 системы контроля, сигнализации и аварийной защиты котельного оборудования. После подключения патрубков подают в магистраль 7 топочный газ. При этом через патрубок 5 полость корпуса 2 демпфера 1 заполняется газом. Боковые гофрированные стенки 3 и 4 корпуса 2 растягиваются, пропорционально величине давления в газовой магистрали 7. Одновременно из полости корпуса 2 газ через выходной патрубок 6 поступает на показывающий прибор 9 и датчик 8 давления системы контроля, сигнализации и аварийной защиты котельного оборудования. При возникновении в газовой магистрали случайных высокочастотных колебаний, с амплитудой неопасной для котельного оборудования и не приводящей к аварии, мембраны боковых сторон 3 и 4 с гофрированным сечением резко расширяются или сокращаются в такт с изменением давления в магистрали 7. При этом энергия пульсации газовой среды поглощается в демпфере 1. На выходе патрубка 6 давление при этом не меняется. Показания прибора 9 также не меняются. Датчик 8 давления сигнал тревоги не выдает. При аварии помимо высокочастотной составляющей давления газа в магистрали 7 изменяется его низкочастотная составляющая. Например, при утечке газа через вентильную арматуру магистрали 7 или при разрыве последней снижается давление в полости демпфера 1. Корпус 2 демпфера 1 деформируется до минимально возможного значения. При этом потенциальная энергия корпуса 2 демпфера не может компенсировать медленное снижение давления на его выходном патрубке 6. Давление на выходе демпфера 1 снижается ниже допустимого предела. Показывающий прибор 9
регистрирует опасное снижение давления, а датчик 8 давление выдает сигнал аварии на отключение газопотребляющего оборудования и перевод котла на безопасное отключение. Аналогично работает демпфер при повышении давления в магистрали 7 выше допустимого значения.
Промышленная применимость
Разработан опытный образец демпфера и проведены его успешные испытания. Испытания показали достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи. Демпфер может найти широкое применение в системах контроля, сигнализации и аварийной защиты котельного оборудования.