ГОФРИРОВАННЫЙ ГАЗОПРОВОД С ПОДАВЛЕНИЕМ ШУМА И ВИБРАЦИИ
CORRUGATED PIPELINE WITH SUPPRESSION OF NOISE AND VIBRATION

Изобретение относится к гофрированным трубам, а именно к трубам, в том числе к шлангам, содержащим гофрированные участки, предназначенным для транспортирования газов или газожидкостных смесей.
Перспективное направление применения изобретения - использование гибких гофрированных трубопроводов для доставки углеводородов от подводных скважин к плавучим платформам и от плавучих платформ к транспортным судам и береговым сооружениям.
Известен гофрированный газопровод, содержащий корпус в виде гофрированной трубы, который снабжен звукопоглощающей вставкой, размещенной с зазором относительно внутренней поверхности корпуса и повторяющей форму последней, и перфорированными кольцами из жесткого пористого шумопоглощающего материала, установленными между вставкой и корпусом в его минимальных сечениях (Патент РФ МПК F01N 1/00 №2298668 от 15.12.2005 г.)
Недостатком этого устройства является загромождение внутренней полости газопровода звукопоглощающими элементами (вставкой и кольцами), снижающее его производительность.
Известен гофрированный трубопровод, содержащий участки с различным шагом гофра (RU МПК F16L 11/11, №2028535, от 06.05.1992). Данное устройство обеспечивает повышение работоспособности и надежности трубопровода в условиях повышенной вибрации, передаваемой от патрубков к трубопроводу, но не обеспечивает подавление шума и вибрации, возникающих за счет турбулентности потока среды внутри трубопровода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является известный гофрированный газопровод с подавлением шума и вибрации, содержащий по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы 1, отношение шагов гофры которого лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2 (Патент РФ МПК F16L 11/00, F15D 1/02, F01N 1/00 №2369798 от 24.04.2008 г.).
Недостатком прототипа является недостаточный эффект снижения шума и вибрации в гибких гофрированных трубопроводах, возникающих за счет неустойчивости внутреннего потока перекачиваемой среды, а также в усложнении технологии производства трубопроводов с переменной периодичностью гофрировки.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности подавления шума и вибрации, возникающих за счет неустойчивости внутреннего потока перекачиваемой среды в гибких трубопроводах с гофрированной стенкой и упрощение технологии производства трубопроводов с переменной периодичностью гофрировки.
Технический результат достигается за счет того, что гофрированный газопровод с подавлением шума и вибрации, содержащий, по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы, отношение шагов гофры которого лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2, снабжен плоской опорной плитой и по меньшей мере двумя закрепленными к опорной плите крепежными скобами, имеющими внутренний диаметр, соответствующий внешнему диаметру гофрированного отрезка трубы, и охватывающими наружную поверхность гофрированного отрезка трубы с обеспечением изгиба гофрированного отрезка трубы, расположенного между крепежными скобами, с радиусом кривизны изгиба, равным 2-4 диаметра гофрированного отрезка трубы.
На чертеже схематически представлен гофрированный газопровод с подавлением шума и вибрации.
Гофрированный газопровод с подавлением шума и вибрации содержит, по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы 1, отношение шагов гофры которого лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2, плоскую опорную плиту 2 и по меньшей мере две крепежные скобы 3 и 4, закрепленные к плоской опорной плите 2 посредством болтов 5, имеющие внутренний диаметр, соответствующий внешнему диаметру гофрированного отрезка трубы 1, и охватывающие наружную поверхность гофрированного отрезка трубы 1 с обеспечением изгиба гофрированного отрезка трубы 1, расположенного между крепежными скобами 3 и 4, с радиусом кривизны изгиба, равным 2-4 диаметра гофрированного отрезка трубы 1.
Устройство работает следующим образом.
Поток газа поступает во внутреннюю полость газопровода и, по меньшей мере, в один гофрированный отрезок трубы 1 с отношением амплитуд в пределах 0,8-1,2, который изогнут за счет закрепления его между плоской опорной плитой 2 и, по меньшей мере, двумя крепежными скобами 3 и 4, прикрепленными к плоской опорной плите 2, посредством болтов 5, причем внутренний диаметр крепежных скоб 3 и 4 соответствует внешнему диаметру гофрированного отрезка трубы 1 и охватывает наружную поверхность гофрированного отрезка трубы 1 с обеспечением изгиба гофрированного отрезка трубы 1, расположенного между крепежными скобами 3 и 4. При этом радиус кривизны изгиба выбирается равным 2-4 диаметра гофрированного отрезка трубы 1. Кривизна изгиба обеспечивает отношение шагов гофры в пределах 0,3-0,9.
Известно, что акустические процессы, сопровождающие прохождение потока газовой среды в гофрированной трубе, характеризуются функцией, отражающей суммарные энергетические потери в зависимости от частоты, шага гофрировки и скорости потока среды. Положительные значения суммарных энергетических потерь соответствуют затуханию акустических колебаний в гофрированной трубе, а отрицательные значения суммарных энергетических потерь соответствуют генерации акустических колебаний в гофрированной трубе. Суммарные потери включают меняющую знак составляющую потерь, связанную с обтеканием профиля внутренней поверхности гофра, и положительную составляющую, связанную с вязкостью и теплопроводностью среды.
Сложное сочетание указанных физических процессов и их влияние друг на друга предполагает, что известные соотношения параметров гофра не будут полностью соответствовать поставленной задаче подавления шума и вибрации в газопроводе. Предложенное устройство включает в себя возможность оперативного изменения параметров гофра, что позволит в каждом конкретном случае решить задачу подавления автоколебаний в газопроводе за счет выбора нужного искривления гофрированного отрезка трубы.
Экспериментальные проверки показали, что эффект подавления генерации колебаний потоком, протекающим через изогнутую гофрированную трубу, и, соответственно, снижение шума и вибрации, реализуется при указанных выше параметрах, причем технология изготовления участков подавления шума и вибрации в газопроводе значительно упрощается.