ГАСИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к трубопроводной технике, в частности к устройствам для гашения пульсаций давления в трубопроводах, и может быть использована для предотвращения аварий, связанных с неконтролируемыми динамическими явлениями в виде волн сжатия и разрежения, распространяющимися по трубопроводу.
Известен гаситель пульсаций давления, в корпусе которого установлен сердечник, на наружной поверхности которого выполнена проточная винтовая канавка, сообщающаяся радиальными каналами с внутренним осевым каналом сердечника, в котором установлена полая втулка (см. авторское свидетельство SU №750209, кл. F 16 L 55/02, 23.07.1980).
Однако данный гаситель имеет сравнительно высокое гидравлическое сопротивление и имеет сравнительно большие габариты, что сужает область его использования.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является гаситель пульсаций давления, содержащий установленный на участке магистрального трубопровода перед источником пульсаций давления, например перед задвижкой или насосом, по ходу потока среды в трубопроводе демпфер пульсаций давления (см. авторское свидетельство SU №1681125, кл. F 16 L 55/04, 30.09.1991).
Данный гаситель позволяет использовать закрутку потока для снижения пульсаций давления в трубопроводе. Однако данный гаситель не содержит средств регулировки его работы в зависимости от величины пульсаций давления, что не позволяет регулировать величину гидравлического сопротивления, которое создает данный гаситель при его установке на трубопроводе.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение эффективности работы
гасителя пульсаций давления при снижении гидравлического сопротивления установившегося потока.
Указанный технический результат достигается за счет того, что гаситель пульсаций давления содержит установленный на участке магистрального трубопровода перед источником пульсаций давления, например перед задвижкой или насосом, по ходу потока среды в трубопроводе демпфер пульсаций давления, при этом что гаситель пульсаций давления снабжен регулируемой механической нагрузкой, демпфер пульсаций давления выполнен в виде турбинного колеса, а механическая нагрузка кинематически соединена с турбинным колесом или его валом и электрически - с источником пульсаций давления, причем величина механической нагрузки на турбинном колесе пропорциональна величине создаваемых источником пульсаций импульсов давления.
В ходе проведенного исследования было установлено, что за счет турбулизации потока среды, например путем его закрутки, можно добиться рассеивания пульсаций давлений. Однако важно, чтобы при установившемся потоке, т.е. без пульсаций давления гаситель пульсаций давления не создавал какого-либо значительного гидравлического сопротивления протекающему по трубопроводу потоку среду. Кроме того важно, чтобы переделки трубопровода были минимальными. Поэтому наиболее целесообразно в качестве демпфера колебаний среды использовать турбинное колесо, соединенное с управляемой и регулируемой механической нагрузкой. В качестве такой нагрузки может быть использован электрогенератор, который через фрикционную муфту может быть соединен с турбинным колесом или его валом. Наличие связи регулируемой механической нагрузки с источником возникновения пульсаций давления, например задвижкой на трубопроводе, позволяет при отсутствии пульсаций давления отключать механическую нагрузку, а при возникновении пульсаций давления, например при изменении проходного сечения трубопровода посредством задвижки подключать механическую нагрузку. При этом, чем в большей степени
задвижка оказывает влияние на протекающий поток, а именно, чем в большей степени задвижка перекрывает проходное сечение трубопровода, тем большую нагрузку вращению турбинного колеса создает электрогенератор, а, следовательно, тем большее гидравлическое сопротивление преодолевает возникающая волна пульсаций давления в трубопроводе, чтобы вращать турбинное колесо. Как результат тем больше энергии волны давления сработается на турбинном колесе и, таким образом, рассеивается в потоке среды, который протекает по трубопроводу, а при отсутствии пульсаций давления в трубопроводе поток среды, который протекает по трубопроводу, просто вращает турбинное колесо, на валу которого механическая нагрузка минимальна и, практически, равна нулю.
На чертеже схематически показан гаситель пульсаций давления в трубопроводе.
Гаситель пульсаций давления содержит установленный на участке магистрального трубопровода 1 перед источником 2 пульсаций давления, например перед задвижкой или насосом, по ходу потока среды в трубопроводе 1 демпфер 3 пульсаций давления. Гаситель пульсаций давления снабжен регулируемой механической нагрузкой 4, например электрогенератором, а демпфер 3 пульсаций давления выполнен в виде турбинного колеса. Механическая нагрузка 4 кинематически соединена с турбинным колесом или его валом, и электрически - с источником 2 пульсаций давления, причем величина механической нагрузки на турбинном колесе пропорциональна величине создаваемых источником 2 пульсаций импульсов давления. Связь вала турбинного колеса с валом электрогенератора может быть выполнена с помощью конической зубчатой передачи (на чертеже не показано), при этом в стенке трубопровода 1 выполняется уплотнение для герметизации места вывода вала, посредством которого коническое зубчатое колесо передает вращение электрогенератору. Передачу вращения осуществляют, как правило через фрикционную или магнитную муфту 5, что дает возможность отключать механическую
нагрузку 4 от демпфера 3 в виде турбинного колеса. Связь источника 2 пульсаций давления с механической нагрузкой 4 может быть выполнена в виде системы контактных выключателей или системы датчиков давления, установленных в трубопроводе 1 перед и после источника 2 пульсаций давления, что позволяет подавать электрический сигнал на включение механической нагрузки 4 при изменении режима работы источника 2 пульсаций давления.
Поток среды, например нефти, протекая по трубопроводу 1 вращает демпфера 3 пульсаций давления в виде турбинного колеса. Механическая нагрузка 4 практически равна нулю и не оказывает влияния на установившийся режим течения потока среды в трубопроводе 1. В процессе перекрытия проходного сечения трубопровода 1 задвижкой или при изменении расхода на насосе, который установлен на трубопроводе 1 последние являются источниками 2 пульсаций давления в трубопроводе 1. Поэтому источник 2 пульсаций подает сигнал на создание механической нагрузки вращению потоком среды турбинного колеса демпфера 3. Если в качестве механической нагрузки 4 используется электрогенератор изменение нагрузки будет происходить пропорционально скорости вращения турбинного колеса демпфера 3. Если в качестве механической нагрузки 4 используется набор подпружиненных фрикционных дисков, то чем в большей степени изменяется режим работы источника 2 пульсаций, тем в большей степени сжимаются пружиной фрикционные диски и тем большее энергии необходимо затратить потоку на вращение турбинного колеса. Таким образом, чем выше будет волна давления в трубопроводе 1, тем больше она затратит энергии на вращение турбинного колеса демпфера 3 и тем больше сгладит волну давления созданную источником 2 пульсаций давления.
Настоящая полезная модель может быть использована нефтедобывающей, газодобывающей и других отраслях промышленности, где используются трубопроводы для перекачки по ним различных сред.