Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и создание широкодиапазонного ряда трубопроводных всережимных стабилизаторов течения на основе модельной отработки опытно-промышленных образцов

Докладчик: Рогалев Андрей Николаевич

Должность: начальник отдела трансфера технологий, кандидат технических наук

Цель проекта:
Цель настоящей работы – разработка принципиально новых способов борьбы с вибрацией трубопроводов путём защиты их стенок от прямого воздействия динамических нагрузок, вызываемых нестационарным течением сжимаемых и несжимаемых сред. Результатом данного проекта будет являться создание гидродинамических стабилизаторов течения и устройств защиты трубопровода от воздействия гидравлических ударов, которые внесут значительный вклад в практическое решение проблемы повышения надёжности трубопроводных систем, а значит, и промышленных комплексов в целом.

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках работы предлагаются и теоретически обосновываются новые способы борьбы с вибрацией и гидравлическими ударами в сложных трубопроводных системах. В соответствии с ними с использованием методов математического моделирования разрабатываются устройства защиты трубопроводов от динамических нагрузок для широкого диапазона диаметров труб и рабочих давлений. С целью их экспериментального исследования проектируются опытные установки для испытания стабилизаторов течения на сжимаемых и несжимаемых средах, разрабатывается методика исследования и схема измерений. Конечным этапом является создание опытно-промышленных образцов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Необходимость в разрабатываемых в ходе данного проекта устройствах имеется в каждой промышленной отрасли, эксплуатирующей трубопроводные системы, а значит, заинтересованной в повышении их надёжности. Под это определение подходит значительная часть развитых на сегодня промышленных секторов, но наибольшую значимость проводимые разработки имеют для энергетики, так как для неё наиболее характерны разветвлённые гидравлические системы, транспортирующие теплоноситель в пределах электростанции и между электростанцией и потребителем теплоты. Надёжность и бесперебойность работы энергетической отрасли имеет особое значение, так как помимо экономических она включает также социальные и даже стратегические аспекты.
Практическое внедрение разработанных устройств не требует проведения сложных работ и может быть легко осуществлено в рамках профилактических или сезонных проверок оборудования.
Поскольку инженерное решение разрабатываемых стабилизаторов сочетает простоту конструкции, изготовления и монтажа с высокой эффективностью работы, они должны занять широкую нишу на рынке трубопроводной арматуры. В то же время, ввод их в эксплуатацию в секторе теплоснабжения снизит нагрузку на трубопроводы отопления и горячего водоснабжения, что сделает возможным сокращение длительности сезонных ремонтно-профилактических работ и, таким образом, повышение качества жизни населения. Кроме того, результат работы показывает, что механика жидкостей газов как отрасль научного знания позволяет создавать востребованные в промышленности, простые в исполнении и эффективные в работе устройства.

Текущие результаты проекта:
В рамках первого этапа проведён анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и иных документов, относящихся к теме исследования. Так же выполнены патентные исследования.
Выбраны и обоснованы перспективные для исследований направления повышения надёжности трубопроводных систем. В качестве метода защиты от гидравлического удара целесообразно использовать впуск воздуха в поток. Перспективным способом выравнивания профиля с целью борьбы с вибрацией является установка стабилизатора течения, представляющего собой набор удлинённых перфорированных труб либо пластин, продольно обтекаемых потоком. Это решение обеспечит высокую степень равномерности профиля скоростей при низком гидравлическом сопротивлении.
Для экспериментального подтверждения эффективности предложенных устройств разработана эскизная конструкторская документация, на основе которой будет изготовлен экспериментальный стенд для исследования опытного образца стабилизатора течения на сжимаемых рабочих средах. Проведение экспериментальных исследований будет осуществляться на базе разработанной программы и методики проведения экспериментальных исследований.
Проведено численное трехмерное моделирование воздействия разрабатываемых устройств на течение среды в элементах трубопровода, по результатам которого выявлено, что эффективно работающий стабилизатор течения обладает соотношением длины корпуса к диаметру, равным 2:1, отношением проходного сечения к общей площади сечения – 0,83. За стабилизатором получен симметричный профиль скорости степенью однородности более 92%. На основании указанных выше рекомендаций, разработан широкодиапазонный ряд стабилизаторов течения.