Разработка научных основ защиты трубопроводов нефтехимии и нефтепереработки от гидроударов и вибрации Промежуточный этап за 2020г. по теме № 0049-2019-0054 «Разработка научных и прикладных основ обеспечения безопасности динамических объектов

Целью данной исследовательской работы являлось установление возможных механизмов возникновения пульсаций давления в высоковязких (в том числе многофазных) средах при их транспортировке по трубопроводам, а также создание технологий и устройств защиты трубопроводов нефтехимии и нефтепереработки от вибрации и гидроударов. Во введении и в первой главе дается анализ основным механизмам возникновения гидроударов, шума и пульсаций в трубопроводах в различных технологических системах трубопроводов. Работа насосов, клапанной техники и систем управления, ошибки в проектировании, переходные процессы зачастую являются причиной возникновения опасных режимов работы трубопроводов, которые могут приводить к аварийным ситуациям, вплоть до разрушения трубопроводов, арматуры и аппаратов. Во второй главе представлены результаты экспериментальных исследований по возбуждению высокочастотных пульсаций давления и волн в вязких средах Анализ амплитудно-частотных характеристик волновых аппаратов технологического процесса глубокой переработки нефти показал принципиальную возможность возбуждения в вязких (в том числе многофазных) жидкостях волн и пульсаций давления в диапазоне частот вплоть до 15 кГц и амплитудами 8-10 атм., а в режимах автоколебаний и до 80 атм, при рабочем давлении в системе 90 атм. Результаты этих экспериментов могут дать представление о возможной интенсивности гидродинамических процессов в технологических линиях нефтепереработки при нестационарных или переходных режимах работы запорной или регулирующей аппаратуры. Глава 3 и 4 посвящена описанию новых принципов и подходов в области гашения гидроударов, стабилизации пульсаций и снижению шума трубопроводов на основе использования стабилизаторов волновых процессов (СВП). Представлены математические модели распространения гидроударов и волн в трубопроводах при их взаимодействиях с СВП. Разработана методика расчёта стабилизаторов для различных трубопроводных систем. Лабораторные и промышленные испытания СВП показали, что они снижают дискретные составляющие шума на 35-40 дБ, т.е. в 30 – 100 раз, а предельное давление гидроудара на 80%. В главе 5 представлены различные конструктивные варианты стабилизаторов и принципы их работы. По конструктивным признакам стабилизаторы давления подразделяются на следующие классы: пневмостабилизаторы, стабилизаторы с сильфонами и упругими камерами, стабилизаторы с двухфазной средой, многорежимные стабилизаторы. Помимо высокой эффективности гашения гидроударов и шума достоинствами СВП также являются надежность, простота конструкции, низкая стоимость, малые габариты и вес, минимальное гидродинамическое сопротивление и легкость монтажа в трубопровод, без изменения его конструкции. Таким образом, новые разработанные принципы гашения гидроударов, шума и пульсаций давления, а также стабилизаторы волновых процессов, могут лечь в основу создания технологий и высокоэффективных устройств защиты трубопроводов нефтехимии и нефтепереработки от вибрации, шума и гидроударов