WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ГРЕКОВ Дмитрий Михайлович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ ВОДОПОДАЧИ СО

СТАБИЛИЗАТОРАМИ ДАВЛЕНИЯ

Специальность 05.23.16 – Гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2012 2

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства» на кафедре «Насосы и насосные станции»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Бегляров Давид Суренович

Официальные оппоненты: доктор технических наук Картвелишвили Леонид Николаевич кандидат технических наук, доцент Фартуков Василий Александрович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО "Национальный исследовательский университет "МЭИ"

Защита состоится 24 декабря 2012 года в 15.00 на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства» (МГУП) по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова 19, эл. адрес: mailbox@msuee.ru, ауд. 201/1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО Московского государственного университета природообустройства (МГУП) по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова 19.

Автореферат разослан «17» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент И.М. Евдокимова Введение Актуальность проблемы. В мировой практике накоплен большой опыт проектирования и эксплуатации средств защиты от колебательных процессов в трубопроводных системах. Таких как клапаны сброса воды, разрывные мембраны, гидрозатворы-переливы, системы частотного регулирования приводов насосных агрегатов и стабилизаторы давления.

Согласно эксплуатационному опыту, причинами разрушения трубопроводов в 60% случаев являются: гидравлический удар, перепады давления и вибрации, около 25% приходится на коррозионные процессы, 15% - на природные явления и непредвиденные обстоятельства. По данным Минрегионразвития РФ уровень износа коммунальных сетей и оборудования, в среднем, составляет 65%. Только на трубопроводных системах жилищнокоммунального комплекса России происходит 180 аварий на 100 км теплосетей, 70 аварий на 100 км водопроводов и сетей канализации.





Во время переходного процесса, то есть неустановившегося движения жидкости из-за изменения сечения трубопровода, вызванного перекрытием сечения трубопровода или его открытием, остановкой и пуском насосного агрегата и других элементов трубопроводной системы, сбросом давления и т.д., изменяется скорость движения жидкости. В результате этих процессов возникают волны повышенного и пониженного давления.

Гидравлический удар, колебания и пульсации давления, повышенная вибрация трубопроводов многократно повышают скорость внутренних коррозионных процессов, способствуют накоплению усталостных микротрещин в металле, особенно в местах концентрации напряжений, то есть сварные швы, царапины, задиры, заводские дефекты и др. и являются основными факторами возникновения аварийных ситуаций.

Дальнейшее развитие трубопроводных систем предъявляет высокие требования к безопасности эксплуатации и обеспечения надежности их работы, в связи с изношенностью гидромагистралей и недостаточным финансированием работ по их обслуживанию и перекладке. Использование стабилизаторов давления позволяет обеспечить: снижение аварийности трубопроводов и оборудования на 60 – 80 %; продление срока эксплуатации в 1,5 – 2 раза;

сокращение прямых и косвенных затрат на аварийно-восстановительные работы;

снижение эксплуатационных затрат трубопроводных систем. Стабилизаторы давления окупаются в течение первого года работы при гарантийном сроке эксплуатации – от трех до восьми лет.

Целью работы является научное обоснование применения стабилизаторов давления для защиты напорных водоводов от недопустимых колебаний давления при переходных процессах. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

- осуществить анализ основных зависимостей для расчетов нестационарного движения жидкости в напорных трубопроводах, рассмотреть перспективные средства гашения колебаний давления и выделить главное направление исследований;

- проанализировать методы исследования переходных процессов в напорных системах водоподачи;

- усовершенствовать методику расчета переходных процессов в напорных системах водоподачи в случаях, учитывающих действие стабилизаторов давления;

- разработать алгоритм расчета движения жидкости в стабилизаторе давления и реализовать его в компьютерной программе;

- выполнить расчетно-теоретические исследования случаев переходных процессов для напорных трубопроводов при установке на них стабилизаторов давления с использованием усовершенствованной методики расчета;

- осуществить натурные исследования переходных процессов в системах водоподачи при отключении и регулировании насосных агрегатов с учетом действующих систем защиты;

- на основании проведенных расчетно-теоретических и натурных исследований разработать методы расчетного обоснования параметров пневмостабилизаторов с выносными камерами, позволяющие уменьшить амплитуду колебаний давления в системе водоподачи.





Опыт проектирования и эксплуатации напорных систем водоподачи показал, что в отдельные периоды давление в них может превышать рабочее, причем иногда значительно. Поэтому непременным и важнейшим условием повышения надежности работы напорных трубопроводов следует считать создание эффективных средств борьбы с гидравлическим ударом, рациональную их расстановку на водоводах и правильный подбор последних с учетом технических характеристик используемого оборудования.

В настоящее время нет общих методов расчета переходных процессов для напорных трубопроводов с учетом стабилизаторов давления, позволяющих обеспечивать повышение надежности сооружений и снижение затрат на их эксплуатацию.

Вышеизложенным подтверждается актуальность темы настоящей диссертации.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- усовершенствована математическая модель движения жидкости в стабилизаторе давления с выносными камерами для трубопроводных систем;

- установлены зависимости между эффективностью гашения гидравлического удара в системах водоподачи и основными проектными характеристиками стабилизатора давления;

- создана методика расчета переходных процессов, возникающих при аварийных отключениях насосных агрегатов для напорных трубопроводов со стабилизатором давления;

- проведены исследования эффективности стабилизаторов давления по защите напорных водоводов от гидравлических ударов при отключении насосных агрегатов на насосной станции.

Личный вклад автора заключается в усовершенствовании им математической модели и создании алгоритма и программы расчета переходных процессов в напорных системах водоподачи с использованием стабилизаторов давления для гашения гидравлического удара, проведении расчетов на компьютере, разработке рекомендаций по снижению динамических нагрузок на трубопроводы и оборудование.

Практическая ценность работы. Реализация предложенной математической модели в компьютерном программном комплексе позволяет проводить расчеты переходных процессов в напорных водоводах, возникающих при аварийных отключениях насосных агрегатов, с учетом действия стабилизаторов давления для данной конструктивной схемы.

Достоверность результатов исследований обусловлена:

- применением точных теоретических методов анализа и исходных зависимостей, общепринятых в теории исследования переходных процессов;

- использованием современной вычислительной техники;

- большим объемом и достаточной полнотой выполненных расчетнотеоретических исследований, результаты которых подтверждены практическим применением и сопоставлением с экспериментальнымими исследованиями, проведенными в реальных условиях эксплуатации на насосной станции «Сосновка-4», расположенной в п. Троице-Лыково, г. Москва.

Реализация работы. Результаты исследований позволили разработать предложения по защите напорных водоводов от гидравлического удара и в значительной мере исключить аварии от внутрисистемных возмущений, вносимых работой отдельных элементов самой трубопроводной системы, изменением режима водоподачи, срабатыванием запорной арматуры, аварийном отключении подачи электропитания и т.п.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований диссертации докладывались на заседаниях кафедр «Гидравлика» и «Насосы и насосные станции» а также на научно-технических конференциях МГУП в 2010г., 2011г. и 2012г.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии (194 наименования, 16 на иностранных языках), приложения и содержит 153 страниц текста (включая 2 страницы приложения), 42 рисунка и 3 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснованы актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цель и задачи исследований, научная новизна и определена практическая ценность полученных результатов, а так же приведены сведения о структуре и объеме работы.

В первой главе выполнен обзор научных работ, посвященных причинам возникновения переходных процессов в напорных системах с насосными станциями.

Отмечен значительный вклад известных ученых и специалистов в области гидравлики неустановившегося движения жидкости в напорных трубопроводах:

В.М. Алышева, М.М. Андрияшева, Н.В. Арефьева, В.А. Архангельского, Н.Н.

Аршеневского, К.Г. Асатура, В.В. Берлина, В.И. Блохина, В.И. Виссарионова, К.П.

Вишневского, И.П. Гинзбурга, Л.С. Геращенко, А.Г. Джаваршейшвили, В.С.

Дикаревского, Н.Г. Зубковой, Л.Б. Зубова, С.Н. Карамбирова, Н.А. Картвелишвили, Л.Н. Картвелишвили, В.Н. Коваленко, Г.И. Кривченко, Б.Ф. Лямаева, Г.И.

Мелконяна, А.В.Мишуева, М.А. Мосткова, Л.Ф. Мошнина, Г.Л. Небольсина, Л.В.

Полянской, А.Н. Рожкова, А.А. Сурина, Е.Т. Тимофеевой, В.А. Фартукова, И.А.

Чарного и др. За рубежом наиболее значительные работы в области теории гидравлического удара выполнены: Л. Аллиеви, Р. Ангусом, Л. Бержероном, Г.

Еванжелисти, Р. Леви, Д. Пармакином, В. Стритером, Д. Фоксом, X. Христовом, О.

Шнидером и многими другими.

Указывается, что при плановых и аварийных остановках, изменении частоты вращения насосных агрегатов, закрытии запорной арматуры, заполнении трубопроводов водой возникают переходные процессы, которые влияют на повышение давления в напорных системах водоподачи, в результате чего возникает гидравлический удар в трубопроводе. Приведены уравнения, описывающие неустановившееся движение жидкости в напорных трубопроводах при гидравлических и механических переходных процессах. Для решения задач, связанных с неустановившемся движением жидкости, используются различные методы определения, такие как графический, метод сеток и метод характеристик, для реализации которых применяется компьютер.

В данной работе предлагается численный метод решения уравнений на равномерной расчетной сетке с постоянными шагами. Согласно принятой схеме (рисунок 1), значения напоров и скоростей в точке Р(i,j) на j-ом временном слое и i-ой точке трубопровода определяются как результат взаимодействия прямой и обратной характеристик, выходящих из точек R и S.

Дифференциальные уравнения заменяются их разностными аналогами первого порядка точности на прямой и обратной характеристиках:

Решая совместно уравнения (1), нами были получены формулы для определения значений напоров и скоростей в точке Р(i,j):

Hi, j Hi1, j1 Hi1, j1 vi1, j1 vi1, j vi, j Hi1, j1 Hi1, j1 vi1, j1 vi1, j Рассмотрен вопрос об определении скорости распространения волн в зависимости от транспортируемой по трубопроводу жидкости, материала труб соотношения между толщиной стенки и диаметром.

С методической точки зрения наиболее строгими и, наиболее точно отражающими физическую сущность процесса, являются формулы по определению скорости распространения волны гидравлического удара, основанные на рассмотрении изменения массы гидросмеси в элементарном отсеке трубопровода.

Во второй главе рассматриваются мероприятия, направленные на предотвращение повышения давления в напорных коммуникациях насосных станций.

Для защиты от недопустимого повышения давления в трубопроводах напорной системы применяются различные средства защиты: воздушногидравлические колпаки, воздушно-гидравлические колонны, упругие демпферы, вантузы для впуска и защемления воздуха, разрывные мембраны и т. д. Однако универсальных средств защиты для различных напорных систем и для всех случаев переходных процессов нет. При выборе средств, обеспечивающих снижение в необходимых пределах давления при переходных процессах, необходимо руководствоваться, прежде всего, тем, чтобы принимаемые средства были надежными, простыми и дешевыми.

Стабилизаторы давления являются одним из современных средств гашения волновых процессов в трубопроводных системах. Они позволяют, значительно снизить амплитуду пульсации давления, повысить надежность трубопроводов и защитить от разрушений силовые установки и запорную арматуру.

Отличительной особенностью стабилизаторов колебаний давления является то, что они не изменяют форму трубопровода и имеют малое гидравлическое сопротивление. Стабилизаторы давления можно разделить на две группы: с пассивными элементами и с активными элементами, для функционирования которых нужен внешний источник энергии. Работа стабилизатора давления и его эффективность зависят от его параметров и проектных характеристик. В разделе приведен обзор формул для определения рабочих параметров стабилизаторов давления.

В третьей главе, в соответствии с поставленными задачами исследований, приведены результаты разработки методики расчета движения свободной жидкости в стабилизаторе давления с выносными камерами.

Конструктивно, пневмостабилизатор состоит из жидкостной и газовой полостей, разделенных упругой мембраной или иным упругим элементом.

Конструкция стабилизатора представлена на рисунке 2 и принята в качестве расчетной схемы.

В исходном состоянии в газовой камере создается давление уравновешивающее давление в трубопроводе, и разделительные элементы находятся в положении, принятом в качестве начального x1 0. Процессы сжатия–расширения воздуха в газовой полости считаются изотермическими, следовательно, состояние воздуха определяется уравнением:

где p 0 - давление в начальный момент времени; Sр – площадь поверхности разделительного элемента, равная площади поперечного сечения газовой полости;

– длина газовой камеры.

Как только давление в трубопроводе повышается, в жидкостную камеру поступает количество воды, смещающее уже имеющийся объем воды на x 2, а разделительные элементы на величину x1 (рисунок 1).

После сжатия объем газовой полости станет равным:

Газ сжимается изотермически, поэтому, с учетом (3) имеем:

Отсюда давление сжатия газовой полости может быть представлено как Тогда упругая сила, с которой газ в полости стремится вернуть разделительный элемент с жесткостью C2 в положение равновесия, будет равна C1 p 0 S p, является константой состояния воздуха в газовой полости.

Движение жидкости через перфорационные отверстия сопровождается диссипацией кинетической энергии, и жидкость будет испытывать сопротивление своему движению.

Если отверстие одно, то сила сопротивления Fпер вычисляется по формуле где – коэффициент гидравлического сопротивления;

жидкости через перфорационные отверстия; – средняя скорость течения отверстий.

Кроме того, роль диссипативного элемента играет также и патрубок, который соединяет две части жидкостной полости. Сила гидравлического сопротивления патрубка Fпат nпат s пат пат vпат.

В качестве допущения было принято, что в результате оттока и притока жидкости через перфорационные отверстия смещения разделительных элементов относительно начального равновесного положения будет незначительным.

Следовательно, можно было пренебречь изменением массы жидкости в жидкостной полости и принять, что масса жидкости является величиной постоянной. Процесс сжатия и расширения в газовой полости был принят изотермическим.

Тогда, в соответствии с принципом Д`Аламбера уравнение движения жидкости в жидкостной полости приняло вид:

x 2 – смещение массы жидкости от положения равновесия; m – масса жидкости в жидкостной полости.

Подставив в (8) выражения для Fупр и Fпер приведем уравнение движения жидкости к виду:

m 2 sперпер vпер nпат s пат пат vпат nгп C2 1 x1 0. (10) За время t через перфорационные отверстия протечет объем жидкости, равный:

где R – радиус трубопровода; L – длина стабилизатора.

Применительно к патрубку равенство (8) примет вид где пат и vпат – площадь поперечного сечения патрубка и средняя по сечению скорость движения жидкости по патрубку.

Подставив (9) и (11) в (8), и учитывая знак первой производной (скорости движения) во втором члене было получено уравнение в виде:

Объем жидкости, перетекший из трубопровода в стабилизатор, далее перетекает через патрубок в ту часть жидкостной полости, которая примыкает к разделительным элементам и смещает их. Из условия сохранения массы имеем:

Подставив (17) в (15) и поделив (15) на m, мы получили уравнение движения жидкости в стабилизаторе Из расчетной схемы стабилизатора (рисунок 2) следует Следовательно, величина Допустим, что смещение жидкости в стабилизаторе достаточно мало, т.е.

Тогда уравнение (18) станет линейным, допускающим точное решение Введем обозначения:

Решение уравнения (21) зависит от дискриминанта Если дискриминант отрицателен то решение примет вид Константы А и В определяются из начальных условий.

Из (23) следует, что колебания жидкости в стабилизаторе будут затухающими, т.е. стабилизатор будет гасить возникающие в трубопроводе вибрации. Запишем (21) полностью Из неравенства следует условие колебательного движения жидкости в жидкостной камере Если дискриминант равен нулю, то решение примет вид Для начальных условий типа (24) постоянные А и В примут значения:

Условие апериодического затухающего движения в жидкостной камере имеет вид:

затухающего движения имеет вид:

Уравнение (18) представляет собой нелинейную модель стабилизатора. Его аналитическое решение можно получить численными методами, не прибегая к линеаризации. На интервале t 0; tкон введем разностную сетку с постоянным шагом t. Положим x2=x и заменим первую и вторую производные их разностными аналогами Аналоги первой и второй производных имеют первый и второй порядок точности, соответственно.

Подставив (31) в (18), получили явное разностное уравнение первого порядка точности для определения x j 1 на шаге j+1 по времени Пусть на жидкость в стабилизаторе со стороны трубопровода действует сила P(t), зависящая от времени. Тогда вместо (18) уравнение движения жидкости в стабилизаторе примет вид:

На той же самой разностной сетке получим x0 x1 гп x10.

где - отношение площади боковой поверхности перфорированного участка трубы к площади поверхности разделительного элемента Нами был проведен расчет свободного движения жидкости в стабилизаторе.

Расчеты показали, что линейная модель существенно занижает время загасания колебаний. Очевидно, что это было связано с выбором средней скорости. На частоту колебаний линеаризация уравнения движения жидкости заметного влияния не оказывает, так как в течение всего времени расчета выполнялось условие пневмостабилизатора осуществлялся путем совместного решения уравнений (1) и (18). Сам пневмостабилизатор помещался в узел расчетной сетки. Так как объемы пневмостабилизаторе, то инерционным членом в (1) можно пренебречь. Расчетная схема совместной работы трубопровода и пневмостабилизатора приведена на рисунке 3.

Пневмостабилизатор помещен в узел i. Таким образом, узел i можно представить как соединение, состоящее из трех ветвей. Первая ветвь – участок (ii) трубопровода; вторая ветвь – участок (i, i+1) трубопровода; третья ветвь – пневмостабилизатор. В соединении напор должен быть одинаковым для всех трех ветвей. Кроме того, должно выполняться уравнение неразрывности, которое в данном случае примет вид:

1, 2, 3 площади сечений первой, второй и третьей ветвей;

v1, v2, v3 скорости течения воды в первой, второй и третьей ветвях в конце интервала скорость течения воды через перфорационную поверхность.

Обычно, скорость (или расход), направленная к соединению, считается положительной, а от соединения – отрицательной.

Величина v1 определяется по прямой характеристике (1) Величина v2 определяется по обратной характеристике (1) Величина v3 определяется по следующей характеристике:

газовой полости), то жидкость втекает в соединение, и величину v3 в (35) надо брать со знаком плюс. Величины v1 и v2 в (35) следует брать со знаком минус.

В практических расчетах в (35) можно перейти к положительным значениям расходов (скоростей), если принять, что для соединения, состоящего из трех ветвей, наибольшее по абсолютной величине значение расхода в любой ветви, равно сумме абсолютных величин расходов в двух других ветвях.

Подставив величины v1, v2 и v3 в (35) получим нелинейное уравнение относительно Нij. Уравнение решается приближенно, методом последовательных приближений. Значения v1 и v2 определяются путем подстановки Нij в (36) и (37).

Тем самым находятся граничные значения напора и скоростей в узле установки пневмостабилизатора, необходимые для расчета переходных гидравлических процессов в напорном трубопроводе с учетом пневмостабилизатора.

t через перфорационные отверстия протечет объем жидкости, w Sперv3t. За это же время разделительные поверхности, равный перемещаясь, сформируют суммарный объем w nгп Sр x1.

Тогда смещение разделительной поверхности в каждой газовой полости может быть определено по формуле На следующем шаге по времени упругая сила сжатого воздуха в газовой полости будет рассчитываться по новому значению смещения разделительной поверхности в газовых полостях.

В качестве примера в диссертации был рассмотрен переходный процесс, возникающий при отключении электричества в системе подачи воды в напорном трубопроводе, состоящем из насосного агрегата, оборудованного обратным клапаном и пневмостабилизатором, помещенным в первый узел расчетной схемы (рисунок 3). Для расчетов использовалось полученное уравнение для определения Н1j:

Для проведения расчетов по изложенной методике была разработана компьютерная программа. Блок-схема алгоритма приведена на рисунке 4. В качестве языка программирования был использован язык программирования высокого уровня Delphi 7. Результаты расчетов в виде графиков давления в узле установки пневмостабилизатора приведены на рисунке 5. На этом же рисунке приведены результаты экспериментальных исследований совместной работы системы водоподачи и пневмостабилизатора.

Расчеты показали, что пневмостабилизатор является эффективным средством гашения колебаний давления при переходных процессах, возникающих в напорном трубопроводе при отключении электроэнергии. В данном случае применение пневмостабилизатора позволило уменьшить амплитуду колебания давления в напорном трубопроводе, примерно, в 1,5–2 раза.

В четвертой главе представлены результаты проведенных автором натурных исследований характера протекания переходных процессов в насосных станциях.

Натурные исследования позволяют лучше всего проверить практическую приемлемость проводимых на напорных системах усовершенствований для обеспечения надежности и эффективности их работы и судить о достоверности результатов, полученных путем проведения расчетов. В задачи натурных исследований входило: установить характер протекания переходных процессов в насосной станции; выявить влияние стабилизатора давления на протекание переходных процессов в напорных коммуникациях; определить эффективность стабилизатора давления как средства борьбы с пульсациями давления и гидравлическим ударом.

Выбор объекта натурных исследований проводился с учетом наиболее полной укомплектованности насосной станции необходимым оборудованием и трубопроводной арматурой. На основании этого была выбрана гидросистема насосной станции «Сосновка-4», расположенная в п. Троице-Лыково, г. Москва.

Исследуемая система была оборудована двумя сетевыми насосами типа BL 80/170-30/2, из которых одновременно работал один насос. Давление в напорном коллекторе 0,45 – 0,55 МПа. Схема расположения насосных агрегатов и основных водоводов насосной станции представлена на рисунке 6.

Инфраструктура гидросистемы станции была спроектирована по закольцованной схеме и включала насосную группу и оборудование трубной обвязки контура системы водоснабжения с диаметрами трубопроводов от 57 мм до 159 мм. Характеристики системы водоснабжения: два магистральных трубопровода диаметром – 159 мм, разветвленные на три направления на выходе из станции; перепад высот – не более 25 м; протяженность трубопровода – 3000 м; количество одновременно работающих насосов – 1; рабочее давление – 0,5 МПа; максимальный расход – 170 м3/час.

Исследования проводились с использованием современных методик замеров. В главе приводятся технические характеристики использованной измерительной аппаратуры и оборудования. Комплекс состоял из: 8-канального переносного анализатора спектра А17-U8 производства ООО «Электронные технологии и метрологические системы – 3ЭТ» СКБ ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических измерений»

(ВНИИФТИ); датчиков избыточного давления 1503 производства фирмы РСВ (США).

Выполненная оценка точности измерения показала, что величины находятся в приемлемом диапазоне: 3,1% …13,3%, это позволяет говорить о достоверности результатов. На рисунке 5 показаны кривые изменения давления в напорной линии при аварийном отключениии насоса 1. Видно, что при отсутствии средств защиты на насосной станции происходил гидравлический удар с амплитудой 0, МПа.

Выполненные нами эксперименты показали, что установка стабилизаторов давления (рисунок 7) позволила снизить амплитуды колебаний давления: в системе водоподачи в 2,1-2,2 раза.

На рисунке 5 приводятся результаты расчетов, выполненых с использованием методики разработанной автором и их сопоставление с результатами экспериментов, отклонение составляет 5%.

1. Выполненный анализ изученных автором научных материалов показал, что переходные процессы в системах водоподачи насосных станций могут сопровождаться существенными отклонениями параметров от значений, соответствующих рабочим режимам, что, в особенности, относится к давлению в трубопроводах и насосах. Значительное изменение этих параметров приводило к нарушению нормального режима эксплуатации напорных систем, преждевременному выходу из строя их отдельных элементов, а иногда и авариям.

Анализ отечественного применения средств защиты от гидравлического удара, показывал, что эта проблема не решена окончательно и требует своего дальнейшего рассмотрения. В работе показано, что одним из современных средств гашения волновых процессов в трубопроводных системах являются стабилизаторы давления.

Рассмотренные автором материалы позволили обобщить опыт эксплуатации стабилизаторов давления и судить о возможности выбора и использования различных конструкций для напорных систем водоподачи насосных станций с различными параметрами.

2. В соответствии с поставленными задачами исследований была разработана методика, учитывающая все основные факторы, влияющие на переходные процессы при установке стабилизаторов давления с выносными камерами.

Получено уравнение движения жидкости (18) в стабилизаторе давления с выносными камерами.

3. Для проведения расчетов по изложенной методике была разработана компьютерная программа.

Движение жидкости в стабилизаторе следует рассчитывать по нелинейной модели, так как линейная модель, которую используют во многих случаях, может дать неверные результаты (занижает время затухания колебаний).

Граничные значения напора и скоростей в узле установки пневмостабилизаторов, необходимые для расчета переходных гидравлических процессов в напорном трубопроводе с учетом данных средств защиты, могут быть определены по зависимостям, предложенным автором диссертации (36, 37, 38, 40).

4. Натурные исследования на гидросистеме насосной станции «Сосновка-4»

в районе п. Троице-Лыково г. Москва показали, что при отсутствии на напорном трубопроводе насосной станции средств противоаварийной защиты происходит гидравлический удар, приводящий к скачку давления в диапазоне от 0,32 до 0, МПа, что, при определенных условиях, может привести к порывам и разрушениям участков трубопровода.

Натурные эксперименты показали, что установка стабилизаторов давления позволила снизить амплитуды колебаний давления в системе водоподачи в 2,1-2, раза и привести к более быстрому затуханию волновых процессов за счет изменения знакопеременных ударных нагрузок на более плавные, растянутые во времени. В качестве средства защиты на насосной станции был выбран отечественный стабилизатор давления СДТ 16-150, поскольку данная модель стоит меньше своих западных аналогов и работает автономно без внеших источников энергии.

5. Проведенными автором расчетными и экспериментальными исследованиями было установлено, что пневмостабилизатор является эффективным средством гашения колебаний давления при переходных процессах, возникающих в напорном трубопроводе при отключении электроэнергии.

Применение пневмостабилизатора позволило уменьшить амплитуду колебания давления в напорном трубопроводе в 2,2 раза.

С установкой в контур гидросистемы стабилизатора давления происходит снижение амплитуды пульсации с 0,05 МПа до 0,03 МПа и сглаживание даже сравнительно небольших скачков давления на переходных режимах.

6. Сопоставление расчетных экспериментальных данных с результатами натурных исследований дало удовлетворительный результат, это позволило автору сделать вывод о возможности практической применимости предлагаемого метода расчета.

Форма представления результатов расчета (рисунок 5) дала возможность оценить колебания параметров переходных процессов и проверить правильность времени переходного процесса принятого для расчета.

Разработанная математическая модель для расчетов волновых процессов, позволяет аналитически определить параметры гидроудара, повысить безопасность систем водоподачи, продлить срок службы и обеспечить плановопредупредительную работу по замене изношенных трубопроводов и оборудования.

Таким образом в диссертационной работе решен комплекс вопросов по усовершенствованию методов расчета переходных процессов с учетом влияния на них стабилизаторов давления.

Результаты диссертационной работы нашли свое практическое применение в следующих организациях: Федеральная Служба Охраны Российской Федерации, ИООО «Зарубежэнергопроект-Минск».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Греков Д.М. Применение стабилизаторов давления для защиты напорных водоводов от гидравлического удара [Текст] / Д.М. Греков / Безопастность гидротехнических сооружений: Материалы Международной научной конференции / Социально-экономические и экологические проблемы сельского и водного хозяйства. – М. 2010. – с. 83-92.

2. Греков Д.М. Расчет движения жидкости в стабилизаторе давления [Текст] / Д.М. Греков / Природообустройство. – 2012. – № 1 – с. 68-72.

3. Греков Д.М. Моделирование движения жидкости в стабилизаторе давления с выносными камерами [Текст] / Д.С. Бегляров, Д.М. Греков / Природообустройство. – 2012. – № 5 – с. 63-66.

4. Греков Д.М. Экспериментальные исследования переходных процессов на насосной станции Троице-Лыково [Текст] / Д.С. Бегляров, Д.М. Греков, М.И.

Егоров / Мелиорация и водное хозяйство. – 2012. –№ 3. – с. 10-12.

Рисунок 1 - Схема определения параметров переходных процессов методом характеристик Рисунок 2 – Расчетная схема стабилизатор с выносными камерами:

1 – корпус стабилизатора; 2 – перфорированный трубопровод;

3 – жидкостная полость; 4 – газовые полости; 5 – разделительные элементы; 6 – патрубок; l – длина воздушной камеры в начальный момент времени; х1– смещение разделительного элемента; х2– смещение жидкости в жидкостной камере Рисунок 4 - Блок–схема программы расчета переходных процессов Рисунок 5 – Сопоставление расчетных данных с результатами натурных исследований:

график результатов расчетов давления без пневмостабилизатора;

кривая изменения давления на напорном трубопроводе при аварийном отключении насоса 1 без установки стабилизатора;

пневмостабилизатором;

кривая изменения давления на напорном трубопроводе при аварийном отключении насоса 1 при установленных стабелизаторах.

Рисунок 6 - Схема основных элементов станции с установленными стабилизаторами давления СДТ 16-150 и местами установки датчиков давления для проведения исследований Условные обозначения:

Вентиль (клапан) запорный проходной; клапан обратный проходной;

насос циркуляционный марки BL 80/170-30/2; манометр (место установки датчика давления); фильтр-грязевик с магнитной ловушкой; теплообменник.

Рисунок 7 - Стабилизаторы давления СДТ 16- Московский государственный университет природообустройства (МГУП)

 
Похожие работы:

«БОЛЕЕВ АЛЕКСАНДР АНДРЕЕВИЧ ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАСТАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОГОЛОВКА ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ 05.23.04 Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград 2013 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волгоградский государственный...»

«ХАМЗИН САБИТ КУРАШ-УЛЫ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (УЧЕБНИК ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО) 05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства Автореферат диссертации в виде учебника на соискание ученой степени доктора технических наук Омск-2001 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Постоянное совершенствование организационно-технологических решений в строительстве, определяемое...»

«Форопонов Кирилл Сергеевич ПРЕССОВАННЫЙ КИРПИЧ НА ОСНОВЕ МЯГКОГО МЕЛА И МЕЛОПОДОБНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ростов - на - Дону 2010 Работа выполнена в ГОУ ВПО Ростовский государственный строительный университет Научный руководитель : кандидат технических наук, профессор ТКАЧЕНКО ГЕННАДИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ Официальные оппоненты : доктор...»

«Багин Андрей Владимирович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕДОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ИЗ ГАБИОНОВ Специальность 05.23.07 – Гидротехническое строительство АВТОРЕФЕРАТ Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет природообустройства (ФГБОУ ВПО МГУП) на кафедре...»

«Покка Екатерина Владимировна Принципы архитектурно-пространственного формирования многофункциональных пешеходных мостов Специальность 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2014 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФГБОУ ВПО КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель Агишева Инга Назимовна кандидат...»

«УНАЙБАЕВ Булат Булатович Совершенствование конструкции и технологии устройства свай в засоленных пылевато -глинистых лессовых просадочных грунтах 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения 05.23.08 - Технология и организация строительства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Республика Казахстан Астана 2010 Работа выполнена в: Екибастузском инженерно-техническом институте...»

«Экономов Илья Сергеевич ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАЛОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ОБЪЕКТОВ НА ВОДЕ Специальность 05.23.21 – Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва 2010 1 Диссертация выполнена в Московском архитектурном институте (государственной академии) на кафедре Основы архитектурного проектирования Научный...»

«ПЕРУНОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ ВЫБОР ЭФФЕКТИВНОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО МЕТОДА ИСПЫТАНИЙ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РЕСТАВРАЦИИ КИРПИЧНЫХ ИСТОРИЧЕСКИХ ЗДАНИЙ Специальность: 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА РАБОТЫ Актуальность работы. В практике современного строительства работы, связанные с реконструкцией и реставрацией зданий, приобретают...»

«Гыбина Майя Михайловна ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ИТАЛЬЯНСКОГО ФУТУРИЗМА Специальность 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва, 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский архитектурный институт (государственная академия) на кафедре Советская и современная зарубежная...»

«САЛЛ МАГАТТЕ МЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ ДОРОЖНЫЕ БЕТОНЫ С КОМПЛЕКСНОЙ МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКОЙ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ СУХОГО И ЖАРКОГО КЛИМАТА Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ростов - на – Дону 2009 2 Работа выполнена на кафедре технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ростовский...»

«ОНИЩЕНКО Сергей Владимирович АВТОНОМНЫЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ УСАДЕБНОГО ТИПА Специальность 05.23.01 Строительные конструкции, здания и сооружения. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2009г. 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кубанский государственный технологический университет. Научный руководитель : кандидат технических наук, доцент Иванченко...»

«ЧЕРКЕЗОВ Роман Игоревич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ ДВИЖЕНИЯ ВОДЫ В РУСЛАХ РЕК Специальность: 05.23.16 – Гидравлика и инженерная гидрология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва, 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет природообустройства (ФГБОУ ВПО МГУП)...»

«Сулейман Ахмад Мохамед Совершенствование конструкций и условий эксплуатации водосбросных грунтовых плотин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность – 05.23.07 – Гидротехническое строительство Москва, 2011 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный университет природообустройства. Научный руководитель Доктор технических наук, профессор заслуженный деятель науки РФ Румянцев Игорь Семнович Официальные оппоненты :...»

«Балабанова Юлия Петровна АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГОРОДСКИХ САДОВ КАЗАНИ кон. XVIII – нач. XX ВЕКА 05.23.20 – Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Нижний Новгород – 2013 РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ГОУ ВПО КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Научный руководитель Фазлеев Марат Шигабатдинович кандидат архитектуры,...»

«МОСКАЛЕВ Михаил Борисович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПЛИТНО-СТРУКТУРНЫХ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Специальность 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт–Петербург 2011 Работа выполнена на кафедре конструкций из дерева и пластмасс ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет доктор технических наук, профессор Научный руководитель : Михайлов Борис...»

«Гончарова Маргарита Александровна СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИТОВ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ МАЛОИСПОЛЬЗУЕМЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ Специальность 05.23.05 – Строительные материалы и изделия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Воронеж – 2012 Работа выполнена в ФГБОУВПО Липецкий государственный технический университет и ФГБОУВПО Воронежский государственный архитектурностроительный университет...»

«САЛАХУТДИНОВ МАРАТ АЙДАРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ СТАЛЬНЫХ КАРКАСОВ ОДНОЭТАЖНЫХ МНОГОПРОЛЕТНЫХ ЛЕГКИХ ЗДАНИЙ 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Казанский государственный архитектурно-строительный университет. Научный...»

«Малкин Михаил Михайлович ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАФИКОВ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧИХ В КАЛЕНДАРНЫХ ПЛАНАХ МЕТОДОМ ВАРИАЦИИ РЕСУРСНЫХ ПРОФИЛЕЙ Специальность 05.23.08 – Технология и организация строительства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Работа выполнена на кафедре экспертизы и управления недвижимостью ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строитель Актуальность темы. Как известно...»

«ВОСТРОВ ВЛАДИМИР КУЗЬМИЧ ПРОЧНОСТЬ, ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И КОНСТРУКТИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ НА БАЗЕ РАЗВИТИЯ ЛИНЕЙНОЙ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ Специальность 05.23.01 – Строительные конструкции, здания и сооружения Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2009 2 Работа выполнена в Центральном ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательском и проектном институте строительных металлоконструкций им. Н.П....»

«Гридюшко Анна Дмитриевна БИОМИМЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ В АРХИТЕКТУРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ 05.23.21 - Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры Москва – 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский архитектурный институт (государственная академия) на кафедре Архитектура промышленных зданий Научный руководитель :...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.