Способ защиты трубопроводов криогенных систем от гидравлического удара

,.8 О,Ы 2 ЫХ 8. А 3(Я) Р 16 Ь 55/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1йфь 1 Ь(о ( к,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 542066, кл. Р 16 Ь 55/02, 1977.2. Авторское свидетельство СССР Р 500476, кл. 6 01 Ь 23/26, 1976 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРУБОПРОВОДОВКРИОГЕННЫХ СИСТЕМ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО,УДАРА при срабатывании запирающегоустройства путем торможения потокажидкости с помощью пневматическойподушки заданного объема, о т л ич а ю щ и.й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и надежности защиты, пневматическую подушку формируют в участке трубопровода, примыкающем к запирающему устройству, с помощью излучателя акустических колебаний с интенсивностью,обеспечивающей разрыв сплошностипотока,Изобретение относится к криогенной технике и может найти применениепри разработке устройств защиты трубопроводов криогенных систем от гидравлического удара, возникающего,например при открывании запирающего устройства.Гидравлический удар данного типавозникает в криогенных системахвследствие того, что в закрытых вертикальных и наклонных участках трубопроводов в отсутствие циркуляциииз-эа теплопритоков через элементызапирающего устройства, теплоизоляцию и другие тепловые мосты образуются паровые полости. При открывании запирающего устройства вначале происходит эвакуация паров. Вследза паром приходит в движение жидкость, при этом, если к моменту подхода фронта жидкой Фазы к концевомусечению клапан полностью не откроет-ся, поток жидкости начинает тормозиться, что вызывает гидравлическийудар.Известен способ защиты криогенныхсистем от гидравлического удара присрабатывании запирающего устройства путем уменьшения скорости движения фронта жидкости в направлениизапирающего устройства 1).Эффект снижения скорости дости- З 0гается дополнительным охлаждениемучастка трубопровода между запирающим устройством и уровнем жидкости.Однако в случае повышения теплопритоков в зоне запирающего устройства 35эффективность способа защиты падает.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является способ образования гидравлического удара путем торможения потока жидкости перед препятствием, например, дросселем, спомощью пневматической подушки заданного объема, согласно которомуперед открыванием запирающего устрой ства между ним и уровнем жидкостисоздают пневматическую подушку,объем которой выбирают из такогорасчета, чтобы к моменту подходафронта жидкой Фазы к концевому сечению клапан успевал полностью открываться, что уменьшает либо полностью устраняет гидравлическийудар Г 22Однако создание пневматическойподушки заданного объема в известномспособе требует затрат времени, чтоснижает быстродействие и надежностьспособа, например, при несколькихсрабатываниях запирающего устройства, разделенных малыми промежутками времени.Цель изобретения - повышениебыстродействия и надежности защиты.Цель достигается тем, что согласно способу защиты трубопроводов" 65 криогенных систем от гидравлического удара при срабатывании запирающего устройства путем торможения потока жидкости с помощью пневматической подушки заданного объема, пневматическую подушку Формируют в участке трубопровода, примыкающем к запирающему устройству, с помощью излучателя акустических колебаний с интенсивностью, обеспечивающей разрыв сплошности потока.Формирование пневматической подушки осуществляют одновременно с открыванием запирающего устройства за счет разрывов сплошности жидкости, проходящей мимо источника колебаний. Это уменьшает затраты времени на реализацию способа и обеспечивает своевременное формирование демпфирующей подушки при нескольких срабатываниях запирающего устройства, разделенных малыми промежутками времени, т.е, повышает надежность способа защиты.Формирование демпфирующей подушки в предлагаемом способе с помощью акустических колебаний в отличие от известного способа, в котором демпфирующая подушка формируется перед срабатыванием запирающего устройства путем подачи газа в пространство перед клапаном, является принципиальным отличием, так как первый процесс протекает значительно быстрее, Суть его заключается в том, что с помощью источника колебаний в пространство перед клапаном посылают (например, через стенку трубопровода) ультразвуковую волну конечной амплитуды, такой, чтобы в зонах разрежения волны осуществлялся разрыв сплошности среды. При этом формируется двухфазная демпфирующая подушка (жидкость с мелкими газопаровыми пузырьками), а время формирования составляет доли секунды. Для сравнения в известном способе время формирования составляет порядка нескольких минут.П р и м е р. Осуществлялся предлагаемый способ защиты криогенной системы от гидравлического удара, возникающего при открывании. запирающего устройства, Криогенная система представляла собой вертикальный теплоизолированный отрезок трубопровода длиной 5 м, вставленный нижним концом в криостат, заполненный жидким азотом, Материал трубопровода - сталь Х 18 Н 10 Т, внутренний диаметр 30,25 мм. Емкость напорного сосуда-криостата 100 л, В верхней части трубопровода смонтирован злектропневмоклапан с регулируемым временем срабатывания от 0,05 до 4,0 с. Для реализации предлагаемого способа перед клапаном монтировался источник колебаний1078178 Составитель Т,КолясинскаяРедактор Н.Пушненкова Техред С,МигуноваКорректор А.Повх Заказ 908/30 Тираж 913 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 магнитострикционный излучатель. Для контроля объема пневматической полости, создаваемой предлагаемым способом и, для сравнения, известным способом на трубопроводе был установлен стеклянный уровнемер.Реализация известного способа осуществлялась следующим образом., Напорный сосуд-криостат заполнялся на 50-70 объема. При закрытом запирающем устройстве устанавливалось давление наддува в сосуде в пределах 1-6 атм. При этом между запирающим устройством и фронтом жидкости формировалась паровая полость. Ее размеры регулировались путем подачи или сброса газа через вентиль, смонтированный вблизи запирающего устройства, Затем открывался клапан запирающего устройства. Жидкость устремлялась к концевому сечению вслед за эвакуирующимися парами. С помощью датчика давления ДДИрегистрировалась величина гидроудара. Выбором оптимального размера пневматической полости настраивалась система защиты. Величина гидроудара доводилась до минимальной величины. Время реализации известного способа составляло порядка 1 мин и складывалось из времени формирования демпфирующей подушки заданного размера и собственно срабатывания запирающего устройства. Для сравнения с известным способом осуществлялось открываниезапирающего устройства без предварительной установки объема депфирующей подушки с одновременным включе"кием источника колебаний, т.е. реализовался предлагаемый способ.При всех режимах наддува в диапазоне 1-6 атм наблюдалось гашениеударной волны в сформированной такимобразом пневматической подушке. Приэтом время реализации составляловеличину, практически совпадающуюс временем срабатывания запирающего устройства 0,05-4,0 с.Использование предлагаемого способа защиты криогенных систем отгидроудара обеспечивает повышение быстродействия и надежности защиты в экстремальных условиях, на пример, при нескольких срабатыванияхзащитного устройства разделенныхмалыми промежутками времени, надежную защиту трубопроводов :исте-ки от гидроудара в аварийных ситу ациях, требующих незамедлительноговключения системы защиты беэ предварительной подготовки, снижение величины гидроудара и тем самым повышениянадежности защиты за счет того, чтовеличина гидроудара прямо пропорциональна скорости звука в среде,а в сформированной предлагаемымспособом двухфазной демпфирующейподушке скорость звука меньше, чем вчистом газе.