Устройство для моделирования системы трубопроводов

3ОПИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 268757 Сова Соеетскик Соцналнстическик РеспубликЗависимое от авт. свидетельства ЛЪ л 42 ттт 1, 748 1.1968 ( 1290389/1 Заявлсцо исоединением заявки Ъ 1 ЧП 1 6 0 ПриоритетОпубликовано 10.1 К 1970. Бюллегень М 14Дата опубликования оиисанця 21 Л 111.1970 Комитет оо добретений и ори Сосете МинистраСССР еламткрытий К 681.335,8(088.8 Авторы1 зобретецит Бейдер 1 чан иацов и аявитель ЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМТРУБОПРОВОДОВ ТРОЙСТВО спада( 1 ОДСЛЦ СКИК и кис сстиос ИЧСМ В течение гззз давлеиия, ируощсго ис е псрсиадзк дзв5 лицсйцому рсз сопротивл(цис ту жс точку чс ца обмотка вт Л 101 10 ЪстройстВО позволяст и ьившееся и псустзцовившс системе трубопроводов с ис вык цасздков с докритичсс ми скоростями. Устройство15 вает возможность исследов перекодс от турбулсцтцого наоборот) течению ца отде зопровода. следовать устзцоеся течения газа и течепием цз сопло (имп и критичес(и- также обеспечицця процессов при к лзмицарцому (11 1 ьиык чзстка:( гзфиг. 1 дац типовой э газовой сети; ца фигтипового элемента й сети; цз фиг. 3 по ного раскода через еиздз давлсция и с ость сопротивления а соплового цасздк чемецт сложцои си- . 2 - электрическийсложной системы казана зависимость соцловой насадок оответствующая ззт( электрического 1 от силы тока 1. 20 Настемыаналоггазовосекуцд25 от первисимацало ДЛЯ эл емецИзобретсцис отцосится к обласп электрического сОделироьаци 1.Известно устройство для моделирования с 1- стемы трубопроводов, содержащее резисторы, 1(оцдсисаторы, ии;ц ктиВцости и рслс.Из-за сравцПсльио большой ицсрциоииост: иелицсйиы( резисторов-аналогов гидравлических соиротивлсции с ПОмоиью эт,1.; 1 стэоСтв нельзя моделировать быстпоизмеияющцсся процессы. Нсвоза 02 ктО моделирОВать также выдув газа через одно илп несколько сопел, за исключением случаев критической (звуковой) скорости Стечеш я.Предложеццое устройство от известиык огличается тем, что в цсм последовательно соедииеццые цслшшйцый резистор, моделирую щий гидравлическое сопрот:влеиие участка трубопровода ири турбулентном двцжешш газа, и контакт реле включены параллельцо-последовательно соединенным целциеиоку ре. зистору, моделирующему гидравлическое сопротивлсиие ирп ламинарном течеши гсзз, и второму контакту реле, причем обмотка первого реле подключена к точке соедиисиия иидуктивиости, моделирующей 1 и 1 ериоипые свойстВа Газа, и коидеисаторз, кОделиру 10 цСГО сжимаемость газа, а цепочка, модслирт Ощзя соплову 1 о цасздку, выполнена в виде параллельно соедииеицык с помощью контактов второго реле двук резисторов, моделирующик исри свср(критшсеки:( пер слицсйиого резистора, ец,.с газа при докрит зсция гззз, и подключен стор у, м одел и р ующем у к участка газопровода, пр рсз сксму срВисиия под орого реле. римера ца фцг,приведен типово" сложной системы газовой сети. Оц со55 3стоит цз участка магистрального газопровода 1, различных местных сопротцвлешй 2 (внезапные сужения ц расширения, дцффузоры, поворотные колена, расходомеры, регулцровочпые задвижки, краны и т. д.), ответьлений 3 от магцстральцого трубопровода, которые в свою очередь могут быть разбиты ца отдельные участки, и сопловых цасадков 1.Предлагаемое устройство собирается; з соответствующим образом соед)шенных электрических ацалОГОВ элементОВ сложцо Газовой сети. В общем случае такой электрПческпй аналог элемента газовой сети состоит цз следующих основных узлов (см. фиг. 2): нелинейных резисторов ) и б, меняющих свои значения в зависимости от тока, протекающего через цих Я=И" ), ц моделцруощцх гцдра- лическое сопротивление рассматриваемогочастка магистре.1 ы 10 О тр уООпрОВОда црц турбулентном и ламинарном течеццях; нелинейного резистора 7, также зависящего от тока, протекающего через него и моделирующего местное соцротиьлецис ца рассматриваемом участке газопровода; цдукПвцостц 8, моделируошей инерццо 1 яые свойства газа. и конденсатора 9, моделирующего сжц)1 аемость воздуха. Соответственно, резисторы 10 - 12, индуктивность 13 и коцдсцсатор 11 моделируют ацалогичць;е параметры ответвления газопровода 3.В точках 15 и 10 осуществляется замер силы тока. Реле 17 в зависимости от величины этого тока подключает резисторы 5, 10 или б, 11 с помощью контактов 18 и 19.Электрический аналог сопловых цасадков 1 (фиг. 1) состоит из нелицейцого резистора 20 (фиг. 2), моделирующего истечение прц докрцтических перепадах давления, и резисторов 2 и 22, моделирующих истечение прц сверхкритических перепадах давления. Подключение этих резисторов к электрической схеме осуществляется с помощью контактов 23, 24 второго реле 25, Прц этом сопротивления Лг и Ргг резисторов 21 и 22 подбираются так, чтобы в точке 2 б можно было замерять напряжение, соответствующее давлению ца срезе сопла при звуковой скорости истечения где й= -- показатель адпабаты,Реле 25, производящее это переключеше, получает сигнал от схемы сравнения 27. Схема сравнивает напряжение в точке 28, соответствуюцее давлению перед соплом, и напряжение в точке 29, которое всегда соответствует критическому перепаду давления Р+ 099 ГЙ + 1)сВцом дл 51 в)здРот н 199 , 2 / ха 1,8). 11 ацряжсшето ке 30 соответствует даВлеццО Окр 5)каоц 1 ец сре,ы. К 1 Очке 31 подво,цггся цацряжснце, соотгстстиующее даьленТ)и и ю в да ц цо х участке г а зо во и сети . То ч к5 2 5 цмсст П 9 Пр 5)Кение, равное нулю,Для цсследовация течсш 1 я в сложной системс газопроводов собирается цз типовх элементов (фцг, 2) ее электрическая схема, 1-1 ацряжецце, подводцмое к начальной точке 31 10 первого элемента. соответствует давлению газа ца входе в трубопровод. За счет разности цацря)кения между этим напря)кеццем ц панцряжеццем, соответствующим окру)каОщец сре с (точка 30 и ей подобные в другх т;по вых эгемсггах) цо цецц 31 - 28 - 30 протекаетток, соответствуюцш 1 секуцдцому расходу г- за црц установившемся течении. П р ц новы шеш 1 ц силь: тока 1 в точках 15 и 20 1 б до величццы, соответствующей достижениюкритического ясла Рейноль 1 са Ее,р -- 2300, срабатывает первое реле 17, выкгцочая с чомощю своего 0)птакта 18 резисторы б11, ц ВКЛ 09 аЕТ С ПОМ 01 цЫО КОПТакта 19 рЕЗПСТОрЫ 25 5, 10. Па мере увеличения напряжения (давлецця) в точках 31 (цлц умецьшешгя напря.жецця в точке 30 - давление в окружающей среде) увеличивается сила протекающего тока, а следовательно, ц скорость истечения пз З 0 сопловых цасадков. При достижении в точке 28 напряжения, соответствующего критиче 199 1+ 1 1скот церецад 5 давгСцця35равному для воздуха 1,86, скорость истечения достигает звуковой, В этот момент схема сравнения 27, к которой для сравнения все время подается величина напряжения в точке 29, со ответствуощая критическому перепаду давлеио, 7+1 -ция - =), срабатывает и выдаетбезо 1, 2 ) 45 сигнал на второе реле 25, которое отключаетсвоим коптактом 23 резистор 20 и включает своим копгактом 24 резисторы 21 ц 22, В этом случае уменьшение давления в окружающей среде (электрический аналог - напря)кение в 50 точке,30) уже це влияет ца расход газа 6,(силу тока 1). Ток течет по цепи 31 - 28 - 32, и в системе моделируется истечение со звуковой СКОРОСТЫО ПРЦ СВЕРХКРЦТПЧССКПХ ПЕРЕПВДВХ давления. Подбор резисторов 21 ц 22 цз соотношения УааФг: позволяет по ца 2 пряжеццю в точке 2 б определить давлецце ца 60 срезе соцловых цасадков, Выполнение условияд -- О соответствует полному вакууму (фиктцвцая точка 0 ца фиг. 3) и позволяат обеспечить электрическую аналоги;о газодинамических параметров прц сверхкритических пере падах давления (отрезок 1 В ца фцг, 3),При уменьшении напряжения (давления) в очке 31 цли росте напряжения в точке 30 увеличение давления в окружающей среде) роцесс идет в обратном порядке.Предлагаемое устройство может быть реагизовано в виде магазинов с набором нелиней(ых резисторов, индуктивносгей и емкостей, : помощью которых набирается исследуемая .истема газопроводов, а также набора реле, 1 ри этом нелинейные резисторы должны быгь рактически безынерционць ми. Например, гни могут быть собраны на электронных ламах или полупроводниках, у которых цспольуется та часть характеристики, где имеется квадратичная или другая степенная зависимость между анодовым током и напряжением ., =И". Так, например, при турбулентном ечеции в трубопроводах зависимость Е/=ГУ) 1 олжна быть близкой СУ=И , а при ламиарцом течении (тонкие трубопроводы, бользпая вязкость, малые скорости) Г=И арестные гидравлические сопротивления ими. ируются при квадратичной характеристике резистора (l= - И-,П редм ет изобретенияУстройство для моделирования системы трубопроводов, содержащее резисторы, конденсаторы, пцдуктивности. целинейшяе резисторы, реле и схемы сравнения, от гпчаюиееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в цем последовательно соединенные цели цейцый резцстор, моделирующий гидразлцчсское сопротивление участка трубопровода при трблецтцом движении газа, и контакт реле включены параллельно-последовательно соединенным нелинейному резистору, модели рующему гидравлическое сопротивление приламинарном течении газа, и второму контакту реле, причем обмотка первого реле подключена к точке соединения ицдуктивцости, моделирующей инерционные свойства газа. ц коц денсатора, моделирующего сжимаемость газа, а цепочка, моделирующая сопловую насадку, выполнена в виде параллельцо соединенных с помощью коцтактов второго реле двух резисторов, моделирующих истечение газа при 20 сверхкритических перепадах давления, и нелинейного резистора, моделирующего истечение газа прп докритических перепадах давления газа, подключена к нелинейному резистору, моделирующему местное сопротивление 25 участка газопровода, причем в т же точ цчерез схему сравнения подключена обмотка второго реле.268757 за ( "5 кр,фиг 3Составитель Е. В. Тимохина едактор Антропоьа Техред Л. В. Куклина Корректор Н, С, Сударенкова Закав 2195/д Тираж 480 Подписное .11 И 14 ПИ Комитета ьо делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, ир. Сапуно