Реферати українською » Промышленность, производство » Дослідження гасителя гідравлічних ударів


Реферат Дослідження гасителя гідравлічних ударів

Щербаненко В.В., студент, Оверко В.М., канд. техн. наук, доц., Донецький національний технічний університет

Приведена схема устрою захисту від гідравлічних ударів з описом його роботи. Проведено математичне моделювання робочого процесу гасителя гідравлічних ударів.

Проблема боротьби з гідравлічними ударами на шахтних водоотливных установках досліджується давно, але з має однозначного рішення на сьогодні.

Збільшення потужності і довжин трубопроводів водоотливных установок, як та інших гідравлічних систем, зумовлює збільшення небезпеки гідравлічних ударів, розмір яких, у зв'язку з збільшенням швидкостей потоків в трубах, має тенденцію до зростання. Гідравлічні удари та які їх хвильові процеси часто спричиняються до руйнації трубопроводів, арматури, поломки насосів чи інших фінансових порушень нормальної експлуатації установок.

Найпоширенішим і універсальним методом штучного зниження величини гідравлічного удару є скидання частини транспортованої рідини. Разом про те існує проблема довговічності клапанной пари, що схильна до інтенсивному зносу. Річ у тім, що з основних вимог до влаштуванню захисту від гидроударов є тривалість процесу перекриття сливаемого потоку. Так для напірних трубопроводів водоотливных установок глибиною 500 м час перекриття потоку, що має бути щонайменше 5 – 10 періодів гідравлічного удару, становить 8 – 15с. У режимі дросселирования потоку відзначається прискорений знос робочих поверхонь клапанной пари, що дуже знижує довговічність влаштування у цілому.

Однією з можливих варіантів розв'язання проблеми є [1], схема якого приведено малюнку 1, а опис роботи дано нижче.

Малюнок 1 - Схема устрою захисту від гідравлічних ударів.

Після включення насосної встановлення і заповнення трубопроводу 1 відбувається автоматична настроювання устрою на робочий тиск. Це здійснюється так. Спочатку рідина впливає через подводящий патрубок на тарель 2 зливального клапани й одночасно знизу на поршень 6 через трубку 3. Оскільки внутрішні порожнини спочатку заповнені лише повітрям при атмосферному тиску, рухливі системи, які з тарели 2, поршня 4 і поршня 6 переміщаються вгору. Відкривається зливальний клапан під тарелью і рідина починає заповнювати зливальну трубу 13 і резервуар 12. У цьому частину їх випливає через отвори, зазначені aс і a3. Проте, оскільки опір зазначених елементів значно більше, ніж опір зливального клапана, тиск у пустотах труби 13 і резервуара 12 зростає. У цьому повітря, що у резервуарі 12, стискається й через зворотний клапан 11 по трубці 8 вступає у порожнину над поршнем 6. Коли тиск зросте до величини, наприклад, рівної тиску в защищаемом трубопроводі, поршень 6 переміщається донизу й перекриває отвір в кришці корпусу 5. Рідина, яка надходить порожнину над поршнем 4 по трубці 9, переміщає систему: поршень 4, тарель 2 вниз, остання входить у контакти з сідлом, і зливальний клапан закривається. Надалі рідина спорожняє внутрішні порожнини труби 13 і резервуара 12 через отвір правому фланці труби. Проте наявністю зворотних клапанів 10 і одинадцять порожнини над поршнями 4 і шість відсічені від атмосфери і тиск у них лише на рівні встановленого.

При гідравлічному ударі підвищену тиск по трубці 3 передається під поршень 6 (тиск над поршнем у своїй не змінюється). Коли її значення сягає розрахункової розміру й сила тиску на поршень знизу перевершує силу тиску стиснутого повітря згори, поршень переміщаються вгору й за порожнину циліндра 5 через отвір в кришці сполучається з атмосферою. Під впливом тиску рідини на тарель 2 остання переміщається, відкривається зливальний клапан, відбуваються слив рідини і гасіння гидроудара. Після зниження тиску або під поршнем 6, він переміщається донизу й своїм нижнім торцем перекриває отвір в кришці циліндра. Принаймні заповнення зливальних порожнин і зростання них тиску рідина поступово по трубці 9 через зворотний клапан 10 натекает в порожнину циліндра 5, переміщуючи поршень 4 і, тарель донизу й перекриваючи зливальний клапан.

Потім порожнини труби 13 і резервуара 12 спорожняються через отвір у правому фланці труби і пристрій знову готова до роботі.

Можливі два виконання описаного устрою, основне, коли порожнини труби 13 і резервуара 12 мають обсяг, достатній прийому значної кількості транспортованої рідини – у разі зливальний клапан гасителя працює у сприятливого режиму. Друге виконання може бути застосована при неможливості організації значні обсяги на зливі (наприклад, у важких габаритах насосної камери). І тут отвір у правому фланці труби 13 має розмір розрахункового прохідного перерізу гасителя, що значно більше діаметра зливального клапана, а функції плавного перекриття потоку переходять клапану і визначаються гідравлічною опором трубки 9.

З вище описаного ясно, що робочий процес гасителя може розглядатися як трійка стадій: настроювання на робочий тиск, спрацьовування, закриття клапана після спрацьовування. Спрацьовування зливального клапана з достатньої для практичних розрахунків точністю може розглядатися як дискретний процес [2]. Умова відкриття зливального клапана у разі:

де: P - тиск у защищаемом трубопроводі (поточне значе-ние); Pm - тиск над поршнем 6; S’6, S6 – ефективна площа поршня 6, відповідно, знизу і згори.

Налаштування на робочий тиск і закриття клапана після спрацьовування близькі сутнісно процеси. Розглянемо докладніше процес закриття клапана після спрацьовування.

Дифференциальное рівняння руху системи поршень – шток – клапан (тарель):

де: m - маса рухливих елементів; x - координата становища; t – час; Pn - тиск над поршнем 4; Pk - тиск у порожнини клапана; Sn - площа поршня 4; S’k - площа клапана, яку діє тиск Pk; Sk - площа клапана; Fтр - сила тертя.

Аналіз подібних рівнянь, зазвичай показує [2], що інерційними властивостями системи, як і і силами тертя можна знехтувати, тоді рівняння (1) перетворюється до виду:

Составим як і рівняння, котрі пов'язують тиску та витрати між різними порожнинами гасителя:

Тут Wp - обсяг резервуара; Wв - обсяг повітря на резервуарі, інші позначення виконані за схемою: а – гідравлічні опору, помножені на щільність і прискорення вільного падіння; Q – витрати; P - тиску. Прив'язка індексів даних позначень пояснена малюнку.

Уравнение (7) передбачає, що стискування повітря на резервуарі ізотермічний, що цілком можна [2].

Рівняння (2-9) послужили базою до створення програми розрахунку процесу закриття зливального клапана гасителя гідравлічних ударів. З її допомогою можна визначити основні конструктивні параметри гасителя. Наприклад, розрахунки дозволяють визначити опір трубки аз, що слід вибирати з умови забезпечення досить тривалого закриття клапана (щонайменше 5 періодів гідравлічного удару), що виключає можливості генерування вторинних гидроударов при закритті клапана. Зокрема, для умовного проходу гасителя діаметром 45 мм для водовідливної установки, має геометричну висоту 500 м, гідравлічне опір трубки має бути еквівалентно опору отвори з діаметром 0,7 мм.

Список літератури

1. О.С. 1281805 Пристрій гасіння гідравлічних ударів. Оверко В.М., Поля-ков Л.Л., Корольов О.С. та інших. Опубл. в БІ №1, 1987

2. Тимошенко Г.М., Оверко В.М. Дослідження гасителя гідравлічних ударів для шахтних водоотливных установок Киев,1980.-17с. Рукопис депонирована в УкрНИИНТИ.

Схожі реферати:

Навігація