СТЕНД ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ГИДРО- ИЛИ ПНЕВМОУДАРА В ТРАНСПОРТНОМ ТРУБОПРОВОДЕ Российский патент 2004 года по МПК F15B19/00 F17D1/00 G01M7/08 

Стенд относится к области испытания гидравлических или пневматических систем и к области измерения физических величин, а более конкретно к моделированию гидро- или пневмоударов, вплоть до взрыва, возникающих в транспортных трубопроводах, и к определению их мощности.

Известны устройства для определения мощности в электрических цепях постоянного тока путем измерения тока и напряжения /см. Общая электротехника/ А.Т.Блажкин, В.А.Бесекерский, К.Ф.Азимова и др.; отв. ред. А.Т.Блажкин. - М.-Л.: Энергия, 1964. - с.280, 281/. Недостатком известных устройств являются узкие технологические возможности вследствие невозможности их применения для гидро- или пневмоударов, вплоть до взрывов, возникающих в транспортных трубопроводах.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей при моделировании гидравлических и пневматических ударов в трубопроводном транспорте путем использования в качестве источника механических воздействий плавкой проводящей перемычки, взрывообразно разрушающейся под действием электрического тока.

Указанная задача достигается тем, что в стенде для измерения мощности гидро- или пневмоудара в транспортном трубопроводе, содержащем электрическую цепь с устройствами для измерения тока и напряжения, в электрическую цепь включены источник постоянного тока с возможностью его дозировки, конденсатор, коммутатор, устройство для моделирования транспортного трубопровода с датчиками давления, температуры и других параметров рабочей среды в нем и микропроцессорная система сбора данных.

Устройство для моделирования транспортного трубопровода представляет собой замкнутый сосуд, внутрь которого вставлена проводящая плавкая калиброванная перемычка, к которой подается по проводам дозированный заряд электрической энергии от конденсатора, полученный от источника постоянного тока. Внутри сосуда находится рабочая среда (жидкость или газ). Мощность электрического разряда измеряется при помощи амперметра и вольтметра или других устройств для измерения тока и напряжения или мощности (энергии).

Устройство для моделирования транспортного трубопровода может содержать наряду с внешним замкнутым сосудом внутреннюю податливую оболочку, в которой расположена проводящая плавкая калиброванная перемычка. Полость, ограниченная податливой оболочкой, заполнена рабочей средой (жидкостью или газом). Между внутренней податливой оболочкой и внешним замкнутым сосудом имеется зазор, который может быть заполнен газовой средой под давлением, например, инертным газом. Причем давление рабочей среды, заполняющей внутреннюю податливую оболочку, должно быть увеличено относительно давления, создаваемого в зазоре. Это обеспечивает передачу части нагрузки с внутренней податливой оболочки на внешний замкнутый сосуд.

Кроме того, в стенде устройство для измерения тока и напряжения в электрической цепи используется для измерения мощности и энергии электрического разряда, моделирующего гидро- или пневмоудар, вплоть до взрыва, в транспортном трубопроводе.

На чертеже изображена структурная схема стенда для измерения мощности гидро- или пневмоудара в транспортном трубопроводе.

Стенд для измерения мощности гидро- или пневмоудара в транспортном трубопроводе содержит электрическую цепь, в которую включены источник 1 постоянного тока с возможностью его дозировки, конденсатор 2, коммутатор 3, устройство 4 для моделирования транспортного трубопровода с датчиками 5 давления, температуры и других параметров рабочей среды в нем и микропроцессорная система сбора данных 6.

Само устройство 4 для моделирования транспортного трубопровода представляет собой замкнутый сосуд 7, внутрь которого вставлена проводящая плавкая калиброванная перемычка 8, к которой подается по проводам 9 дозированный заряд электрической энергии от конденсатора 2, заряженного от источника 1 постоянного тока. Внутри сосуда 7 находится рабочая среда 10 (жидкость или газ).

Устройство 4 для моделирования транспортного трубопровода может содержать наряду с внешним замкнутым сосудом 7 внутреннюю податливую оболочку 11, в которой расположена перемычка 8. Полость, ограниченная податливой оболочкой 11, заполнена рабочей средой 10 (жидкостью или газом). Между внутренней податливой оболочкой 11 и внешним замкнутым сосудом 7 имеется зазор 12, который может быть заполнен газом под давлением, например инертным газом. Причем давление рабочей среды, заполняющей внутреннюю податливую оболочку 11, может быть увеличено относительно давления, создаваемого в зазоре 12. Это обеспечивает передачу части нагрузки с внутренней податливой оболочки 11 на внешний замкнутый сосуд 7. Вычисление значения энергии, выделяемой в результате разряда конденсатора 2 на плавкую перемычку 8, осуществляется микропроцессорной системой 6 на основе показаний датчиков тока 13 и напряжения 14.

Стенд функционирует следующим образом. От источника 1 постоянного тока определенный дозированный электрический заряд по проводам 9 подается на плавкую проводящую калиброванную перемычку 8. Изменяя подаваемую на конденсатор 2 электрическую энергию, можно добиться расплавления под действием электрического тока перемычки 8. Взрывообразное разрушение перемычки происходит при определенном токе, протекающем через нее, или, другими словами, при определенном напряжении, приложенном к ней. Поскольку энергия, выделяемая при взрыве, определяется электрической энергией, выделяемой при перегорании перемычки и последующем горении электрической дуги, то для облегчения анализа целесообразно оценивать энергию и мощность взрыва не в традиционных единицах массы тротилового эквивалента, а в единицах измерения электрической энергии и мощности - джоулях и вольт-амперах. Энергия, выделяемая при расплавлении перемычки 8, приведет к возникновению ударной волны, распространяющейся в рабочей среде, заполняющей замкнутый сосуд 7. Механическое воздействие ударной волны на стенки сосуда 7 имитирует воздействие гидро- или пневмоудара в транспортном трубопроводе.

Регулируя напряжение заряда конденсатора 2 и параметры разрядной цепи - активную и пассивную составляющие сопротивления, можно дозировать количество энергии, выделяемое в разрядном промежутке. Снимаемые с помощью датчиков тока 13 и напряжения 14 значения тока в разрядной цепи и напряжения на разрядном промежутке позволят определить значения мощности и энергии, затраченные на формирование взрывного механического воздействия на рабочую среду, и как следствие на стенки замкнутого сосуда 7.

Очевидно при включении в устройство 4, моделирующее транспортный трубопровод, наряду с замкнутым сосудом 7 внутренней податливой оболочки 11, между которой и стенками внешнего замкнутого сосуда 7 имеется зазор 12, заполняемый, например, инертным газом под давлением, энергия взрыва, требуемая для разрушения стенок внешнего замкнутого сосуда 7, будет больше, т.к. среда между внутренней податливой оболочкой 11 и внешним замкнутым сосудом 7 выполняет роль демпфера.

Для измерения давления, температуры и других параметров рабочей среды к устройству, моделирующему транспортный трубопровод, подключены датчики 5. Снимаемые с них значения величин подаются для обработки на микропроцессорную систему сбора данных 6.

Использование изобретения позволит расширить технологические возможности при моделировании гидро- или пневмоударов, возникающих в транспортных трубопроводах, используемых, например, для транспортировки нефти или природного газа и определения мощности или энергии гидро- или пневмоударов (взрывов) путем определения электрической мощности или энергии, затраченной на формирование механических воздействий и вычисляемой, в свою очередь, на основе значений тока разрядной цепи и напряжения на ней, снимаемых с помощью устройств для измерения тока и напряжения.

Стенд позволяет также измерять температуру, давление и другие параметры рабочей среды, находящейся в устройстве для моделирования транспортного трубопровода.

Стенд относится к области испытания гидравлических или пневматических систем. Стенд содержит электрическую цепь постоянного тока, в которую помимо устройств для измерения тока и напряжения включены источник электрической энергии с возможностью ее дозировки, конденсатор, коммутатор, устройство для моделирования транспортного трубопровода с датчиками давления, температуры и других параметров рабочей среды в нем и микропроцессорная система сбора данных. Само устройство для моделирования транспортного трубопровода представляет собой замкнутый сосуд с определенной прочностью стенок, внутрь которого вставлена плавкая проводящая калиброванная перемычка, к которой подается по проводам дозированный заряд электрической энергии от конденсатора, заряжаемого от регулируемого источника постоянного тока. Внутри сосуда находится рабочая среда (жидкость или газ). Устройство для моделирования транспортного трубопровода может содержать наряду с внешним замкнутым сосудом внутреннюю податливую оболочку, в которой расположена перемычка из калиброванного провода. Полость, ограниченная внутренней податливой оболочкой, заполнена рабочей средой (жидкостью или газом). Между внутренней податливой оболочкой и внешним замкнутым сосудом имеется зазор, который может быть заполнен газовой средой под давлением, например, инертным газом. Причем давление рабочей среды, заполняющей внутреннюю податливую оболочку, может быть увеличено относительно давления, создаваемого в зазоре. Устройства для измерения тока и напряжения в разрядной цепи используются для измерения мощности и энергии электрического разряда, моделирующего гидро- или пневмоудар, вплоть до взрыва в транспортном трубопроводе. Технический результат - расширение технологических возможностей. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для измерения мощности гидро- или пневмоудара в транспортном трубопроводе, содержащий электрическую цепь с устройствами для измерения тока и напряжения, отличающийся тем, что в электрическую цепь включены источник постоянного тока с возможностью его дозировки, конденсатор, коммутатор, устройство для моделирования транспортного трубопровода с датчиками давления, температуры и других параметров рабочей среды в нем и микропроцессорная система сбора данных.2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что устройство для моделирования транспортного трубопровода представляет собой замкнутый сосуд, внутрь которого вставлена плавкая проводящая калиброванная перемычка, к которой подается по проводам дозированный заряд электрической энергии от конденсатора, полученный от источника постоянного тока, внутри сосуда находится рабочая среда (жидкость или газ).3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что устройство для моделирования транспортного трубопровода может содержать наряду с внешним замкнутым сосудом внутреннюю податливую оболочку, которая заполнена рабочей средой (жидкостью или газом) и в которой расположена плавкая проводящая калиброванная перемычка, между внутренней податливой оболочкой и внешним замкнутым сосудом имеется зазор, который может быть заполнен газовой средой под давлением, например инертным газом, причем давление рабочей среды, заполняющей внутреннюю податливую оболочку, может быть увеличено относительно давления, создаваемого в зазоре.4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что устройства для измерения тока и напряжения в электрической цепи используются для измерения мощности и энергии электрического разряда, моделирующего гидро- или пневмоудар, вплоть до взрыва, в транспортном трубопроводе.