УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСТЕЧЕНИЯ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2012 года по МПК F17D5/00 F15B19/00 F15D1/08 

Изобретение относится к трубопроводной гидравлике и может быть преимущественно использовано для определения коэффициента расхода жидкости при аварийном разрыве стенки трубопровода, транспортирующего сжиженные углеводородные газы.

При аварийном разрыве стенки трубопровода возникает вопрос о величине расхода жидкости из щели, образовавшейся в месте разрыва трубы. Достоверное определение расхода в первую очередь зависит от того, насколько правильно определены коэффициенты расхода, площадь живого сечения щели, имеющей сложную конфигурацию. Задача осложняется еще и тем, что прямые измерения площади и оценка конфигурации щели во время аварии практически невозможны.

Известно техническое решение (см. Д.С.Вилькер «Лабораторный практикум по гидравлике» - Физматгиз. - 1959. - С.150-153), которое включает вертикальный цилиндрический сосуд, слив, пьезометр, металлическую линейку с нанесенными на ней миллиметровыми делениями и передвигающимся по ней ползунком.

Недостаток - указанная установка применима для малых напоров, кроме того, при отсутствии жидкости в сосуде устанавливается круглое отверстие, диаметр которого предварительно измеряется, и невозможность использования для исследований истечений жидкостей с высокой упругостью паров P_п≈(2÷20)·10⁵ Па.

Известно техническое решение (см. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач. Под редакцией С.С.Руднева и Л.Г.Подвидза. Изд. 2-е, перераб. и доп.М.: Машиностроение, 1974. - С.177-179), которое включает подводящую трубу с задвижкой, колокол с манометром и игольчатым дросселем, успокоительный бак с сотовым струевыпрямителем, термометром, пьезометром и краном, а также перекидное устройство, мерный бак, трехходовой кран и ртутный чашечный манометр.

Недостаток - ввиду негерметичности гидравлической системы установку невозможно использовать для сжиженных углеводородных газов.

Наиболее близким техническим решением является (см. Актуальные вопросы трубопроводного транспорта нефти. ВНИИСПТнефть. - г.Уфа. - 1986. - с.74), которое включает напорную и приемочную емкости, обвязанные с насосным агрегатом, эстакаду, служащую наблюдательным пунктом в ходе снятия показаний процесса истечения жидкости через ромбовидные щели из напорной емкости в приемную. Кроме того, напорная емкость снабжена пьезометром и фланцем, на поверхности которого крепятся специально изготовленные металлические пластинки - шайбы, имеющие щели различных размеров.

Недостаток - из-за ограниченного напора не учитывается явление кавитации и срыва потока в канале истечения испытуемой модели. Кроме того, рабочая жидкость имеет контакт с атмосферой, т.е. не обеспечена герметичность и, следовательно, непригодна для работы с нестабильной жидкостью - СУГ.

Задача изобретения - повышение точности измерения коэффициента расхода, обеспечение универсальности его значения для СУГ различного компонентного состава, а также обеспечение экологической и пожарной безопасности.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что установка для исследования истечения сжиженных углеводородных газов (СУГ) из модельных отверстий или насадков, имитирующих истечение через аварийные щели трубопроводов, состоит из узла закачки СУГ, емкости для испытаний с узлом истечения, при этом новым является то, что в схему установки введен прибор для измерения давления насыщенных паров в кавитационной зоне перекачиваемой жидкости, а сама схема в процессе работы является герметичной, исключающей выброс СУГ в атмосферу.

При этом наилучший технический результат достигается, если в качестве прибора для измерения давления насыщенных паров используют трубку Вентури или конический сходящийся-расходящийся с промежуточной цилиндрической частью насадок, позволяющий имитировать кавитационную зону в модельном отверстии или насадке, измерять давление среды, в которую имеет место истечение (например, при истечении жидкости из отверстия в «толстой» стенке трубопровода или длинных насадков при наличии срыва потока, обусловленного кавитацией).

На фигуре приведена технологическая схема установки.

Установка включает патрубок приема сжиженного газа 1, расходную емкость 2, насос 3, байпасную линию 4, сбросной клапан 5, кавитационную трубку 6, батарею расходомеров 7, манометры 8, испытательную емкость 9, предохранительные клапаны 10, линию сброса газа 11, сборную емкость 12, баллон с инертным газом 13, регулятор давления 14, запорный клапан 15, огнепреградитель 16, свечу рассеивания 17 и узел истечения 18.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед приемом сжиженного газа аппарат для испытаний 9 и систему трубопроводов продувают азотом из баллона 13, снабженного регулятором давления 14, и плавно набирают давление в системе трубопроводов расходная емкость-аппарат для испытаний. В аппарате для испытаний давление контролируют визуально по манометру 8.

Между испытательной емкостью 9 и сборной емкостью 12 размещен узел испытания 18, в котором размещаются сменные модели аварийной щели - объекты испытаний.

Сжиженный газ через подводящий патрубок 1 поступает в расходную емкость 2, откуда насосом 3 перекачивается на байпасную линию 4, сбросовый клапан 5, перепускную линию сброса СУГ и далее на батарею расходомеров 7 и кавитационную трубку 6 типа трубки Вентури, затем в испытательную емкость 9 с установленными манометрами 8 на ее входе и выходе и предохранительным клапанами 10 на выходе емкостей 2 и 9, сбрасываемый газ с которых, а также газ с линии сброса 11 из емкости сброса 12 поступает на свечу рассеивания 17 с огнепреградителем 16.

Использование предлагаемого изобретения позволит с высокой точностью и достоверностью определять расход нестабильной (СУГ, нестабильный конденсат) жидкости через модельные отверстия и при известном перепаде давления определять искомую величину - коэффициент расхода.

Установка предназначена для исследования истечения и определения коэффициента расхода жидкости при аварийном разрыве стенки трубопровода, транспортирующего сжиженные углеводородные газы. В схему установки вводят прибор для измерения давления насыщенных паров в кавитационной зоне перекачиваемой жидкости, а сама схема в процессе работы является герметичной, исключающей выход сжиженных углеводородных газов в атмосферу. В качестве прибора для измерения давления насыщенных паров используют трубку Вентури или конический сходящийся-расходящийся с промежуточной цилиндрической частью насадок, позволяющий имитировать кавитационную зону в модельном отверстии или насадке, измерять давление среды (например, при истечении жидкости из отверстия в «толстой» стенке трубопровода или длинных насадков при наличии срыва потока, обусловленного кавитацией). Технический результат - повышение точности измерения коэффициента расхода, обеспечение универсальности его значения для различного компонентного состава сжиженных углеводородных газов, а также обеспечение экологической и пожарной безопасности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для исследования истечения углеводородных газов (СУГ) из модельных отверстий или насадков, имитирующих истечение через аварийные щели трубопроводов, состоящая из узла закачки СУГ, емкости для испытаний с узлом истечения, отличающаяся тем, что в схему установки вводят прибор для измерения давления насыщенных паров в кавитационной зоне перекачиваемой жидкости, а сама схема в процессе работы является герметичной, исключающей выброс СУГ в атмосферу.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве прибора для измерения давления насыщенных паров используют трубку Вентури или конический сходящийся - расходящийся с промежуточной цилиндрической частью насадок, позволяющий имитировать кавитационную зону в модельном отверстии или насадке, измерять давление среды, в которую имеет место истечение (например, при истечении жидкости из отверстия в «толстой» стенке трубопровода или длинных насадков при наличии срыва потока, обусловленного кавитацией).