12.Гидравлический удар на входе насосной станции.

При внезапной остановке одной из промежуточных насосных станций

возникает волна повышенного давления, которая движется к предыдущей

насосной станции и суммируется с развиваемым ею давлением. При этом

суммарное давление в трубопроводе вблизи предыдущей насосной станции

может значительно превысить рабочее, что является недопустимым по условию прочности труб. Как показывает опыт эксплуатации магистральных

трубопроводов, разрыв труб из-за чрезмерно высокого давления, возникающего при внезапной остановке промежуточной насосной станции, в большинстве случаев происходит на расстоянии 20-40 км после предыдущей насосной станции, где суммарное давление может превысить допустимую величину, прежде чем волна повышенного давления достигнет предыдущей насосной станции и на ней сработает система защиты по максимальному давлению.

Гидравли́ческий уда́р (гидроудар) — скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный крайне быстрым изменением скорости потока этой жидкости за очень малый промежуток времени. Может возникать вследствие резкого закрытия или открытия задвижки. В первом случае гидроудар называют положительным, во втором - отрицательным. Опасен положительный гидроудар. При положительном гидроударе несжимаемую жидкость следует рассматривать как сжимаемую. Гидравлический удар способен вызывать образование продольных трещин в трубах, что может привести к их расколу, или повреждению других элементов трубопровода. Также гидроудары чрезвычайно опасны и для другого оборудования, такого как теплообменники, насосы и сосуды, работающие под давлением. Для предотвращения гидроударов, вызванных резкой переменой направления потока рабочей среды, на трубопроводах устанавливаются обратные клапаны.

В настоящее время для защиты от гидроудара в этих гидросистемах используются предохранительные клапаны, осуществляющие сброс транспортируемой жидкости из трубопровода в резервные емкости.

13.Методы предотвращения гидравлических ударов.

Для уменьшения волн давления используют следующие методы:

- создание со стороны предыдущей насосной станции встречной волны

снижения давления путем мгновенного снижения развиваемого ею давления

при возникновении волны на последующей станции (система опережающего

сигнала);

- аварийный сброс нефти, в безнапорную емкость со входа насосной

станции через клапаны (система снижения фронта возникающей волны

давления);

При отключении насосной станции на предыдущую станцию подается команда на отключение одного работающего насосного агрегата. Вновь созданная волна должна достичь опасной точки раньше, чем волна повышения давления, ее таким образом суммарное давление не превысит допускаемого. Разработано специальное Устройство – датчик опасных возмущений. Он настраивается на значение определенного резкого повышения давления за малый промежуток времени (10-12 кгс/см² за 5-6 секунд). Эффективность данного метода зависит от надежности каналов телемеханики.

С другой стороны, защищается от перегрузок только половина

расстояния между насосными станциями, прилегающая к предыдущей со

стороны входа станции. При отключении насосных агрегатов приходится

снижать давление, вследствие чего уменьшается пропускная способность

трубопровода.

Второй способ нашел достаточное применение на трубопроводах. При

резком повышении давления входа срабатывает регулирующий клапан для

сброса нефти из приемной линии в безнапорный резервуар. Клапан будет

открыт до тех пор, пока скорость изменения давления не будет меньше

допустимой.

Пропускная способность клапана принимается по максимальной

пропускной способности трубопровода с учетом возможного обратного потока, входа насосной станции при этой пропускной способности.

Примером таких клапанов являются клапаны типа «Флексфло» и «Аркрон», которыми оборудованы некоторые магистральные нефтепроводы. Они реагируют только на превышение давления выше установочного (настроечного). При других формах колебания давления в трубопроводе, таких, как провалы давления, вынужденные колебания на высокой частоте, они неработоспособны. Кроме того, для сброса излишней жидкости из трубопроводов необходимы резервуары значительного объема.

При прочих равных условиях к числу преимуществ стабилизаторов, по сравнению с существующими средствами можно отнести следующие:

минимальные массогабаритные характеристики при равной эффективности;

простота и надежность в эксплуатации, как и у гасителей емкостного типа (аккумуляторы давления, ресиверы ит. п.);

отсутствие дополнительного гидравлического сопротивления потоку;

широкий диапазон гасимых частот колебаний давления, что позволяет использовать их практически с равной эффективностью для борьбы как с гидроударами, так и с вынужденными колебаниями давления, а также уменьшить непроизводительные потери поршневых нагнетательных установок и повысить их производительность.

Для трубопроводов большой протяженности, с учетом большой инерционности потока транспортируемой среды, необходимы стабилизаторы давления, обладающие большой податливостью и диссипативностью, т. е. возможностью перевода энергии колебаний в другие формы энергии. С учетом этого из всего множества конструктивных решений наиболее рациональны типы СД с неактивными элементами (выносными демпфирующими камерами, заполненными упругим податливым материалом или газом либо имеющими и газовую полость, и упругоподатливый заполнитель). В случаях, когда перепады высот по трассе прокладки трубопровода значительны, стабилизатор может быть оборудован дополнительной линией сброса, через которую осуществляется сброс жидкости в резервуар малого объема. Эта мера необходима для предотвращения аварийной ситуации в тех случаях, когда вследствие значительного перепада высот и гидроудара для того, чтобы стабилизатор принял на себя всю нагрузку перекачиваемой среды, необходимо многократное увеличение его массы и размеров по сравнению с базовыми характеристиками.

Стабилизатор давления(СД) работает следующим образом:

При возникновении в основном трубопроводе волновых процессов (гидроудары, вынужденные колебания давления и т.д.) происходит перетекание жидкости через отверстия перфорации центрального трубопровода в кольцевую предкамеру, образованную внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью центрального перфорированного трубопровода или наоборот, в результате чего изменяется давление в гидравлической полости демпфирующей камеры, что вызывает упругую деформацию упруго-демпфирующего материала демпфирующей камеры, эластичной оболочки (эластомеры с заданными техническими характеристиками) и приводит к изменению объёма жидкости в демпфирующей камере.

Такое последовательное взаимодействие жидкости с упругими элементами демпфирующих камер позволяет обеспечить высокую эффективность работы устройства за счёт высокой податливости демпфирующих камер в динамическом режиме, и диссипации энергии колебаний на отверстиях перфорации и демпфирующих элементах.