3877

Недостатком данного метода защиты трубопроводов от перегрузок по давлению является необходимость обеспечения помехоустойчивости и высокой надежности линии связи. Кроме того, отключение насосов необходимо осуществлять на нескольких перекачивающих станциях, предшествующей остановленной, так как каждое отключение приводит к возникновению волны повышенного давления на предшествующем участке трубопровода.

К пассивным средствам защиты трубопроводов от перегрузок относятся:

-задвижки;

-утолщенная стенка трубопровода;

-система гашения волны повышенного давления в месте ее возникновения;

-система сглаживания волн давления.

Применение на нефте- и нефтепродуктопроводах в качестве запорной арматуры не кранов, а относительно медленно закрывающихся задвижек автоматически исключает резкое изменение скорости потока при изменении их открытия. Соответственно уменьшается и величина ударного давления. Этот метод не подходит для защиты системы в случае сбоя питания, т.к. процедура закрытия клапана должна быть закончена до того как насос отключится.

Эффективным методом уменьшения ударного давления является гашение волны повышенного давления непосредственно в месте ее возникновения (в этом случае исключается динамическая перегрузка всей линейной части трубопровода). Гашение волны повышенного давления у остановленной станции осуществляется за счет того, что уменьшение расхода через остановленную станцию происходит постепенно, за время, соизмеримое со временем пробега ударной волной участка между нефтеперекачивающими станциями. Для этого в общем случае применяют:

-установку воздушных колпаков на линии всасывания перекачивающей станции;

-автоматический сброс части перекачиваемой жидкости в месте возникновения волны повышенного давления в специальный резервуар.

Расчеты показывают, что для обеспечения требуемого снижения нарастания давления в современных магистральных трубопроводах объем воздушного колпака должен составлять

131

100…200 м. куб. Кроме того, воздушный колпак должен работать при давлениях до 6 МПа, что требует больших металлозатрат и специальной системы компенсации запаса воздуха ввиду его частичного растворения в перекачиваемой жидкости. Поэтому данный метод при трубопроводном транспорте нефте и нефтепродуктов не применяется.

Схема сглаживания волн давления. Система сглаживания волн давления обычно имеет до шести клапанов, соединённых параллельно.

При установившемся режиме работы нефтепровода, когда давление в нём не изменяется резко, давление воздуха, поступающего в воздушную полость клапана 1 (рис.2) из разделительного сосуда «жидкость-воздух» 4, равно давлению нефти в трубопроводе и клапан плотно закрыт за счёт упругих свойств эластичного шланга.

I - трубопровод сброса нефти в резервуар

II – коллектор станции

Рис.2 . Схема сглаживания волн давления

132

При повышении давления в нефтепроводе с небольшой скоростью (менее 0,01 0,015 МПа/с) оно полностью передаётся в воздушную полость клапана без изменений через нормально открытый клапан 7, разделительный сосуд «нефть-жидкость» 8, дроссельный вентиль 9, нормально открытый клапан 6, разделительный сосуд 4 и вентиль 2. Благодаря этому клапан так же остаётся закрытым.

При быстром возрастании давления в трубопроводе (более 0,01 0,015 МПа/с) происходит частичная потеря давления в прикрытом дроссельном вентиле 9. В результате этого давление воздуха в полости 5 клапана оказывается меньшим, чем давление нефти в камере клапана, соединённой с приёмным трубопроводом НПС. Разность давлений, действующих с различных сторон клапана, преодолевает упругие свойства шланга, последний отжимается от прорезей и происходит переток нефти из одной камеры клапана в другую – осуществляется сброс части нефти в безнапорную ёмкость ЕБ.

Входящий воздух/выпускные клапаны. Впускной/выпускной клапаны устанавливаются вдоль трубопровода в местах, где происходят кратковременные скачки давления (гидроудар), выпускается воздух, и тогда давление в трубе падает до заданного ранее значения. Воздух, выпущенный из системы, должен быть возвращен обратно через выпускные клапаны, чтобы не создавать воздушные карманы в системы труб в местах больших возвышений. Если воздух поступает слишком быстро, то столб жидкости, насыщаемый воздухом, может ее сильно разогнать. Когда весь воздух удален, и столб жидкости полностью остановился, может возникнуть высокое давление.

Клапан (рис. 3) состоит из корпуса 5 с атмосферным отверстием «Ат» и ручки 8, подвешенной к корпусу на двух шпильках 7. В верхнюю часть корпуса ввернут штуцер 1, с помощью которого клапан монтируется на трубопроводе. Внутри корпуса расположен собственно клапан, состоящий из стержня 6, шайбы 3 и прокладки 4. Клапан прижат к седлу пружиной 2. При оттягивании ручки в сторону, ее противоположный конец упирается в шпильку, а средняя сферическая часть - в стержень 6. При этом шайба 3 приподнимается и сообщает полость штуцера с атмосферным через отверстие «Ат» в нижней части корпуса.

133

Рис.3. Выпускной клапан

Установка маховика. Маховик дает возможность повысить момент инерции вращающейся системы, и продлить время вращения насоса после его выключения, что позволит уменьшить падение давления (рис. 4). Это единственный метод, который дает возможность сухой установки насоса, но при этом существенно увеличивает необходимое количество энергии для его запуска.

1 - рабочая камера; 2 - поршень; 3 - цилиндр; 4 - шток; 5 - крейцкопф; 6 - шатун; 7 - маховик; Кн- нагнетательный клапан;

К в- всасывающий клапан.

Рис. 4. Схема приводного поршневого насоса одинарного действия

134

Аналив факторов, определяющих величину повышения давления, позволяет определит необходимые рекомендации:

1- плавное закрытие задвижки с постепенным уменьшением

скорости;

2- варьируя толщину стенки и диаметр трубы также можно снизить последствия гидравлического удара;

3- замена материала трубы (например, стальной трубы на резиновый шланг) приведет к изменению величины ударного давления;

4- использование уплотнительных материалов, набивок и

смазок;

5- установка перед участками, где возможно возникновение гидравлического удара разнообразных аккумуляторов, воздушных колпаков, предохранительных клапанов и т.д.;

6- повышение прочности слабых элементов гидравлической

системы.

Литература

1.Дмитриев Н.М. Гидравлический удар в трубах, выполненных их анизотропного материала. - Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1975, № 8, с. 12-15.

2.Френкель Н.З. Гидравлика: Учебник предназначен для механических специальностей вузов. Госэнергиздат, М.- Л.: 1956.- 456с., ил.

3.Антропов А.Т. Программно-технический комплекс для автоматизации нефтеперекачивающих станций - Нефтяное хозяйство, 2001. - № 10.

Воронежский государственный технический университет

135

УДК 621.315.61

Д.Ю. Дворядкина, Т.В. Лапунина, И.М. Винокурова

ПРИСАДКИ ДЛЯ ТОПЛИВА И ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО

В данной статье рассмотрено качество присадок для топлива и проведены исследования влияния составляющих веществ присадки на здоровье человека

В век технологий и развития промышленности на повестке дня стоит задача максимально улучшить свойства материалов и используемого сырья. А что так не нуждается в совершенствовании, как топливо для транспорта и технического оборудования? Ведь зачастую именно от него зависит правильная работа двигателя. Одним из способов улучшения свойств топлив является добавление к нему специальных химических веществ – присадок.

Присадка — препарат, который добавляется к топливу, смазочным материалам и другим веществам в небольших количествах для улучшения их эксплуатационных свойств.

Присадки бывают разных типов, в зависимости от того, какое качество необходимо добавить топливу или ограничить в нем: депрессорные; противоизносные; восстанавливающие; антидымные; моющие; антиокислительные; диспергирующие; ингибиторы коррозии; промоторы горения; антитурбулентные.

Масляные присадки для двигателя добавляют в масло при его замене и замене топливных фильтров. Частицы, содержащиеся в присадках, очень мелкие, меньше микрона. Они свободно проникают внутрь двигателя через чистые фильтры. Топливные присадки добавляют в почти пустой бак перед заправкой бензобака. Частота применения присадок зависит от состояния двигателя и эксплуатационной необходимости. Каждый производитель присадок для двигателя дает подробную инструкцию по количеству и частоте применения присадок.

Возгорание легко расплавит поршневые отверстия, и даже погнет шатуны. В итоге двигатель придется ремонтировать. Однако в наше время этого практически не происходит по той причине, что производители используют компьютерные блоки управления двигателем.

136

Благодаря детонационным датчикам, которые представляют собой электронные преобразователи небольшого размера, закрепленные на блоке двигателя, могут обнаруживать характерные для детонации частоты. Когда датчики фиксируют появление частот, модуль, управляющий коробкой передач, выполняет ряд действий, направленных на возвращение контроля воздушно-топливной смеси. Блок либо понижает уровень наддува в двигателях, либо оттягивает время появления искры в свечах, либо откорректировать состав топливной смеси, дабы обезопасить двигатель от поломки.

Пример расчета октанового числа. Исходя от технических данных из условий задач, производим расчет требуемого октанового числа по формуле

Î× 125,4 413 0,183D ,

Å

где Е – степень сжатия, D– диаметр цилиндра двигателя, мм.;

Î× 125,4 413 0,183 85 92. 8,5

Проанализировав полученные данные, в качестве эталонного бензина для данного двигателя автомобиля принимаем бензин марки А-92(эт.) по ТУ 38.001.165-87.

От октанового числа зависит и скорость сгорания бензина, то есть фактически время протекания взрыва. При высоких октановых числах бензина происходит более длительное и плавное сгорание бензина. При этом соответственно и газы в камере не вызывают на поршни нагрузок с явлением удара и излишних резонансных детонаций. Двигатель работает более равномерно, плавно и четко. Поэтому у автомобильной промышленности и присутствует тенденция выпускать двигатели современных автомобилей работающие на высоко октановом бензине. Показатели бензинов и их характеристики указаны в таблице.

На сегодняшний день существует огромное количество разнообразных присадок для повышения октанового числа топлива.

В общих очертаниях можно разделить октановые присадки на вредные и условно рекомендуемые для автомобиля. Далее в статье будут описываться виды присадок, их эффективность и возможные последствия от их использования.

137

Основные показатели качества автомобильных бензинов

Итак, к вредным октановым присадкам относят: тетраэтилсвинец («этил»); спирт; нафталин; марганец; бензол; толуол; ферроцен.

1)Тетраэтилсвинец повышает мощность авто, снижает шумность работы двигателя и количество дыма с выхлопной трубы,

атакже подавляет детонацию в двигателе. Но при этом «этил» является сильнейшим канцерогеном для человека. Попадая через дыхательные пути он способен вызвать сильное отравление, инвалидность и смерть.

2)Если добавить в бензин спирт в 5-20% соотношении к общему объему бака, повышается октановое число на 3-8 единиц, а КПД двигателя и мощность возрастает. Также улучшается процесс сгорания топлива. При таких положительных эффектах спирт со временем разъедает эластичные прокладки на двигателе и топливной системе, если они не подготовлены к такой присадке. В неправильных пропорциях он может вызвать детонацию в клапанах.

3)Нафталин также способен повысить октановое число на 3-4 единицы, но при длительном использовании он кристаллизуется и забивает всю систему подачу топлива. При сгорании нафталин оставляет большое количество нагара, увеличивая объем вредных выхлопов.

4)При добавлении марганца возможно увеличить октановое число от 3 до 6 единиц. При его использовании свечи и нейтрализаторы приходят в непригодность, а из трубы начинает выходить дым сизого цвета.

138

5)Использование бензола и толуола приведет к повышению октанового числа до 10%. Эти вещества являются очень сильными растворителями, поэтому активное их использование приводит к быстрейшей коррозии топливной системы, а также к уничтожению всех эластичных деталей и прокладок двигателя.

6)Ферроцен способен увеличить октановое число до 5 единиц, но при его использовании на свечах зажигания появляется красный нагар, а сам ресурс мотора понижается.

К условно рекомендуемым присадкам относят: - монометиланилин (ММА); - метилтретбутиловый эфир (МТБЭ).

- метилбутиловый эфир; Теперь о них более подробно:

- метилтретбутиловый эфир содержит в себе кислород. Это позволяет увеличить КПД сгорания, а также снизить количество вредных выхлопов. Его собственное октановое число составляет более 110 единиц. В правильных пропорциях МТБЭ полезен для двигателя, но при увеличении его концентрации возрастает количество окислов азота и снижается мощность, а также он способствует скорейшей коррозии топливной системы и разъеданию уплотнителей в ней;

- монометиланилин в количестве до 1,3 % полезен для двигателя так, как снижает детонацию. Если же концентрацию увеличить, то при сгорании топлива на клапанах образовывается нагар, что ведет их зависанию при работе;

- метилбутиловый эфир, или в народе ацетон, в малых дозах никак не вредит автомобилю, но при переизбытке снижает, значительно снижает октановое число и способствует образованию вредных веществ.

Таким образом, делаем вывод, что при выборе присадок необходимо учитывать не только их эффективность в увеличении октанового числа, но и влияние на окружающую среду, и здоровье человека.

Литература

1.Производство высокооктановых бензинов [Текст] / А.А. Гуреев, Ю.М. Жоров, Е.В. Смидович // М.: Химия. 1981. С. 12. 224 с.

2.Топлива, масла и охлаждающие жидкости. Оценка детонационной стойкости топлив [Текст] / В.С. Рыбальчик, С.В.

139

Поляков, В.Ф. Герасименко; под ред. А. А. Добрынина // М.:

Воениздат. 1955. С. 339. 352 с.

3. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив [Текст] / А. А. Гуреев, Е.П. Серёгин, В.С. Азев // М.: Химия. 1981. 200 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 577.21:577.24

Д.Э. Ширмедов, А.Н. Корнеева, В.В. Корнеева

ЭПИГЕНЕТИКА–РЕВОЛЮЦИОННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ГЕНЕТИКИ

В статье рассматривается развитие эпигенетики, как самостоятельной науки, ее незаменимая роль в будущем и некоторые ее достижения

Понятие эпигенетика было введено впервые в 1942 году английским эмбриологом и Конрадом Уоддингтоном. Он ввел это понятие для описания взаимодействия важных для развития организма генов, друг с другом и с окружающей средой [1].

Пожалуй, самое емкое и в то же время точное определение эпигенетики принадлежит выдающемуся английскому биологу нобе левскому лауреату Питеру Медавару: «Генетика предполагает, а эпигенетика располагает». Генетика изучает результаты «работы» са мой ДНК, а эпигенетика изучает то, что просходит в ближайших окр естностях ДНК [2] (рис. 1). Геном это совокупность всех генов, содержащихся в наследственном материале. Эпигенетика изучает структуры, которые наделят индивидуальностью каждую кл етку и в совокупности образуют ее эпигеном (рис. 2). Последний отвечает за хранение в клетке не только «монтажных схем» всех возможных белков, но и указания, какие из них должны быть реализованы. Эти указания клетки при делении могут передавать вместе с генетическим текстом своим дочерним клеткам.

140