Наличие источника возмущений течения в проточной части трубо-
провода приводит к появлению пульсаций давления — непрерывному
изменению во времени давления потока жидкости или газа на омы-
ваемые поверхности твердого тела, характеризующемуся изменением
амплитуд (
Δ
p
, Па) и частот (
f
, Гц).
Сложно найти систему трубопроводов, в которой нет хотя бы одно-
го из перечисленных источников возмущения течения. В то же время
надежность системы трубопровода напрямую зависит от амплитуды
пульсаций давления, генерируемых в системе трубопроводов. Напря-
жения в стенках трубопроводов, обусловленные пульсацией давления,
согласно данным работы [4] прямо пропорциональны амплитуде пуль-
сации давления:
σ
Δ
pm
= Δ
pD/δ
;
(1)
σ
Δ
pt
= Δ
pD/
(2
δ
)
.
(2)
где
D
— диаметр трубопровода;
δ
— толщина стенки трубопровода;
σ
Δ
pm
— напряжения в стенках трубопровода в радиальном направле-
нии;
σ
Δ
pt
— напряжения в стенках трубопровода в осевом направлении.
Актуальность проблемы.
В исследованиях [5, 6], посвященных
анализу надежности работы технологических трубопроводов компрес-
сорных станций, приводится утверждение, что причинами разрушения
трубопроводов являются нестационарные течения перекачиваемого га-
за. В работе [2] описан случай, когда на одной из компрессорных
станций бакинских нефтепромыслов в начале эксплуатации были за-
фиксированы чрезмерные вибрации нагнетательных трубопроводов в
результате пульсации давления газа за компрессорной установкой, ам-
плитуда которых достигала 20 мм, а при запуске дожимных компрес-
соров — до 45 мм. Вследствие этого на трубопроводах систематически
появлялись трещины как в стенке, так и в сварных швах трубопровода.
Анализ аварий [7] показал, что до 60% их общего числа происходит
на участке до 15 км от компрессорных станций.
В процессе проведения пусконаладочных работ на многих блоках
с реакторами ВВЭР-1000 возникали пульсации давления в главных па-
ропроводах [8], наличие которых не позволяло осуществлять нормаль-
ную эксплуатацию энергоблока. Проблема была устранена внесением
значительных изменений в конструкцию элементов проточной части
парогенератора.
В системе парораспределения турбоустановок К-800-240 [9] и
К-200-130 [10] были зафиксированы пульсации давления с амплиту-
дой
Δ
p
= 2
,
4
МПа и
Δ
p
= 1
,
7
МПа соответственно, что составляет
10–15% начального давления пара. Амплитуды пульсации давления
за шиберными задвижками [3] также достигают 10% абсолютного
давления перед задвижкой.
4 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 3
