RU2369798C1 - Corrugated gas line with noise and vibration reduction (versions) - Google Patents
Corrugated gas line with noise and vibration reduction (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369798C1 RU2369798C1 RU2008115919/06A RU2008115919A RU2369798C1 RU 2369798 C1 RU2369798 C1 RU 2369798C1 RU 2008115919/06 A RU2008115919/06 A RU 2008115919/06A RU 2008115919 A RU2008115919 A RU 2008115919A RU 2369798 C1 RU2369798 C1 RU 2369798C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- corrugated
- ratio
- corrugation
- pipe
- gas
- Prior art date
Links
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 1
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 1
- 102220489711 Ubiquitin-like modifier-activating enzyme ATG7_F15D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 1
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pipe Accessories (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Предложение относится к гофрированным трубам (т.е. к трубам, в том числе к шлангам, содержащим гофрированные участки), предназначенным для транспортирования газов или газожидкостных смесей.The proposal relates to corrugated pipes (i.e., pipes, including hoses containing corrugated sections) intended for the transport of gases or gas-liquid mixtures.
Уровень техникиState of the art
Для доставки добываемого природного газа от подводных скважин к плавучим газодобывающим платформам и от плавучих газодобывающих платформ к береговым сооружениям газового хозяйства (газохранилищам или газоперекачивающим станциям) необходимы гибкие газопроводы (шланги), гибкость которых, как правило, обеспечивается выполнением газопровода из труб гофрированного профиля (гофрированные газопроводы).Flexible natural gas pipelines (hoses) are required for the delivery of produced natural gas from subsea wells to floating gas production platforms and from floating gas production platforms to onshore gas facilities (gas storages or gas pumping stations), the flexibility of which is provided by running the gas pipeline from corrugated pipes (corrugated gas pipelines).
Кроме того, отрезки гофрированных труб используют в качестве гибких звеньев воздухопроводов, выполненных в основном из негибких гладких труб (например, подводящих или отводящих звеньев).In addition, pieces of corrugated pipes are used as flexible parts of air ducts made mainly of inflexible smooth pipes (for example, inlet or outlet units).
Для гофрированных газопроводов остро стоит проблема так называемой «поющей гофрированной трубы», вызванная тем что поток газа (в частности, воздуха) или поток в трубе при достижении им скорости 1,5-2,0 м/с генерирует в гофрированном газопроводе высокий уровень шума и вибрации, снижающий надежность газопровода. Этот эффект сохраняется и при наличии в транспортируемом потоке жидкой фазы (т.е. при транспортировке газожидкостной смеси).For corrugated gas pipelines, there is an acute problem of the so-called “singing corrugated pipe”, caused by the fact that the gas flow (in particular, air) or the flow in the pipe when it reaches a speed of 1.5-2.0 m / s generates a high noise level in the corrugated gas pipeline and vibrations that reduce the reliability of the gas pipeline. This effect is also preserved in the presence of a liquid phase in the transported stream (i.e., when transporting a gas-liquid mixture).
Проблема стоит настолько остро, что на существующих плавучих газодобывающих станциях (например, в Норвегии) ее приходится решать путем существенного уменьшения скорости прокачки газа, что приводит к снижению производительности газодобывающих станций и к огромным экономическим потерям при транспортировке газа. Эту проблему следует отличать от имеющей множество запатентованных решений проблемы VIV (Vortex Induced Vibrations - вибрация, вызванная срывом вихрей). Проблема VIV актуальна для вибраций, вызванных внешним обтеканием труб подводными течениями, и решается, как правило, путем формирования ребер жесткости различной конфигурации на внешней поверхности негофрированной трубы [1].The problem is so acute that it has to be solved at existing floating gas producing stations (for example, in Norway) by significantly reducing the gas pumping rate, which leads to a decrease in the productivity of gas producing stations and huge economic losses during gas transportation. This problem should be distinguished from the VIV (Vortex Induced Vibrations - vibration caused by the breakdown of vortices), which has many patented solutions. Problem VIV is relevant for vibrations caused by external flow around pipes underwater flows, and is usually solved by forming stiffeners of various configurations on the outer surface of the non-corrugated pipe [1].
Результаты исследования и поиска решения проблемы шума и вибрации в гибких гофрированных газопроводах представлены в работах [2] и [3]. При этом теоретически и экспериментально проверялись возможности снижения уровня шума и вибрации путем изменения геометрической формы и размеров гофров, степени отражения звуковых волн от конца трубы, геометрии трубы и эффективной скорости звука в ней. Однако решение проблемы найдено не было.The results of research and the search for a solution to the problem of noise and vibration in flexible corrugated gas pipelines are presented in [2] and [3]. In this case, theoretically and experimentally tested the possibility of reducing noise and vibration by changing the geometric shape and size of the corrugations, the degree of reflection of sound waves from the end of the pipe, the geometry of the pipe and the effective speed of sound in it. However, no solution was found.
Известен глушитель шума, содержащий корпус в виде гофрированной трубы, который снабжен звукопоглощающей вставкой, размещенной с зазором относительно внутренней поверхности корпуса и повторяющей форму последней, и перфорированными кольцами из жесткого пористого шумопоглощающего материала, установленными между вставкой и корпусом в его минимальных сечениях [4].Known silencer containing a housing in the form of a corrugated pipe, which is equipped with a sound-absorbing insert placed with a gap relative to the inner surface of the body and repeating the shape of the latter, and perforated rings of rigid porous sound-absorbing material installed between the insert and the body in its minimum sections [4].
Недостаток этого решения применительно к гофрированному газопроводу - загромождение полости газопровода звукопоглощающими элементами (вставкой и кольцами), снижающее его производительность.The disadvantage of this solution in relation to a corrugated gas pipeline is the clutter of the gas pipeline cavity with sound-absorbing elements (insert and rings), which reduces its performance.
Известна гибкая гофрированная труба, имеющая участки с различным шагом гофра [5]. Однако это решение направлено на повышение работоспособности (надежности) трубы в условиях виброперегрузок, передаваемых от ее патрубков, но не подавляет шум и вибрации, возникающие за счет турбулентности потока среды внутри трубы.Known flexible corrugated pipe having sections with different pitch corrugation [5]. However, this solution is aimed at improving the operability (reliability) of the pipe under conditions of vibration overload transmitted from its nozzles, but does not suppress the noise and vibrations arising from the turbulence of the medium flow inside the pipe.
Раскрытие существа изобретенияDisclosure of the invention
Задача изобретения состоит в том, чтобы снизить шум и вибрацию, возникающие за счет турбулентности внутреннего потока среды в газопроводе, содержащем гофрированные участки, без потери производительности газопровода.The objective of the invention is to reduce noise and vibration arising from the turbulence of the internal flow of the medium in a gas pipeline containing corrugated sections, without loss of productivity of the gas pipeline.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - подавление шума и вибрации, возникающих в гофрированных частях газопровода, без потери производительности газопровода, вызванной снижением скорости транспортировки. Этот технический результат достигается в двух вариантах осуществления изобретения.The technical result achieved by using the invention is the suppression of noise and vibration arising in the corrugated parts of the pipeline, without loss of productivity of the pipeline, caused by a decrease in the speed of transportation. This technical result is achieved in two embodiments of the invention.
В первом варианте указанный результат достигается тем, что газопровод содержит, по меньшей мере, одну пару гофрированных отрезков трубы, отношение шагов гофры которых лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2, при этом каждый указанный отрезок трубы содержит, по меньшей мере, один шаг гофры.In the first embodiment, this result is achieved in that the gas pipeline contains at least one pair of corrugated pipe sections, the ratio of the corrugation steps of which lies in the range of 0.3-0.9, and the ratio of amplitudes is in the range of 0.8-1.2 wherein each said pipe section contains at least one corrugation pitch.
Гофрированные отрезки трубы, образующие указанную пару, могут быть разделены негофрированным участком трубы или участком с другими параметрами гофры.The corrugated pipe sections forming the indicated pair can be divided by a non-corrugated pipe section or a section with other corrugation parameters.
Во втором варианте указанный результат достигается тем, что газопровод содержит, по меньшей мере, один гофрированный отрезок трубы с профилем гофры, образованным суммой, по меньшей мере, двух периодических функций расстояния вдоль оси трубы, при этом отношение периодов указанных функций лежит в пределах 0,3-0,9, а отношение амплитуд - в пределах 0,8-1,2.In the second embodiment, this result is achieved in that the gas pipeline contains at least one corrugated pipe segment with a corrugation profile formed by the sum of at least two periodic distance functions along the pipe axis, while the ratio of the periods of these functions lies within 0, 3-0.9, and the ratio of amplitudes is in the range of 0.8-1.2.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 представлены экспериментальные зависимости энергетических потерь в гофрированной трубе от числа Струхаля.Figure 1 presents the experimental dependence of the energy loss in the corrugated pipe from the Strouhal number.
Фиг.2 иллюстрирует обнаруженный авторами эффект подавления колебаний в гофрированной трубе, имеющей два отрезка.Figure 2 illustrates the discovered by the authors of the effect of suppressing vibrations in a corrugated pipe having two sections.
На фиг.3 показаны примеры выполнения конструкций предлагаемого гофрированного газопровода по первому варианту.Figure 3 shows examples of the designs of the proposed corrugated gas pipeline according to the first embodiment.
На фиг.4 - пример выполнения по второму варианту.Figure 4 is an example of execution according to the second embodiment.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Теоретические и экспериментальные предпосылки осуществления изобретения представлены в работе [6], согласно которой акустические процессы, сопровождающие прохождение потока газовой (в т.ч. воздушной) среды в гофрированной трубе, характеризуются функцией D(f, L, U), отражающей зависимость суммарных энергетических потерь D на частоте f от шага L гофрировки и скорости U потока среды. Положительные значения D соответствуют затуханию акустических колебаний в гофрированной трубе, а отрицательные - их генерации. Суммарные потери D включают меняющую знак составляющую, связанную с профилем внутренней поверхности гофра, и положительную составляющую, связанную с вязкостью и теплопроводностью среды.Theoretical and experimental prerequisites for the implementation of the invention are presented in [6], according to which the acoustic processes accompanying the flow of a gas (including air) medium in a corrugated pipe are characterized by the function D (f, L, U), which reflects the dependence of the total energy losses D at a frequency f from the corrugation step L and the medium flow velocity U. Positive values of D correspond to attenuation of acoustic vibrations in the corrugated pipe, and negative values correspond to their generation. The total losses D include a sign-changing component associated with the profile of the inner surface of the corrugation, and a positive component related to the viscosity and thermal conductivity of the medium.
Приведенные в [6] экспериментальные зависимости D от безразмерной величины , называемой числом Струхаля, воспроизведены на фиг.1. Кривые а, б и в соответствуют скоростям потока 5, 10 и 15 м/с. Используя кривые фиг.1, можно получить зависимости величины D от частоты, показанные на фиг.2. Здесь, как и на фиг.1, положительные значения D соответствуют затуханию колебаний, а отрицательные - их генерации.The experimental dependences of D on the dimensionless quantity given in [6] , called the Strouhal number, are reproduced in FIG. Curves a, b and c correspond to flow rates of 5, 10 and 15 m / s. Using the curves of FIG. 1, it is possible to obtain the dependences of D on frequency shown in FIG. Here, as in FIG. 1, positive values of D correspond to damping of oscillations, and negative values correspond to their generation.
Значения функции потерь D(f) двух отрезков одной трубы на каждой частоте суммируются. При этом авторами было обнаружено, что при соответствующем соотношении шагов гофра на двух отрезках трубы колебания, генерируемые одним отрезком трубы, затухают в другом.The values of the loss function D (f) of two segments of the same pipe at each frequency are summed. At the same time, the authors found that with an appropriate ratio of the corrugation steps on two pipe sections, the vibrations generated by one pipe section dampen in the other.
Фиг.2 иллюстрирует этот эффект. На ней показаны частотные зависимости D(f) для газопровода, имеющего два отрезка трубы с неодинаковыми шагами L1 и L2 гофра при скорости газового потока 15 м/с.Figure 2 illustrates this effect. It shows the frequency dependences D (f) for a gas pipeline having two pipe sections with uneven corrugation steps L 1 and L 2 at a gas flow velocity of 15 m / s.
Кривые D(f) для отрезка с меньшим шагом L1 гофра помечены знаком □, а для отрезка с большим шагом L2 гофра - знаком О. Фиг.2а соответствует отношению Curves D (f) for a segment with a smaller step L 1 corrugation are marked with a symbol □, and for a segment with a large step L 2 corrugation is marked with an O. Fig. 2a corresponds to the relation
L1/L2, равному 0,5, фиг.2б - отношению L1/L2, равному 0,4, а фиг.2в - отношению L1/L2, равному 0,6. Результирующие кривые D(f) показаны утолщенными линиями.L 1 / L 2 equal to 0.5, fig.2b - the ratio of L 1 / L 2 equal to 0.4, and figv - ratio L 1 / L 2 equal to 0.6. The resulting curves D (f) are shown by thickened lines.
Как видно из фиг.2, колебания одной и той же частоты в одном отрезке трубы соответствуют области генерации, а в другой - области затухания.As can be seen from figure 2, the oscillations of the same frequency in one segment of the pipe correspond to the generation region, and in the other to the damping region.
При выбранных соотношениях шагов гофра колебания, генерируемые одним отрезком трубы, затухают в другом. Из фиг.2 видно, что в составной гофрированной трубе с выбранными соотношениями шагов гофров возникающие колебания в значительной степени подавляются во всей практически значимой области звуковых частот.With the selected ratios of the corrugation steps, the oscillations generated by one section of the pipe damp in another. From figure 2 it can be seen that in a composite corrugated pipe with selected ratios of the steps of the corrugations, the resulting vibrations are largely suppressed in the entire practically significant region of sound frequencies.
Показанные на фиг.3 примеры конструкций предлагаемого гофрированного газопровода содержат пару отрезков гофрированной трубы: отрезок 1 и отрезок 2. Амплитуда (высота) гофра на участке 1 равна h1, на участке 2 равна h2. Отношение амплитуд (высот) h1/h2 близко к единице. Шаг гофра на отрезке 1 равен L1, а на отрезке 2 равен L2. Отношение шагов L1/L2 близко к 0,5.Shown in figure 3, examples of structures of the proposed corrugated gas pipeline contain a pair of corrugated pipe sections:
На фиг.3а показан пример выполнения газопровода из двух отрезков с синусоидальным профилем, на фиг.3б - из двух отрезков, имеющих цилиндрические участки.On figa shows an example of a gas pipeline from two sections with a sinusoidal profile, on figb - from two segments having cylindrical sections.
На фиг.4 показан пример конструкции газопровода по второму варианту - с профилем гофры, образованным суммой, по меньшей мере, двух периодических функций расстояния вдоль оси трубы, отношение амплитуд которых близко к единице, а отношение периодов близко к 0,5.Figure 4 shows an example of a gas pipeline construction according to the second embodiment, with a corrugation profile formed by the sum of at least two periodic distance functions along the pipe axis, the amplitude ratio of which is close to unity, and the ratio of periods is close to 0.5.
Длины отрезков 1 и 2 выбираются из технологических соображений, однако ограничены условием D>Dмин, где Dмин - заданное минимальное значение (например, равное нулю). Проверка выполнения этого условия для гофрированного отрезка трубы с конкретными значениями параметров при заданной максимальной скорости потока среды выполняется с использованием зависимостей, представленных на фиг.1.The lengths of
Изложенное выше подтверждено экспериментальными проверками, при которых установлено, что эффект взаимоподавления колебаний потока среды, протекающего последовательно через отрезки 1 и 2, сохраняется в диапазоне отношений L1/L2, равном 0,3-0,9, и отношений h1/h2, равном 0,8-1,2.The above is confirmed by experimental tests, in which it was found that the effect of mutual suppression of the oscillations of the flow of the medium flowing sequentially through
Источники информацииInformation sources
1. Пат. США US 6948884, МПК F15D 1/10, F16l 57/00, оп. 27.09.2005.1. Pat. USA US 6948884, IPC F15D 1/10, F16l 57/00, op. 09/27/2005.
2. U.Kristiansen, T.Reinen, G.A.Wiik. Proc. of lnter-noise, 2005, p.220-221.2. U. Kristiansen, T. Reinen, G.A. Wiik. Proc. of lnter-noise, 2005, p. 220-221.
3. U.Kristiansen, T.Reinen, G.A.Wiik. Journal of Acoustic Society of America, 2007, v.121, N 3.3. U. Kristiansen, T. Reinen, G.A. Wiik. Journal of Acoustic Society of America, 2007, v. 121, No. 3.
4. Пат. RU 2298668, МПК F01N 1/00, оп. 10.05.2007 г.4. Pat. RU 2298668,
5. Пат. RU 2028535, МПК F16L 11/11, оп. 09.02.1995.5. Pat. RU 2028535, IPC F16L 11/11, op. 02/09/1995.
6. В.Ф.Копьев, М.А.Миронов, B.C.Солнцева, Акуст. журн., 2008, т.54, №2, 237-243.6. V.F. Kopiev, M.A. Mironov, B.C. Solntseva, Acoust. Zh., 2008, v. 54, No. 2, 237-243.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115919/06A RU2369798C1 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Corrugated gas line with noise and vibration reduction (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115919/06A RU2369798C1 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Corrugated gas line with noise and vibration reduction (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369798C1 true RU2369798C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41260987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008115919/06A RU2369798C1 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Corrugated gas line with noise and vibration reduction (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369798C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589893C1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Corrugated pipeline with suppression of noise and vibration |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1672021A1 (en) * | 1989-05-25 | 1991-08-23 | Институт математики и механики АН КазССР | Surface flowed by fluid or gas |
| RU2028535C1 (en) * | 1992-05-06 | 1995-02-09 | Уфимское агрегатное предприятие "Гидравлика" | Flexible corrugated pipe |
| RU2061915C1 (en) * | 1993-02-16 | 1996-06-10 | Игорь Сергеевич Ковалев | Coating for decreasing drag |
-
2008
- 2008-04-24 RU RU2008115919/06A patent/RU2369798C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1672021A1 (en) * | 1989-05-25 | 1991-08-23 | Институт математики и механики АН КазССР | Surface flowed by fluid or gas |
| RU2028535C1 (en) * | 1992-05-06 | 1995-02-09 | Уфимское агрегатное предприятие "Гидравлика" | Flexible corrugated pipe |
| RU2061915C1 (en) * | 1993-02-16 | 1996-06-10 | Игорь Сергеевич Ковалев | Coating for decreasing drag |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589893C1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Corrugated pipeline with suppression of noise and vibration |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103403359B (en) | Resonant silencers for radial compressors | |
| US8181671B2 (en) | Anti-resonant pulse diffuser | |
| EA008045B1 (en) | A fluid flow controller | |
| CN108561669B (en) | Elastic back cavity type pipeline vibration damping and muffler device | |
| US20160252204A1 (en) | Compact Modular Low Resistance Broadband Acoustic Silencer | |
| JP2016014523A (en) | Damper for gas turbine | |
| US7722316B2 (en) | Acoustic viscous damper for centrifugal gas compressor | |
| JP2016041917A (en) | Silencer | |
| RU2369798C1 (en) | Corrugated gas line with noise and vibration reduction (versions) | |
| CN209540303U (en) | A kind of pipeline silencer | |
| RU77384U1 (en) | CORRUGATED GAS PIPELINE WITH NOISE AND VIBRATION REDUCTION (OPTIONS) | |
| JP4358665B2 (en) | Perforated panel silencer structure | |
| CN111561626A (en) | Silencing pipeline | |
| Bolduc et al. | Effect of upstream edge geometry on the trapped mode resonance of ducted cavities | |
| CN203453704U (en) | Fluid pulse attenuation structure, steering oil pipe pulse attenuation device and automobile | |
| CN103410794B (en) | A kind of wavelength adjustable noise reduction tube of centrifugal pump | |
| JP2004360547A (en) | Silencer for supercharger | |
| RU2589893C1 (en) | Corrugated pipeline with suppression of noise and vibration | |
| RU171331U1 (en) | REACTIVE NOISE SILENCER | |
| JP2011074914A (en) | Silencing structure | |
| CN112785994B (en) | Muffler device and air conditioner | |
| CN223270272U (en) | Reverse cone silencer for fan | |
| JP2009150458A (en) | Metal bellows tube | |
| CN103089713B (en) | A kind of low noise centrifugal pump | |
| RU56963U1 (en) | MULTI-CHAMBER NOISE SILENCER EXHAUST GASES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A WHEELED VEHICLE |