ОЦЕНКА ПРЕДЕЛА ДАВЛЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО БЕЗАВАРИЙНУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ ГАЗОВОГО ТРУБОПРОВОДА - Студенческий научный форум

V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

ОЦЕНКА ПРЕДЕЛА ДАВЛЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО КЛАПАНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО БЕЗАВАРИЙНУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ ГАЗОВОГО ТРУБОПРОВОДА

Нужных П.Н. 1, Харина О.П. 2
1Комсомольски-на-Амуре государственный технический университет
2Комсомольский-на-Амуре Государственный Технический Университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Предложена методика оценки предела давления, контролируемого предохранительным клапаном, обеспечивающим безаварийную эксплуатацию газового трубопровода заданного диаметра, на основе корреляционной зависимости между диаметром трубопровода и контролируемым давлением рабочего тела.

Актуальность проблемы

Безаварийная работа систем газоснабжения в значительной степени зависит от закладываемых на стадии проектных решений взаимосвязей между геометрическими и физическими параметрами технической системы, в данном случае магистрального трубопровода для транспортировки сжиженного газа. При завышенном давлении газа возможен разрыв трубопровода, утечка газа через элементы уплотнения трубопроводной системы, выход из строя контрольно-измерительных приборов, отрыв пламени в горелках энергетического оборудования и т.д. Для предотвращения заброса давления на трубопроводе устанавливаются специальные предохранительные запорные клапаны. Для упрощения предварительной оценки параметров оптимального клапана, обеспечивающего безаварийную эксплуатацию трубопроводной системы, нами был проведён статистический анализ параметров 58 клапанов, данные о которых размещены на сайте [1] (см. Приложение 1). Цель статистической обработки – поиск корреляционной зависимости между диаметром трубопровода и верхним давлением, контролируемым клапаном. В отличие от функциональной, корреляционная зависимость в данном случае будет учитывать совокупность случайных факторов, относящихся к практике проектирования, производства запорной арматуры и устройств, а также эксплуатации трубопроводных систем.

Методы исследования

На основе выборки из 58 клапанов исследована корреляционная зависимость между двумя случайными величинами:

1) P,кПА – верхним пределом давления рабочего тела (газа) в трубопроводе,

2) D, мм - диаметром трубопровода, на который устанавливается клапан.

На основе сделанной выборки построена корреляционная таблица 1.

Таблица 1. Интервалы разбиения параметров корреляционной таблицы

P(кПА)

D(мм)

0;181.42

P1=90.71

(181,42;272,13)

P2=266,77

272,13;453,55

P3=362,84

453,55;544,26

P4=476,22

544,26;635

P5=589,63

ndi

0;28,57

D1=14,28

 

2

 

1

1

4

28,57;57,14

D2=42,85

2

7

4

8

3

24

57,14;85,71

D3=71,42

 

4

2

3

3

12

87,71;114,28

D4=100

 

2

 

2

2

6

114,28;142,85

D5=128,56

 

2

   

2

4

142,85;171,42

D6=157,13

 

2

 

1

1

4

171,42;200

D7=185,71

 

2

 

2

 

4

npi

2

21

6

17

12

58

По данным таблицы 1 найдены условные средние [3]: среднее значение давления P1=Pi∙n1ind1=399,85 для первого (наименьшего) значения диаметра трубопровода D1. Получена точка (D1; P1) = (14,28; 399,85). Аналогичным способом найдены точки для условных средних P2: (42,85; 378,24), P3: (71,42; 415,77), P4: (100; 444,2), P5: (128,56; 734).

На рисунке 1 построена графическая интерпретация полученных данных. Её анализ позволяет сделать предположение, что зависимость между D и P является параболической и выражается формулой: p=ad2+bd+c. (1)

Описание решения проблемы

Параметры a, b, c параболы (1), согласно методу наименьших квадратов [2], определяются системой:

a∙di4+b∙di3+c∙di2=pidi2a∙di3+b∙di2+c∙di=pidia∙di2+b∙di+c∙n=pi (2)

На основе выборки вычислим необходимые суммы системы (2), получим:

10447196804∙a +66761572∙b+493796∙c=176832027,5 66761572 ∙a+493796∙b+4588∙c=1671882,5 493796∙a+4588∙b+58∙c=21747,5 . (3)

Решая систему (3) по формулам Крамера [3], получаем:

a=∆1∆=0,01; b=∆2∆=-1,44; c=∆3∆=445,89. Тогда уравнение регрессии (1) примет вид:

pd=0,01∙d2-1,44∙d+445,89 (4)

Построим кривую, заданную уравнением (4) и нанесем на рисунок 2 полученные ранее точки.

Значимость работы

Рассчитанное уравнение параболической регрессии и предоставленный график позволяют проследить зависимость между диаметром трубы и верхним пределом давления клапана, дают возможность подобрать необходимую подачу газа, тем самым способствуя предотвращению аварии.

   

Список использованных источников:

  1. Газовик - промышленное газовое оборудование [Электронный ресурс]. — Режим доступа:

URL: http://gazovik-gas.ru/directory/add/table/klapan-lock.html (дата обращения: 20.12.12).

  1. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: учеб. пособие для студентов вузов. - изд. 4-е, стер, - М.: Высш. шк., 1998. – 400 с.

  2. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: учеб. для втузов. в 2-х т. т. II – М.: Интеграл-Пресс, 2007. – 416 с.

Приложение 1. Каталог клапанов

Марка клапана

Ду, мм

Верхний

контролируемый

предел, кПА

Марка клапана

Ду,

мм

Верхний контролируемый предел, кПА

ПКК-40МН-0,6

40

520

КПЗ-150 В

150

635

ПКК-40МС-0,6

40

60

КПЗ-150 В1

150

475

ПКК-40МН-1,6

40

520

КПЗ-50 Н

50

237,5

ПКК-40МС-1,6

40

60

КПЗ-50 С

50

190

ПКН-50

50

230

КПЗ-50 В

50

635

ПКВ-50

50

500

КПЗ-50 В1

50

475

ПКН-100

120

230

КПЗ-100 Н

120

237,5

ПКВ-100

100

500

КПЗ-100 С

100

190

ПКН-200

200

230

КПЗ-100 В

120

635

ПКВ-200

200

500

КПЗ-100 В1

100

475

КПЗ-25 Н

25

237,5

КПЭГ-50П

50

230

КПЗ-25 С

25

190

КПЭГ-100П

100

545

КПЗ-25 В

25

575

КЗГЭ-50

50

290

КПЗ-25 В1

25

475

КЗГЭ-100

120

545

КПЗ-32 Н

32

297,5

ПКН-50 эл. магн.

50

230

КПЗ-32 С

32

190

ПКВ-50 эл. магн.

50

500

КПЗ-32 В

32

635

ПКН-100 эл. магн.

100

230

КПЗ-32 В1

32

475

ПКВ-100 эл. магн.

100

545

КПЗ-40 Н

40

237,5

ПКН-200 эл. магн.

200

190

КПЗ-40 С

40

190

ПКВ-200 эл. магн.

200

505

КПЗ-40 В

40

575

ПКЭН-50

50

290

КПЗ-40 В1

40

475

ПКЭВ-50

50

460

КПЗ-50 Н

80

297,5

КПЗ-100 Н

80

297,5

КПЗ-50 С

80

190

КПЗ-100 С

80

190

КПЗ-50 В

80

635

КПЗ-100 В

80

575

КПЗ-50 В1

80

475

КПЗ-100 В1

80

475

КПЗ-80 Н

80

237,5

КПЗ-80 В

80

575

КПЗ-80 С

80

190

КПЗ-80 В1

80

475

КПЗ-150 С

150

190

КПЗ-150 Н

150

237,5

Просмотров работы: 1899