CC BY
24
УДК 621.646.247
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ
А.Г.Куницын1
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлен универсальный контрольно-измерительный комплекс, позволяющий проводить гидравлические испытания различных видов запорной арматуры. Комплекс оснащен датчиками давления и расхода воды, показания которых выводятся на персональный компьютер в графическом виде. Ил. 5. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: трубопроводная арматура; испытательные стенды; контрольно-измерительные приборы; гидравлические испытания.
A GAGE COMPLEX FOR THE PILOT STUDY OF PIPELINE VALVES A.G.Kunitsyn
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The author presents a universal gage complex, which enables to carry out pressurization tests of stop valves of various types. The complex is equipped with sensors of pressure and water discharge. Their showings are displayed graphically on the screen of a personal computer. 5 figures. 7 sources.
Keywords: valves; test stands; control equipment; pressurization tests.
В настоящее время трубопроводная арматура представляет собой класс устройств, предназначенных для перекрытия или регулирования потока жидкого или газообразного продукта в трубопроводных системах. Рынок трубопроводной арматуры в России и в мире - это сложившийся рынок. Традиционные виды арматуры выпускают десятки отечественных и зарубежных предприятий. И хотя спрос на различные виды арматуры ежегодно возрастает [1], имеющиеся мощности по производству удовлетворяют потребности рынка. Рост потребности обусловлен бурным строительством новых трубопроводов и ремонтом старых. Конструкция и технология изготовления арматуры остается практически неизменной со времени появления первых промышленных трубопроводов.
Непрерывное развитие технического прогресса обусловливает появление новых более совершенных технических решений, новых материалов, технологий и оборудования. Предлагаемое новое поколение за-порно-регулирующих устройств [2, 3, 4, 5], основным элементом которых является эластичное запорное устройство из оболочечного материала, требует создания автоматизированного контрольно-измерительного комплекса для экспериментального исследования этой трубопроводной арматуры.
При подготовке к гидравлическим испытаниям запорного устройства был проведен обзор всех отечественных испытательных стендов [6]. В результате проведенного обзора был сделан вывод, что все организации, которые выпускают, ремонтируют и эксплуатируют запорную арматуру согласно техническим требо-
ваниям, испытывают арматуру на прочность-плотность корпусных деталей и прокладочных соединений, а также герметичность затвора. При этом отмечается отсутствие испытательных стендов, которые позволяют исследовать работу задвижек непосредственно в динамике, то есть в процессе перекрытия под действием различного давления и скорости транспортируемой жидкости. Все существующие стенды оснащены стрелочными контрольно-измерительными приборами, у которых точность и параметры уступают цифровым контрольно-измерительным приборам, и, наконец, ни в одном испытательном стенде в силу конструктивных особенностей нет такого прибора, как расходомер, по которому можно судить о скорости транспортируемого потока. Поэтому для испытаний нашего устройства возникла необходимость создания принципиально нового испытательного стенда исследования запорных устройств с эластичным рабочим органом. Для испытания запорной арматуры был спроектирован (рис. 1) и изготовлен стенд с замкнутым циклом циркуляции воды (рис. 2).
Испытательный стенд работает следующим образом. Насос (центробежный, многоярусный, вертикальный, электронный) включается с помощью кнопки на пульте управления, скорость потока воды регулируется частотой вращения двигателя. Вода от насоса по трубе поступает к задвижке. Давление на входе задвижки измеряется с помощью датчика давления Метран 55ДА, расход жидкости измеряется вихреаку-стическим расходомером Метран 300ПР. На выходе задвижки располагается второй малогабаритный дат-
1Куницын Александр Геннадьевич, старший преподаватель кафедры сопротивления материалов, директор технического колледжа ИрГТУ, тел.: (3952)405-670, e-mail: [email protected]
Kunitsin Alexander Gennadjevich, a senior lecturer of the Chair of Strength of Materials, a director of the Technical College of Irkutsk State Technical University, тel.: (3952)405-670, e-mail: [email protected]
Рис. 1. Автоматизированный испытательный стенд: 1 - бак; 2 - насос; 3, 4,5,8- трубопровод; 7 - торовое запорное устройство; 9 - шаровый кран; 10,14 - кран для слива воды; 11 - датчики давления; 12 - расходомер воды; 15 - сливной рукав; 16 - опорная рама
Рис. 2. Автоматизированный испытательный стенд
чик давления Метран 55ДА для определения давления на выходе. Посредством двухканальных измерителей ТРМ 200 и адаптера сети АСЗ данные с датчиков передаются на ПК. Для визуализации испытаний было использовано программное обеспечение TRACE
MODE. Контрольно-измерительный комплекс показан на рис. 3.
Выбор контрольно-измерительных приборов был обусловлен в первую очередь целями эксперимента. Простота конструкции, надежность, малые габариты,
относительно невысокая стоимость обеспечили широкое распространение приборов фирмы Метран.
Малогабаритные датчики давления Метран 55 предназначены для работы в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Он состоит из измерительного блока (ИБ), представляющего собой измерительную мембрану тензопреобразователя и электронного преобразователя (ЭП), который преобразует электрический сигнал с датчиков в унифицированный токовый сигнал. Диапазон измеряемых давлений данного датчика
находится в пределах от 0 до 1,6 МПа, точность измерения 0,5%.
Серия вихреакустических преобразователей расхода предназначена для измерения объемного расхода и объема водопроводной, технической воды, водных растворов с вязкостью не более 2 сСт. Суть вих-реакустического принципа измерения расхода состоит в измерении скорости потока путем определения частоты образования вихрей за телом обтекания, установленным в проточной части преобразователя расхода. Определение частоты вихреобразования производится при помощи ультразвука. Преобразователь
Рабочее
место опе-
8 Е : 6 2007
Рис. 3. Контрольно-измерительный комплекс
Рис. 4. Визуализация программного обеспечения TRACE MODE
Кривые Источник Значение
Е -•- 11-1
И -Давление РЕ-1
И -Давление РЕ-2
И -Давление РЕ-3 -1
0 Давление РЕ-4 | Файл Вид Действия Справка_|
Рис. 5. Графики давлений и расхода воды
вихреакустического расходомера Метран 300ПР представляет собой моноблочную конструкцию, состоящую из проточной части (ПЧ) и электронного блока (ЭБ). В корпусе ПЧ расположены: тело обтекателя, пьезоиз-лучатели, пьезоприемники и термодатчик. ЭБ включает в себя генератор, фазовый детектор, микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов. Пределы измерений данного расходомера от 0.8 до 120 м3/ч, пределы погрешности 1%. Программное обеспечение TRACE MODE состоит из инструментальной системы - интегрированной среды разработки и из набора исполнительных модулей. Инструментальная система инсталлируется на рабочем месте разработчика
АСУ. С помощью исполнительных модулей TRACE MODE проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени (рис. 4).
Данный контрольно-измерительный комплекс позволяет проводить гидравлическое испытание запорной арматуры при различных значениях давления, которые получали путем изменения частоты вращения вала двигателя насоса. Этот комплекс исследует работу задвижек в динамике, непосредственно в процессе перекрытия. Проводя анализ данных, полученных с помощью программного обеспечения (рис. 5), можно вычислить характеристики различных типов задвижек в том числе и коэффициент гидравлического сопротивления [7].
Библиографический список
1. Бакулина А.А., Степанова Е.И., Тер-Матеосянц И.Т., Проблемы импортозамещения в российском арматуро-строении. [электронный ресурс] - http://www.npa-arm.org/index.php
2. Патент № 2267046 МКИ3 кл. П6К 3/00 РФ. Запорное устройство для перекрытия трубопроводов / Кольцов В.П., Моргач Е.В., Чупин В.Р. Опубл. 27.12.2005. Бюл. №36 С. 5
3. Патент № 2278312 МКИ3 кл. П6К 7/07 РФ. Запорное устройство для перекрытия трубопроводов / Кольцов В.П., Моргач Е.В., Феоктистов И .Д. Опубл. 20.06.2006. Бюл. №17 С. 6.
4. Патент № 2299373 МКИ3 кл. П6К 7/07 РФ. Шланговый клапан (варианты) / Кольцов В.П., Евстафьев С. Н., Майзель И. Г., Чупин В.Р. Опубл. 20.05.2007. Бюл. №14 С. 2
5. Патент № 2309318 МКИ3 кл. П6К 7/07 РФ. Шланговый клапан / Кольцов В.П., Куницын А. Г. Опубл. 27.10.2007. Бюл. №30 С. 6.
6. Оборудование для испытания трубопроводной арматуры. http://www.remarm.ru/isp.html
7. Кольцов, В.П., Куницын, А.Г. Экспериментальное исследование торовых запорных устройств: материалы Пятой международной научно-практической конференции. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 191-198 с.
