CC BY
17
2) математическое описание динамического анализа;
3) нанесение расчетной (конечно-элементной) сетки;
4) задания граничных условий, связей, нагрузок и т. д.;
5) проведение расчетов и анализ результатов.
Рис. 1. Геометрическая (а) и КЭ (б) модели насоса ПН-40УВ
Полученную таким образом расчетную математическую модель можно использовать с целью проведения вариативных исследований, в том числе и моделирование влияния различного рода повреждений на динамические характеристики пожарных насосов.
При компьютерном моделировании использовались трехмерные геометрические модели, описанные ранее. Итак следующей частью алгоритма теоретического компьютерного моделирования является нанесением расчетной конечно- элементной сетки. Построенные расчетные сетки корпуса центробежного насоса ПН- 40УВ представлено на рис. 1б.
Исследование вынужденных гармонических колебаний пожарного насоса ПН-40УВ. Во время работы насоса происходят вибрации, которые являются колебаниями, вызванные наличием вынужденных гармонических сил. Указанные силы являются результатом комплексного действия наличия дисбаланса, несоосности соединения валов и т. д. [4]. Соответствующие силы действуют на ротор рабочего колеса и передаются через подшипники на корпус насоса. С целью анализа проявления вибраций насоса на разных частотах вращения ротора, было построено АЧХ колебаний насоса. На рис. 3 представлены АЧХ в разных направлениях и форма вынужденных колебаний насоса.
Предыдущие исследования были проведены для исправного насоса. Общая идея диагностики насоса заключается в определении закономерностей изменения вибраций насоса, имеющего скрытые дефекты. Поэтому следующим шагом в исследовании является моделирование вибраций насоса с дефектами. Среди неисправностей, которые наиболее часто наблюдаются при эксплуатации насосов следует выделить ослабление креплений насоса к раме автомобиля, неисправности в подшипниковых узлах, повреждения или засорения рабочего колеса, появление кавитационных режимов и потеря герметичности. Большинство указанных неисправностей приводит к увеличению вибраций. Причем к скрытым дефектам следует отнести неисправности в подшипниках и в рабочем колесе.
Ггеяислсу (Нг)
в
Ргм^исдоу (Нт)
г
Рис. 3. Результаты расчетов вынужденных гармонических колебаний: а — пространственная форма вынужденных колебаний на частоте 33 Гц (2000 об / мин); б, в, г — АЧХ в осевом, вертикальном и горизонтальном направлениях
В данной работе проведены исследования по моделированию повреждения подшипника, в результате его износа. Соответствующие результаты приведены на рис. 4 и рис. 5. При этом моделировалось два отдельных случая частичный дефект, который проявляется в виде ослабления посадки вала в обойме подшипника и практически полный износ подшипника.
700 600 500 400 300 200 100
- А-, т/э - __1 50 -1_ —1—
40 /
30 1
/ / у—
|| П
] и э^, з: 3 66 99
/ =£—---¡г,
вертикальное направление
100 200 300 400
осевое направление
горизонтальное направление
Рис. 4. АЧХ виброускорений насоса, который имеет ослабление посадки вала в подшипнике (пунктир) и полностью изношенный подшипник (сплошная линия)
б
На рис. 5 представлены обобщенные результаты по 4 первым гармоника. На этих графиках показаны относительные величины, т. е. то как изменяются гармоники в зависимости от степени изношенности подшипника. Можно видеть, что первые три гармоники при износе подшипника способны увеличится в
три раза в вертикальном и осевом направлениях, а в горизонтальном - в 1,5 раза и больше.
вертикальное направление
л^/К
осевое направление
Рис. 5. Зависимости относительных изменений гармоник вибраций от степени износа подшипника (на графиках представлены значения, отнесенные к соответствующим величинам этих же гармоник в недефектном состоянии)
-1-1-1-1-1-Г"
горизонтальное направление
Выводы. Таким образом, в работе представлены результаты компьютерного КЭ моделирования вибрационных характеристик центробежного пожарного насоса ПН- 40УВ. Определены собственные частоты и формы колебаний. Рассчитанные АЧХ, которые показывают резонансные зоны вибраций. Построено пространственную форму вибраций при вынужденных колебаниях на частоте вращения ротора 2000 об/мин. Определено, что наибольшие амплитуды вибраций наблюдаются на входном патрубке насоса. Согласно указанное место является наиболее целесообразным для установления датчиков замера вибраций.
Библиографический список
1. Толок В. А. Метод конечных элементов. Теория, алгоритмы, реализация / В. А. Толок, В. В. Киричевский, С. И. Гоменюк и др. - К.: Наук. думка, 2003. -256с.
2. Басов К. А. ANSYS в примерах и задачах / К. А. Басов. - М.: Компьютер Пресс, 2002. - 224с.
3. Бабаков И. М. Теория колебаний / И. М. Бабаков. — М.: Наука, 2004. — 591с.
4. Жовдак В. А. Колебания вращающихся роторов / В. А. Жовдак, Харьков: НТУ «ХПИ», 2001. - 80с.
Анализ технологических аварий нефтепроводов
Халиков В. Д., Кокорин В. В., Сатюков Р. С.,
Уральский институт ГПС МЧС России, г. Екатеринбург
Для оценки и осуществления необходимых расходов на обеспечение безопасности нефтехимического производства необходимо иметь представление о реальных масштабах и последствий технологических аварий.
Прогнозирование сценариев возможных разливов нефтепродуктов проводиться на основе анализа рисков с учетом максимально возможного объёма разлившихся нефтепродуктов. [2]
Целью прогнозирования разливов нефти и нефтепродуктов является: определение возможных последствий разливов нефти и нефтепродуктов, их значение и влияние на население, объекты жизнеобеспечения и окружающую природную среду. [2-5]
Прогнозирование осуществляется на основе исходных данных, в состав которых входят: описание объекта, тип и характеристики продукта, гидрометеорологические и гидрогеологические условия, наличие экологически уязвимых зон в районе возможного загрязнения, I, II, III пояса зон санитарной охраны подземных и поверхностных источников водоснабжения и объектов водопроводных сооружений. [2-5]
При анализе состояния технологических трубопроводов обычно оценивают изменение выходных характеристик, чтобы выделить из возможных состояний наиболее вероятные. Следует, принять во внимание, что в некоторых случаях различные воздействия приводят к одинаковым конечным результатам. Таким образом, характерной чертой диагностического процесса является анализ состояний системы, позволяющий уточнить и локализовать место, как возможной аварии, так и элементов системы, находящихся в аварийном состоянии.
Аварии на магистральных трубопроводах сопровождаются пожарами и взрывами, а так же выходом опасных веществ наружу. Следствием этого является загрязнение окружающей среды, затраты по ликвидации последствий аварий и затраты по ремонту поврежденной части трубопровода. [6-10] Наиболее опасны разливы больших объёмов нефтепродуктов при их транспортировке по магистральным трубопроводам или при разрушении резервуара. Аварийные розливы нефтепродуктов зависят от объемов вылитого вещества и от площади розлива. В качестве примеров можно привести следующие аварии:
5 июня 2012 г. - в Республике Дагестан на территории Карабудахкентско-го района недалеко от села Уллубий-аул, произошел обрыв нефтепровода. В результате несанкционированной врезки розлив нефти составил примерно 5 тонн на площади 80 км . Возгорание разлившейся жидкости удалось избежать.
21 декабря 2012 г. - в Нефтекумском районе Ставрапольского края из-за порыва нефтепровода, на землю разлились нефтепродукты и уничтожили плодородный слой почвы площадью 500 м .
