Ученые разработали клапан обтекаемой формы.
Разработка ученых ПНИПУ и специалистов НефтеГазДиагностики поможет сократить число аварий на газопроводах.
Об этом сообщила пресс-служба Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ).
Газопроводы низкого давления доставляют попутный газ от нефтяных скважин до места хранения и переработки.
Можно своевременно обнаружить дефекты трубопровода, применяют инспекционный снаряд – устройство с приборами и датчиками, перемещаемое внутри трубы.
Тезисы из сообщения:
для качественной диагностики у снаряда должна быть постоянная скорость;
если давление газа низкое, шероховатости трубы заставляют его двигаться рывками;
ученые ПНИПУ и НефтеГазДиагностики разработали клапан обтекаемой формы;
такой клапан может позволит точно контролировать скорость снаряда и избежать потери диагностических данных.
Исследование опубликовано в журнале Вестник Пермского университета. Физика, № 3, 2023 г.
Разработка проводилась при поддержке гранта РФФИ № 20-48-596002 в рамках программы стратегического академического лидерства Приоритет-2030.
Инспекционный снаряд и его принцип работы при разном давлении
Дефекты газопровода со временем приводят к потере герметичности трубы и утечке газа.
Это вредит окружающей среде, также может стать причиной взрыва, повреждения сооружений и коммуникаций, человеческих жертв.
Для обнаружения таких дефектов изнутри трубы применяют инспекционные снаряды.
Принцип работы инспекционного снаряда:
скользят по трубе десятки км и собирают данные о ее состоянии при помощи датчиков;
далее снаряды извлекают, данные выгружают и анализируют.
Однако существующие инспекционные снаряды не подходят для диагностики трубопроводов низкого давления.
Интересно, что в условиях слабого давления газа не способны двигаться с постоянной скоростью.
Как работает инспекционные снаряды при низком давлении :
шероховатости внутренних стенок тормозят снаряд;
он замедляется, давление газа позади него нарастает и толкает снаряд вперед со слишком высокой скоростью;
из-за рывков информация о дефектах теряется или искажается;
участки трубы, пройденные на высокой скорости, остаются слепыми;
неконтролируемый разгон снаряда, масса которого может достигать сотни км, приводит к созданию аварийных ситуаций на трубопроводе и может даже разрушить его.
В 2022 г. ученые из ПНИПУ разработали конструкцию инспекционного снаряда, которая подходит для диагностики газопроводов низкого давления.
Доработка пермских ученных
В настоящее время они усовершенствовали инспекционный снаряд.
Также нашли более экономичный и эффективный способ управления скоростью движения снаряда.
Ранее предложенный учеными вариант инспекционного снаряда состоял из 3х секций:
1ая- управляет скоростью движения;
2ая- содержит измерительные приборы;
3я - несет аккумуляторы для питания механизмов управления движением и измерительного оборудования.
В 1й секции, по другому в головной секции, находится канал, сквозь который проходит поток газа.
Изначально скорость газового потока и снаряда соответственно регулировали при помощи поворотной заслонки внутри этого канала.
Как оказалось, поворотная заслонка не позволяет качественно контролировать движение снаряда.
А чтобы управлять ею, нужно ввести в конструкцию громоздкое устройство.
Поэтому ученые ПНИПУ и специалисты НефтеГазДиагностики разработали клапан обтекаемой формы, чтобы заменить заслонку.
При помощи математического моделирования они определили, что лучше всего для регулировки скорости газа подходит клапан каплевидной формы.
Работа клапана
движется вдоль оси канала и частично/полностью перекрывает его;
тем самым регулируя поток газа и силу, действующую на снаряд со стороны прокачиваемого газа.
Такая технология дает возможность гибко контролировать скорость снаряда, также избегать резких торможений и ускорений.
Тезисы заведующего кафедрой общей физики ПНИПУ А. Перминова:
использование каплевидного клапана поддерживает стабильную скорость движения снаряда и обеспечивает качество диагностической информации;
при этом механизм управления можно разместить в самом клапане, что позволит существенно сэкономить пространство внутри управляющей секции;
размеры снаряда ограничены, и оптимизация его внутреннего пространства является важной инженерной задачей.
Разработка ученых ПНИПУ и НефтеГазДиагностики позволит достичь качественной и своевременной диагностики дефектов газопроводов низкого давления.
Она повысит их надежность, сократит число аварий, позволит избежать ущерба от их последствий и вреда для окружающей среды.
На данный момент авторы исследования ищут инвесторов для создания опытных образцов разработанного снаряда.
Напомним, что в августе 2023 г. пермские ученые разработали программу, которая позволит ученым повысить герметичность и долговечность нефтегазовых скважин.