| Наименование РИД |
Метод балансировки потоков в многоканальных стендовых системах
|
| Реферат |
Метод относится к области испытательной техники нефтегазовой отрасли и предназначен для обеспечения идентичных гидродинамических условий в параллельных рукавах многоканальных циркуляционных стендов, используемых, в том числе, для испытаний защитных покрытий насосно компрессорных труб в коррозионных и абразивных средах.
Известные решения используют перфорированные пластины, статические распределители, регулируемые коллекторы и дросселирующие устройства для выравнивания потоков, при этом настройка осуществляется преимущественно конструктивно или эмпирической регулировкой по показаниям расходомеров. Такие способы не обеспечивают требуемой точности идентичности расходов при разбросе фактических сопротивлений рукавов, не учитывают изменение свойств рабочей среды и засорение каналов, а также не содержат формализованной методики итерационной балансировки, ориентированной на стенды нефтегазовой отрасли.
Задачей изобретения является разработка способа балансировки потоков, обеспечивающего отклонение расходов и скоростей в параллельных рукавах в пределах заданного допуска (например, 2–5% от среднего значения) при изменяющихся гидравлических характеристиках системы, с одновременным учетом потерь давления по длине и на местных сопротивлениях. Технический результат заключается в повышении точности и воспроизводимости испытаний за счет совмещения CFD моделирования, программной реализации гидравлического расчета и целенаправленной регулировки местных сопротивлений в каждом рукаве стенда.
Метод включает формирование многоканального циркуляционного контура с входным и выходным коллекторами и не менее двух параллельных рукавов, оснащенных средствами измерения расхода и/или перепада давления и регулируемыми местными сопротивлениями (дроссельные устройства, вставки с переменным сечением, клапаны).
На этапе проектирования или модернизации стенда выполняется CFD моделирование распределения потоков и полей давлений в коллекторах и рукавах с целью получения начальных значений местных сопротивлений и выбора рациональной геометрии, обеспечивающих выравнивание расходов с требуемым отклонением от среднего значения.
Далее проводится итерационная балансировка с использованием специализированной программы на языке Python с графическим интерфейсом на базе библиотеки tkinter, реализующей “Wizard” подход. Программный модуль организует процесс в виде последовательности окон: на первом этапе пользователь вводит исходные данные (расход, температуру, плотность, вязкость, давление рабочей среды) и параметры участков трубопроводов, при этом выполняется проверка корректности и полноты ввода; на втором этапе формируется схема трубопроводной системы с описанием геометрии рукавов и местных сопротивлений; на третьем этапе выполняется гидравлический расчет потерь давления по участкам с учетом потерь от трения и местных сопротивлений по стандартным уравнениям, с накоплением потерь по каждому рукаву и определением отклонения фактических расходов и перепадов давления от требуемых значений.
На основании результатов расчета программа формирует численные рекомендации по корректировке местных сопротивлений в отдельных рукавах (изменение пропускной способности дроссельных устройств, вставок и т.п.) с целью уменьшения разности расходов и скоростей между рукавами до заданного допуска, после чего оператор или автоматизированная система вносит изменения в настройки. Процедура расчет–регулировка–измерение повторяется до достижения критерия идентичности условий, при этом учитываются фактические свойства среды, состояние внутренней поверхности труб и возможные изменения конфигурации системы.
В отличие от известных устройств распределителей, ориентированных на статическое конструктивное выравнивание потоков, предлагаемый метод представляет собой формализованный алгоритм балансировки, интегрирующий CFD моделирование и программно реализованный гидравлический расчет с поэтапным пользовательским интерфейсом, что позволяет адаптировать стенд к различным режимам работы и поддерживать идентичность условий в параллельных рукавах в течение всего срока эксплуатации. Это обеспечивает повышение точности, воспроизводимости и сопоставимости результатов испытаний оборудования и покрытий для нефтегазовой отрасли по сравнению с существующими решениями, основанными на разовой настройке конструктивных элементов и эмпирической регулировке без единой расчетной методики.
|
| Возможные направления использования |
Изобретение относится к области испытательной и измерительной техники нефтегазовой отрасли и предназначено для обеспечения идентичных гидродинамических условий в параллельных рукавах многоканальных циркуляционных стендовых систем, применяемых при лабораторных и полупромышленных испытаниях защитных покрытий насосно компрессорных труб, элементов трубопроводов и другого нефтегазового оборудования в коррозионных, абразивных и агрессивных средах. Объектом изобретения является способ (метод) балансировки потоков в таких стендовых системах, включающий совокупность расчетных, программно алгоритмических и эксплуатационных действий, направленных на выравнивание расходов, скоростей, перепадов давления и, при необходимости, температурных условий во всех параллельных рукавах в пределах заданного допуска
|
| Количество опытных образцов |
0
|
| Количество просмотров |
3
|
| Наличие дополнительных файлов |
False
|
| Использование РИД правообладателем |
False
|
| Внешнее использование РИД |
False
|
| НИОКТР (JSON) |
{}
|
| ИКСИ (JSON) |
[]
|
| ИКСПО (JSON) |
[]
|
| ОЭСР (JSON) |
[]
|
| Дата первого статуса |
2025-12-22T05:48:25.923027+00:00
|
| Предполагаемый тип результата |
Изобретение
|
| Ожидаемая роль |
Исполнитель
|
| Заказчик |
ФОНД ПОДДЕРЖКИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА
|
| Руководитель работы |
Идрисов Дмитрий Владимирович
|
| Руководитель организации |
Богатырев Владимир Дмитриевич
|
| Регистрационный номер НИОКТР |
125111112843-6
|
| Последний статус |
Подтверждена, 626012700287-1, 2026-01-27 13:58:44 UTC
|
| ОКПД |
Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии
|
| Ключевые слова |
Python; нефтегазовая отрасль; циркуляционный стенд; распределительные коллекторы; гидравлический расчет; CFD-моделирование
|
| Исполнители |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П.КОРОЛЕВА"
|
| Авторы |
Ган Евгений Олегович; Юкина Дарья Романовна; Идрисов Дмитрий Владимирович
|
| Коды тематических рубрик |
52.47.01 - Общие вопросы; 73.39.31 - Трубопроводы; 70.03.03 - Гидравлика сооружений, открытых русел, подземных вод, трубопроводов
|
| OESR |
Энергетика и топливо; Нефтяное машиностроение (топливо, масла)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;; б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
|
