Регистрация волн давления в длинном трубопроводе

[none 51]

Всем привет ! Вопрос не совсем по тематике форума, но вдруг кто-то сталкивался. Вопрос из разряда "проектирование".

Задача: Есть длинный напорный трубопровод из полиэтиленовых труб диаметром 40мм. Длина порядка 1000 м. Крепится он через каждые 2 м. Номинальное давление в статике - 9 атм. Вдоль трубопровода расположены недлинные ответвления (тройники) (дальше резиновые шланги длиной 1 м), каждый из которых управляется своим электроклапаном. Скорость срабатывания оных: 0.1 - 1 с. Срабатывают они от начала трубопровода до конца последовательно. Время открытого состояния - от 1 с до нескольких. Хочется посмотреть, что будет твориться с давлением (по всей длине) в трубопроводе при таком раскладе нестационарного процесса.

У меня несколько вопросов:

1) Схема эксперимента. Я планирую все сделать вот так: 4 датчика вдоль трубы, и кривые давления по экранированным кабелям равной длины идут в недра USB 4-х канального осциллографа, соединенного с компом. Все это дело синхронно пишется на hdd. Какие будут замечания? С удовольствием выслушаю самые радикальные высказывания.

2) Какие датчики использовать в моем конкретном случае. (Параметры их интересуют и может даже модель и производитель).

3) В одном, двух местах планирую поставить манометры параллельно датчикам. Какие манометры лучше использовать? Среда достаточно агрессивная. Мне нужен совет по производителю и параметрам манометра.

4) На вскидку, какие характеристики может иметь такая система ? Скорость звука в трубе? Какие могут быть времена пиков давления???

Всем оромное спасибо!

[trurl 3]

По контексту понял, что речь идет о жидкости. Что делает жидкость? Течет по трубопроводу? А через ответвления что? Течет, а потом перекрывается клапанами?

В одном, двух местах планирую поставить манометры параллельно датчикам.

Хм, а что есть "датчики" в таком случае?

Ну вобщем соображения из того, что смог понять из условий:

1. Провода одинаковой длины? Т.е. минимум - 500 метров, если ставить регистрирующее устройство посередине. Сомневаюсь. У датчиков давления есть максимальные длины проводов (даже если максимальное сопротивление соблюдено и речь идет совсем не о сотнях метров) и экран на таких длинах не спасет. Выход: иметь количество регистрирующих устройств по количеству датчиков (наверно накладно? ), синхронизовав время на них.

2. Думаю, здесь проблемы минимальны.

3. По манометрам не понял. Что, возле каждого будет стоять по человеку и смотреть на них? А смысл?

4. Все зависит от среды и полостей ветвлений.

Вдоль трубопровода расположены недлинные ответвления (тройники) (дальше резиновые шланги длиной 1 м), каждый из которых управляется своим электроклапаном.

"Тройники, управляемые электроклапанами".

[none 51]

По контексту понял, что речь идет о жидкости. Что делает жидкость? Течет по трубопроводу? А через ответвления что? Течет, а потом перекрывается клапанами?

Хм, а что есть "датчики" в таком случае?

Ну вобщем соображения из того, что смог понять из условий:

1. Провода одинаковой длины? Т.е. минимум - 500 метров, если ставить регистрирующее устройство посередине. Сомневаюсь. У датчиков давления есть максимальные длины проводов (даже если максимальное сопротивление соблюдено и речь идет совсем не о сотнях метров) и экран на таких длинах не спасет. Выход: иметь количество регистрирующих устройств по количеству датчиков (наверно накладно? ), синхронизовав время на них.

2. Думаю, здесь проблемы минимальны.

3. По манометрам не понял. Что, возле каждого будет стоять по человеку и смотреть на них? А смысл?

4. Все зависит от среды и полостей ветвлений.

"Тройники, управляемые электроклапанами".

Итак. Спасибо за быстрый респонс :) Течет жидкость, ее можно сравнить с морской водой по характеристикам (сжимаемость, плотность, вязкость). Жидкость течет по трубопроводу после того, как электроклапан откроется в одном из ответвлений. Жидкость выливается на землю. Клапаны открываются на несколько секунд. Теперь я буду называть тройники, гибкие шланги, и электроклапаны одним термином- разбрызгивающие устройства. Я специально так написал выше, - знаю, что это речевая ошибка, но она позволяет сократить время объяснений. Так вот, разбрызгивающие устройства срабатывают последовательно от начала и до конца трубопровода. Самый опасный момент возникает (предположительно) тогда, когда открытый последний клапан в линии резко закрывается. Может возникнуть сильный гидроудар. Еще есть вероятность, что на протяжении всего трубопровода будут местные гидроудары от наложения разных волн гуляющих туда-сюда по жидкости в трубе. В общем, чего рассказывать... Это собственно и есть предмет изучения. Проектировать дальше нельзя, не узнав истинной сути вещей происходящих в трубе.

По неопытности я думаю, что надо делать одинаковую длину кабелей для всех 4-х датчиков = 500м. Технический консультант сказал мне, что датчики, подключаемые по току (стандартный выход 4-20 мА) могут быть удалены хоть на 1000 м без особых последствий для сигнала. В кабеле два провода (витая пара), которые являются питающими для самого датчика и в которых датчик регулирует ток в соответствии со своим чувствительным элементом (тензо-элемент или пьезо керамика). Внутри датчика (преобразователя давления) есть соответствующее электронное устройство. Кстати, какой чувствительный элемент предпочесть для моей задачи - тоже ВОПРОС!

Манометры - для визульного контроля и просто на всякий случай. Для отладки и прочего.

Да, иметь 4 регистрирующих устройства, - накладно, но возможно даже и нет, если они будут одноканальные и если точно знать, что удастся их синхронизировать по времени. Я не представляю, как это сделать. Если есть варианты - подскажите. Меня интересует техническая сторона вопроса. Чем больше конкретики - тем лучше.

[trurl 3]

Ну раз датчики могут работать на таком расстоянии (просто у меня на уме были совковые мембранные датчики с пьезоэлементом, и не подумал, что техника не стоит), то длину провода необязательно делать одинаковой. Достаточно привести показания. Т.е. Берем один датчик, с маленьким шнурком (возле этого будет стоять регистрирующее устройство), подсоединям его к сосуду с давлением. Смотрим показания. Берем второй датчик, прикручиваем шнур необходимой длины, подсоединем к тому же сосуду. Смотрим показания. Вычисляем коэффициент приведения, на который впоследствии нужно будет умножить все показания датчика №2. С оставшимися двумя поступаем аналогично. Т.о. все показания будут приведены впоследствии к показаниям первого датчика (приводить можно и не к одному из используемых, а к эталонному). Причем приведны будут не только провода, но разбеги показаний самих датчиков. В результате - экономия нескольких сот метров витой пары.

[Гаечка 14]

В справочниках Юрьева и Идельчика расписаны многие случаи движения жидкости.

Ещё CFD в помощь, например FloWorks. Там будут картинки с траекториями, значения параметров, можно увидеть, где наибольшие гидравлические сопротивления.

[none 51]

Спасибо за участие! Но длинный трубопровод обсчитать - это не проблема. Есть даже специальный софт, которым я и пользуюсь. Хотелось бы заверить результаты рассчетов. Для этого нужен эксперимент.

[Valery Moscow 1]

вообще-то сначала планируемый эксперимент "обсчитывают", а уже на основании полученных данные - результатов "двигаются" дальше....

"длинные" трубопроводы вообще-то не такая "примитивная" задача....

особенно если по трубе течет "не простая" жидкость...

[none 51]

Так и происходит: сначала я обсчитал все, что хотел, теперь ставлю эксперимент. Рассчитать, вроде бы, не проблема, чисто технически - это реализуемо без особых ухищрений. Однако, когда речь идет об отработке рассчетной методики, которая должна работать и окупать вложенные средства, тут, конечно, уже совсем другой подход. На данном этапе у меня имеется техническая возможность считать такие течения с непростой жидкостью. Другое дело, что уточнение констант расчетной модели- это и есть вся сложность, которую предстоит разрешить.