Том 3, № 2 (2016)

В системах газораспределения основной причиной шума является редуцирование природного газа через запорно-регулирующие элементы агрегатов системы. Для снижения шума регулятора давления применяют специальные глушители, представляющие собой совокупность дроссельных шайб. Установка таких устройств может приводить к нарушению функционирования агрегата. В связи с этим возникает необходимость в исследовании характеристик регулятора с глушителем шума с целью выбора его параметров, при которых сохраняется требуемое качество регулирования и обеспечивается снижение шума.
В данной работе в качестве модели регулятора давления природного газа выступает редукционный пневмоклапан аналогичной схемы с установленным в отводящей магистрали глушителем шума. Увеличение выходного импеданса системы привело к потере устойчивости и точности регулирования. В связи с этим для анализа влияния глушителя шума на статические и динамические характеристики редукционного пневмоклапана использовалась разработанная ранее математическая модель данной системы, которая реализована в программе Simulink. Для определения уровня шума, генерируемого системой, разработана программа его расчета в среде Matlab.
В результате моделирования получены зависимости основных рабочих параметров системы от площади проходного сечения глушителя. Проанализировано влияние глушителя шума на качество переходных процессов. Рассчитаны области устойчивости в пространстве параметров регулятора и глушителя шума. Проведена оценка влияния глушителя шума на запасы устойчивости системы. Определены значения площади проходного сечения глушителя, обеспечивающие наименьший уровень шума,    генерируемый элементами системы.
Для верификации разработанной математической модели проведены экспериментальные исследования на созданном модельном пневматическом стенде. Результаты теоретических исследований хорошо согласуются с полученными экспериментальными данными.

В основе предложенной методики лежит принцип ступенчатого дросселирования совместно с выравниванием и успокоением выходного потока, а также устранением газодинамических автоколебательных режимов работы регулятора. В соответствии с проведённым анализом средств подавления колебаний, а также установленной закономерностью возникновения автоколебаний, предложен комбинированный гаситель пульсаций, выполняющий следующие функции: устранение газодинамических автоколебаний, снижение пульсаций давления в источнике за счёт уменьшения перепада давления, ступенчатое дросселирование с пониженной скоростью потока, стабилизация выходного потока. Отличительной особенностью методики является сочетание экспериментальных зависимостей с численным моделированием собственных форм и газодинамических процессов, протекающих в регуляторе и гасителе пульсаций давления. В качестве исходных данных для проектирования гасителя назначается его требуемая эффективность при обеспечении заданных режимов работы газораспределительной станции и установленных ограничений по габаритам и гидравлическому сопротивлению. Методика позволяет обеспечить значительное уменьшение гасителем широкополосных пульсаций давления и вибраций за счёт рационального и предельно допустимого по условиям эксплуатации распределения перепадов давлений на регуляторе и гасителе, при которых реализуется близкая к минимальной общая колебательная мощность регулятора и гасителя.