avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2024-8-2-22-29OUNXDZavroen-5Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGСнижение пульсаций давления газа в линии всасывания поршневого компрессора при использовании дроссельных шайбReducing gas pressure pulsations in the suction line of a piston compressor when using throttle washersБусаровС. С.BusarovS. S.

Бусаров Сергей Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология». AuthorID (РИНЦ): 610336. AuthorID (SCOPUS): 51560987400.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Busarov Sergey Sergeevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department. AuthorID (RSCI): 610336. AuthorID (SCOPUS): 51560987400.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

bssi1980@mail.ruКапелюховскаяА. А.KapelyukhovskayaA. A.

Капелюховская Александра Александровна - старший преподаватель кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология» ОмГТУ. SPIN-код: 2410-8153. AuthorID (РИНЦ): 684484.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Kapelyukhovskaya Alexandra Aleksandrovna - Senior Lecturer of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, OmSTU, SPIN-code: 2410-8153. AuthorID (RSCI): 684484.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

shipunovaa@mail.ruВоронинВ. В.VoroninV. V.

Воронин     Виктор        Вячеславович - магистрант гр. ТМО-222 Нефтехимического института ОмГТУ.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Voronin Viktor Vyacheslavovich - Undergraduate, gr. TMO-222 of Petrochemical Institute, OmSTU.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

voronin.viktor00@mail.ruБакулинК. А.BakulinK. A.

Бакулин Константин Александрович - студент гр. ТМО-192 Нефтехимического института ОмГТУ.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Bakulin Konstantin Aleksandrovich - Student, gr. TMO-192 of Petrochemical Institute, OmSTU.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

voronin.viktor00@mail.ruСиницинН. Г.SinitsinN. G.

Синицин Никита Глебович, студент гр. ТМО-182 Нефтехимического института ОмГТУ.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Sinitsin Nikita Glebovich - Student, gr. TMO-182 of Petrochemical Institute, OmSTU.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

sinicin_00@mail.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202430062024822229Copyright © Бусаров С.С., Капелюховская А.А., Воронин В.В., Бакулин К.А., Синицин Н.Г., 20242024Бусаров С.С., Капелюховская А.А., Воронин В.В., Бакулин К.А., Синицин Н.Г.Busarov S.S., Kapelyukhovskaya A.A., Voronin V.V., Bakulin K.A., Sinitsin N.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/5

В представленной статье рассмотрена проблема борьбы с колебаниями давления в линии всасывания поршневых компрессоров. Одной из характерных особенностей поршневых компрессоров является наличие клапанов, периодически объединяющих рабочую полость сжатия с линией всасывания или нагнетания в процессах всасывания и нагнетания. Что приводит к периодическому движению газа в сторону рабочей камеры и сжатого газа в линию нагнетания. Возникающие при этом пульсации давления рабочего тела действуют и в линии всасывания, и в линии нагнетания. Как известно, неправильный расчет коммуникаций может привести к авариям компрессорного оборудования. Аварии могут быть связаны с поломкой опор компрессора и трубопроводов, разгерметизацией трубопроводов, фланцевых и сварных соединений. Поэтому особое внимание необходимо уделять компоновке трубопроводов и оборудования, не допуская при этом резонансных явлений. Одним из путей борьбы с пульсациями давления в линии всасывания служит установка диафрагм. Данный способ является наиболее дешевым и простым в реализации, особенно для компрессоров, уже находящихся в эксплуатации по сравнению с установкой дорогостоящих емкостей-депульсаторов, расположить которые в существующей технологической схеме не представляется возможным из-за ограниченного пространства помещений компрессорных установок.

В рамках данной работы были проведены испытания на компрессоре общего назначения — КУ10 с дополненной системой сбора данных в линии всасывания. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили известные данные о том, что площадь отверстия диафрагмы должна быть в четыре раза меньше диаметра трубопровода. При этом было достигнуто снижение амплитуды колебаний давления в три раза. Установка конструкции диафрагмы с параметрами, близкими к рекомендуемым, возможна в любом месте всасывающей линии, поскольку изменение величины амплитуды при различном удалении от клапанов всасывания не превышает 5…7 %. При установке диафрагмы с размерами, отличающимися от рекомендуемых, требуется устанавливать ее ближе к клапану всасывания.

This article discusses the problem of combating pressure fluctuations in the suction line of piston compressors. As you know, incorrect calculation of communications can lead to accidents of compressor equipment. Therefore, special attention must be paid to the layout of pipelines and equipment, while avoiding resonance phenomena. One way to combat pressure pulsations in the suction line is to install diaphragms. This method is the cheapest and easiest to implement, especially for compressors already in operation.

The experimental studies carried out confirmed the known data that the area of the diaphragm opening should be four times smaller than the diameter of the pipeline. At the same time, a threefold reduction in the amplitude of pressure fluctuations is achieved. Installation of a diaphragm design with parameters close to the recommended ones is possible anywhere in the suction line, since the change in amplitude at different pressure from the suction valves does not exceed 5...7 %. When installing a diaphragm with dimensions different from those recommended, it is necessary to install it closer to the suction valve.

поршневая ступеньэкспериментальные исследованияпульсации давленийлиния всасываниядроссельная шайбадиафрагмаволны давленияpiston stageexperimental studiespressure pulsationssuction linethrottle washerdiaphragmpressure wavesReferencesBusarov S. S., Nedovenchanyi A. V., Sinitsin and N. G. [et al.]. Experimental estimation of gas pressure pulsations in communications of high-speed reciprocating compressor units // AIP Conference Proceedings. Oil and Gas Engineering (OGE-2022). 2023. Vol. 2784. P. 030033-1–030033-5. DOI: 10.1063/5.0141786.Busarov S. S., Nedovenchanyi A. V., Sinitsin N. G. [et al.]. Experimental estimation of gas pressure pulsations in communications of high-speed reciprocating compressor units // AIP Conference Proceedings. Oil and Gas Engineering (OGE-2022). 2023. Vol. 2784. P. 030033-1–030033-5. DOI: 10.1063/5.0141786. (In Engl.).Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Бакулин К. А., Синицин Н. Г., Панютич А. А. Экспериментальная оценка влияния частоты вращения коленчатого вала на амплитуду пульсаций давления в газовых коммуникациях малорасходных поршневых компрессоров // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 2. С. 21–26. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-2-21-26. EDN: ZRYBCJ.Busarov S. S., Nedovenchanyy A. V., Bakulin K. A., Sinitsin N. G., Panyutich A. A. Eksperimental’naya otsenka vliyaniya chastoty vrashcheniya kolenchatogo vala na amplitudu pul’satsiy davleniya v gazovykh kommunikatsiyakh maloraskhodnykh porshnevykh kompressorov [Experimental evaluation of the influence of crankshaft rotation frequency on the amplitude of pressure pulsations in gas communications of low-flow reciprocating compressors] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2022. Vol. 6, no. 2. P. 21–26. DOI: 10.25206/25880373-2022-6-2-21-26. EDN: ZRYBCJ. (In Russ.).Воронков С. С. Математическая модель рабочего процесса высокооборотного двухступенчатого поршневого компрессора с учетом нестационарных явлений в коммуникациях: автореф. дис. … канд. техн. наук. Ленинград, 1982. 16 с.Voronkov S. S. Matematicheskaya model’ rabochego protsessa vysokooborotnogo dvukhstupenchatogo porshnevogo kompressora s uchetom nestatsionarnykh yavleniy v kommunikatsiyakh [Mathematical model of the working process of a high-speed two-stage piston compressor, taking into account non-stationary phenomena in communications]. Leningrad, 1982. 16 p. (In Russ.).Перевозчиков М. М. Повышение эффективности объёмного одноступенчатого компрессора на основе математической модели процессов при сжатии реального газа: автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1997. 16 с.Perevozchikov M. M. Povysheniye effektivnosti ob”yemnogo odnostupenchatogo kompressora na osnove matematicheskoy modeli protsessov pri szhatii real’nogo gaza [Increasing the efficiency of a volumetric single-stage compressor based on a mathematical model of processes during compression of real gas]. Saint Petersburg, 1997. 16 p. (In Russ.).Бусаров С. С. Экспериментальные исследования пульсаций давления в газовых коммуникациях малорасходных поршневых тихоходных компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2022. № 3. С. 24–27. EDN: DIUKAE.Busarov S. S. Eksperimental’nyye issledovaniya pul’satsiy davleniya v gazovykh kommunikatsiyakh maloraskhodnykh porshnevykh tikhokhodnykh kompressorov [Experimental studies of pressure pulsations in gas communications of low-flow piston low-speed compressors] // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressors and Pneumatics. 2022. No. 3. P. 24–27. EDN: DIUKAE. (In Russ.).Френкель М. И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. 3-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение, 1969. 744 с.Frenkel’ M. I. Porshnevyye kompressory. Teoriya, konstruktsii i osnovy proyektirovaniya [Piston compressors. Theory, structures and design fundamentals]. 3rd ed. Leningrad, 1969. 744 p. (In Russ.).Вopoнков С. С., Прилуцкий И. К., Фотин Б. С. К вопросу задания граничных условий при математическом моделировании колебаний давления газа в коммуникациях поршневых компрессоров. Москва: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982. 374 с.Voronkov S. S., Prilutskiy I. K., Fotin B. S. K voprosu zadaniya granichnykh usloviy pri matematicheskom modelirovanii kolebaniy davleniya gaza v kommunikatsiyakh porshnevykh kompressorov [On the issue of setting boundary conditions for mathematical modeling of gas pressure fluctuations in the communications of piston compressors]. Moscow, 1982. 374 p. (In Russ.).Калекин В. В. Разработка и исследование поршневых пневмодвигатель-компрессорных агрегатов с самодействующими клапанами: дис. … канд. техн. наук. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 234 с.Kalekin V. V. Razrabotka i issledovaniye porshnevykh pnevmodvigatel’-kompressornykh agregatov s samodeystvuyushchimi klapanami [Development and research of piston pneumatic motor-compressor units with self-acting valves]. Omsk, 2005. 234 p. (In Russ.).Chrustalev B. S., Zdalinsky V. B., Bulanov V. P. Mathematical Model of Reciprocating Compressor With One or Several Stages for the Real Gases // International Compressor Engineering Conference. 1996. P. 1108. URL: http://docs.lib.purdue.edu/icec/1108 (дата обращения: 03.12.2023).Chrustalev B. S., Zdalinsky V. B., Bulanov V. P. Mathematical Model of Reciprocating Compressor With One or Several Stages for the Real Gases // International Compressor Engineering Conference. 1996. P. 1108. URL: http://docs.lib. purdue.edu/icec/1108 (accessed: 03.12.2023). (In Engl.).Прилуцкий И. К. Разработка, исследование и создание поршневых компрессоров и детандеров для криогенной техники: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Ленинград, 1991. 401 с.Prilutskiy I. K. Razrabotka, issledovaniye i sozdaniye porshnevykh kompressorov i detanderov dlya kriogennoy tekhniki [Development, research and creation of piston compressors and expanders for cryogenic technology]. Leningrad, 1991. 401 p. (In Russ.).Plastinin P., Fedorenko S. Simulation of Transient Gas-Temperatures in Cylinders of Reciprocating Compressors Using Identification Techniques with a Mathematical Model // International Compressor Engineering Conference. 1978. P. 380. URL: http://docs.lib.purdue.edu/icec/295 (дата обращения: 03.12.2023).Plastinin P., Fedorenko S. Simulation of Transient Gas-Temperatures in Cylinders of Reciprocating Compressors Using Identification Techniques with a Mathematical Model // International Compressor Engineering Conference. 1978. P. 380. URL: http://docs.lib.purdue.edu/icec/295 (accessed: 03.12.2023). (In Engl.).Perevozchikov M. M., Chrustalyov B. S. Theoretical and Experimental Researches of Unsteady Gas Flow in the Pipe of the Reciprocating Compressor // International Compressor Engineering Conference at Purdue, USA. 1994. Vol. 2. P. 515–520. URL: https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2028&context=icec (дата обращения: 10.01.2024).Perevozchikov M. M., Chrustalyov B. S. Theoretical and Experimental Researches of Unsteady Gas Flow in the Pipe of the Reciprocating Compressor // International Compressor Engineering Conference at Purdue, USA. 1994. Vol. 2. P. 515–520. URL: https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2028&context=icec (accessed: 10.01.2024). (In Engl.).Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчёт. Москва: КолосС, 2000. 456 с. ISBN 5-9532-0428-0.Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 1. Teoriya i raschet [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 1. Theory and calculation]. Moscow, 2000. 456 p. (In Russ.).Tesfamichael T., Ahsan M., Notarianni M. [et al.]. Gas sensing of ruthenium implanted tungsten oxide thin films // Thin Solid Films. 2014. Vol. 558. P. 416–422. DOI: 10.1016/j.tsf.2014.02.084.Tesfamichael T., Ahsan M., Notarianni M. [et al.]. Gas sensing of ruthenium implanted tungsten oxide thin films // Thin Solid Films. 2014. Vol. 558. P. 416–422. DOI: 10.1016/j.tsf.2014.02.084. (In Engl.).Федяков Е. М. Измерение переменных давлений. Москва: Изд-во стандартов, 1982. 216 с.Fedyakov E. M. Izmereniye peremennykh davleniy [Measurement of variable pressures]. Moscow, 1982. 216 p. (In Russ.).Кассандрова О. Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. Москва: Наука, 1970. 104 с.Kassandrova O. N., Lebedev V. V. Obrabotka rezul’tatov nablyudeniy [Processing of observation results]. Moscow, 1970. 104 p. (In Russ.).Захаренко С. Е. Экспериментальное исследование протечек газа через щели // Труды Ленинградского политехнического института. 1953. № 2. С. 161–170.Zakharenko S. E. Eksperimental’noye issledovaniye protechek gaza cherez shcheli [Experimental study of gas leaks through slits] // Trudy Leningradskogo politekhnicheskogo institute. Works of Leningrad Polytechnical Institute. 1953. No. 2. P. 161–170. (In Russ.).Bland J. M., Altman D. Statistics notes: measurement error // BMJ. 1996. Vol. 313. P. 41–42. DOI: 10.1136/bmj.313.7059.744.Bland J. M., Altman D. Statistics notes: measurement error // BMJ. 1996. Vol. 313. P. 41–42. DOI: 10.1136/bmj.313.7059.744. (In Engl.).Cochran W. G. Errors of Measurement in Statistics // Technometrics. 1968. Vol. 10, no. 4. P. 637–666. DOI: 10.2307/1267450.Cochran W. G. Errors of Measurement in Statistics // Technometrics. 1968. Vol. 10, no. 4. P. 637–666. DOI: 10.2307/1267450. (In Engl.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.