مطالعه آزمایشگاهی مشخصه‌های موثر بر اختلاف فشار تنظیمی عملگرهای ربع‌گرد خطوط لوله انتقال گاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

عملگرهای دارای سیستم تشخیص شکست خط لوله در مناطقی با عدم دسترسی به شبکه سراسری برق، دارای شرایط صعب العبور و یا با هدف نیاز به ایجاد شرایط پدافند غیر عامل و یا حفاظت از اکوسیستم‌هایی همچون رودخانه و جنگل روی شیرهای خطوط انتقال نفت و گاز نصب می‌گردند. در این مقاله، اثر مشخصه‌های قطر اوریفیس موجود در سیستم تشخیص شکست خط لوله، فشار اولیه خط لوله و نرخ افت فشار ناشی از شکست یا نشتی در خط بر اختلاف فشار تنظیمی عملگر از طریق 81 آزمایش با گاز نیتروژن بررسی شد. اختلاف فشار تنظیمی عملگر با افزایش نرخ افت فشار یا کاهش قطر اوریفیس و یا کاهش فشار اولیه خط لوله، افزایش می یابد. مقدار زمان دست یابی به اختلاف فشار معین شده عملگر، تنها به اندازه قطر اوریفیس بستگی دارد و مستقل از فشار اولیه خط لوله و نرخ افت فشار است. این زمان با افزایش قطر اوریفیس، کاهش می یابد. دیاگرام اختلاف فشار بر حسب نرخ افت فشار برای مقادیر مختلف فشار اولیه خط لوله و قطر اوریفیس در سیستم تشخیص شکست خط، ارائه شده است. با افزودن ضریب اطمینان 10 درصدی می‌توان از مقادیر این دیاگرام به عنوان مبنای تنظیم این نوع عملگرها در سرتاسر خطوط انتقال گاز استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Experimental Study of Effective Characteristics on Differential Pressure Value Setting of Quarter-turn Actuator in Gas Transportation Pipelines

نویسندگان [English]

  • M. Mahmoodi
  • M. Gorji Bandpy
Department of Mechanical Engineering, Babol University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Actuators with line-break detection system can be used in the zones with no access to national electricity network, hazardous or impassable area enclosure, for passive defense conditions or to protect different ecosystems such as rivers and ground water, forests and fertile land and etc. In this paper, the effects of orifice diameter, pipeline initial pressure and pipeline pressure drop rate on the setting differential pressure in a quarter turn Scotch-Yoke actuator have been studied by 81 tests. The nitrogen gas was used in this experimental study. The actuator differential pressure is increased by the growth of pipeline pressure drop rate or reduction of orifice diameter or pipeline initial pressure. The occurrence time of maximum differential pressure of diaphragm valve depends just on orifice diameter. This time is independent of pipeline pressure drop rate or pipeline initial pressure. It increases with the decrease of orifice diameter. The curves of actuator differential pressure which is generated by different pipeline pressure drop rates are proposed for different pipeline initial pressures and orifice diameters. The values of curves in this diagram with 10 percent safety factor can be used in differential pressure value setting of quarter-turn actuator installed on gas transportation pipelines.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pressure Drop Rate
  • Orifice Diameter
  • Initial Operating Pressure
  • Gas Pipeline Rupture
  • Valve Actuator Set-point
[1] B. Nesbitt, Handbook of Valves and Actuators: Valve and actuators selection, Chapter 19, Butterworth-Heinemann, 2011.
[2] P. Zhang, Advanced industrial Control Technology: A Handbook for engineers and researchers, Chapter 1, Sensors and actuators for industrial control, 2010.
[3] G.H. Wang and W.F. Zhang, The determination method of proper value of pressure drop rate pipe for the fast block valve on pipeline, Ph.D. Thesis, China University of Petroleum Beijing, 2004.
[4] W.L. Wang, Y.H. Gao and J.B. Lai, Setting of pressure drop rate in pipe burst detection system on natural gas pipeline block valve, Gas Heat, 33.7 (2013) 19-23.
[5] L. Zuo, F. Jiang, and B. Jin, Value setting for the rate of pressure drop of automatic line-break control valves in natural gas pipelines, Journal of Natural Gas Sciences and Engineering, 26 (2015) 803-809.
[6] G.M. Harriott, Gas pipeline simulation: leak detection, In: 42nd Annual Meeting of the Pipeline Simulation Interest Group (PSIG), Pipeline Simulation Interest Group, Houston, TX, (2011).
[7] R. Noguerol, Pipeline control modes and their effect on model-based leak detection, In: 42nd Annual Meeting of the Pipeline Simulation Interest Group (PSIG), Pipeline Simulation Interest Group, Houston, TX, 2011.
[8] H.P. Reddy, S. Narasimhan and S.M. Bhallamudi, Leak detection in gas pipeline networks using an efficient state estimator. Part-I: theory and simulations, Comput. Chem. Eng., 35.4 (2011a) 651-661.
[9] H.P. Reddy, S. Narasimhan and S.M. Bhallamudi, Leak detection in gas pipeline networks using an efficient state estimator. Part II. Experimental and field evaluation, Comput. Chem. Eng., 35.4 (2011b) 662-670.
[10] S.A.M. Lacerda, G.P. Elias, The use of pipeline simulation to analyse the effects of a gas pipeline rupture, In: 41st Annual Meeting of the Pipeline Simulation Interest Group (PSIG), Pipeline Simulation Interest Group, Houston, TX, (2010).
[11] M. AL-Rasheed, A. Brell and S. Al-Qaffas, Pipeline rupture consequences mitigation comprehensive study, In: 41st Annual Meeting of the Pipeline Simulation Interest Group (PSIG), Pipeline Simulation Interest Group, Houston, TX, (2010).
[12] R.M. Peekema, Causes of natural gas pipeline explosive ruptures, J. Pipeline Syst. Eng. Pract., 4.1 (2013) 74-80.
[13] F. Richards, Failure analysis of a natural gas pipeline rupture, J. Fail. Anal. Prev, 13.6 (2013) 653-657.
[14] T.T. Phan and A.J. Sawin, Automatic Linebreak Control Valve Case Study, In: 43rd Annual Meeting of the Pipeline Simulation Interest Group (PSIG), Pipeline Simulation Interest Group, Houston, TX, (2012).