Способ определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для определения расстояния между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода в здании. Изобретение позволяет определить предельное расстояние между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода в здании, при котором исключается возникновение резонанса, обусловленного совпадением собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости, с частотой вынужденных колебаний жидкости, которая перемещается по трубе, от рабочего колеса насоса. Способ определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании характеризуется тем, что определяют частоту n вращения привода насоса, обеспечивающего перемещение жидкости в трубопроводе, затем находят первую критическую частоту вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса f₁, далее определяют величину собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости F, после чего измеряют наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода d, далее измеряют толщину стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода δ, после чего определяют предельное расстояние l между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода.

 

Предлагаемый способ относится к области строительства, и может быть использован для определения расстояния между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода в здании.

Известен приближенный способ определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода, при перемещении в нем жидкости. Согласно п. 6.1.9 Свода правил СП 73.13330.2016 «Внутренние санитарно-технические системы зданий», средства креплений прямолинейных участков трубопроводов (стояков) в жилых и общественных зданиях устанавливают на расстоянии (с шагом), равном половине высоты этажа, а в промышленных зданиях не менее чем 3 м.

Результаты исследований, представленные в:

[Прокофьев, А.Б. Разработка метода комплексного анализа динамики прочности трубопроводных систем с гасителями колебаний рабочей жидкости: дисс. … д-ра техн. наук: 01.02.06 / Прокофьев Андрей Брониславович. – Самара, 2008. – 342 с.],

[Гладких, П.А. Вибрации в трубопроводах и методы их устранения / П.А. Гладких, С.А. Хачатурян. – М.: Машгиз, 1959. – 243 с.],

[Гладких, П.А. Борьба с шумом и вибрацией в судостроении / П.А. Гладких. – Л.: Судостроение, 1971. – 176 с.],

[Макарьянц, Г.М. Разработка методик расчета и исследование виброакустических характеристик трубопроводных систем: дисс. ... канд. техн. наук: 01.02.06 / Макарьянц, Георгий Михайлович. – Самара, 2004. – 191 с.],

показывают, что при закреплении прямолинейного участка трубопровода, заполненного водой, необходимо учитывать возможность возникновения резонанса, обусловленного совпадением собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости с частотой вынужденных колебаний жидкости, которая перемещается по трубе, от рабочего колеса насоса. Исследования, проведенные в жилых высотных зданиях, показывают, что вероятность возникновения резонанса возрастает с увеличением длины прямолинейного участка. В результате резонанса частот в помещениях, через которые проходит прямолинейный участок трубопровода, возникает шум, свист и т. п., происходит нарушение санитарных требований по уровню шума в помещениях с постоянным пребыванием людей [Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания»].

Таким образом, известный способ определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода не обеспечивает нахождения предельного расстояния l, м между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода в здании, при котором исключается возникновение резонанса, обусловленного совпадением собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости с частотой вынужденных колебаний жидкости, которая перемещается по трубе, от рабочего колеса насоса.

Техническая проблема заключается в отсутствии способа определения расстояния между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода, в здании, при котором исключается возникновение резонанса, обусловленного совпадением собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости с частотой вынужденных колебаний жидкости, которая перемещается по трубе, от рабочего колеса насоса.

Указанная проблема решается за счет того, что способ определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании, характеризующийся тем, что определяют частоту вращения привода насоса, обеспечивающего пульсирующую подачу и перемещение жидкости в трубе на прямолинейном участке трубопровода n, затем находят первую критическую частоту вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса f₁, далее определяют величину собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости F, после чего измеряют наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода d, далее измеряют толщину стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода δ, после чего определяют предельное расстояние между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в зданиях l, при этом первую критическую частоту вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса f₁, Гц находят из соотношения:

f ₁ = (n / 60) z,

где n – частота вращения привода насоса, обеспечивающего пульсирующую подачу и перемещение жидкости в трубе на прямолинейном участке трубопровода, оборотов / мин;

z – число элементов рабочего органа насоса, в зависимости от типа насоса определяется как:

– число лопастей рабочего колеса для центробежного насоса;

– число плунжеров для аксиально-поршневого насоса;

– число зубьев шестерни шестеренного насоса,

причем величину собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости F, Гц, определяют по выражению:

F = k f₁,

где k – коэффициент запаса;

f ₁ – первая критическая частота вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса, Гц,

при этом предельное расстояние между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании l, м определяют по выражению:

l = 7,389 F ^-0,603 d ^0,659 δ ^-0,754,

где F – величина собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости, Гц;

d – наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода, мм;

δ – толщина стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода, мм.

Технологическая последовательность определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании по заявленному способу реализуется следующим образом.

1  этап: определяют частоту вращения привода насоса, обеспечивающего пульсирующую подачу и перемещение жидкости в трубе на прямолинейном участке трубопровода n.

2  этап: находят первую критическую частоту вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса f₁, Гц из соотношения:

f ₁ = (n / 60) z,

где n – частота вращения привода насоса, обеспечивающего пульсирующую подачу и перемещение жидкости в трубе на прямолинейном участке трубопровода, оборотов / мин;

z – число лопастей рабочего колеса в насосе, в зависимости от типа насоса определяется как:

– число лопастей рабочего колеса для центробежного насоса;

– число плунжеров для аксиально-поршневого насоса;

– число зубьев шестерни шестеренного насоса.

3  этап: определяют величину собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости F, Гц по выражению:

F = k f₁,

где k – коэффициент запаса, рекомендуется принимать равным 1,1;

f ₁ – первая критическая частота вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса, Гц.

4  этап: измеряют наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода d, мм.

5  этап: измеряют толщину стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода δ, мм.

6  этап: определяют предельное расстояние между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в зданиях l, м по выражению:

l = 7,389 F ^-0,603 d ^0,659 δ ^-0,754,

где F – величина собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости, Гц;

d – наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода, мм;

δ – толщина стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода, мм.

Определенное из выражения величина l, м, является предельным расстоянием между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода в здании, при котором исключается возникновение резонанса, обусловленного совпадением собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости с частотой вынужденных колебаний жидкости, которая перемещается по трубе, от рабочего колеса насоса.

Таким образом, технический результат заключается в том, что в результате определения расстояния по заявленному способу находится предельное расстояние l, м, между средствами креплений прямолинейного участка трубопровода в здании, при котором исключается возникновение резонанса, обусловленного совпадением собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости с частотой вынужденных колебаний жидкости, которая перемещается по трубе, от рабочего колеса насоса.

Способ определения расстояния между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании, характеризующийся тем, что определяют частоту вращения привода насоса, обеспечивающего пульсирующую подачу и перемещение жидкости в трубе на прямолинейном участке трубопровода n, затем находят первую критическую частоту вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса f₁, далее определяют величину собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости F, после чего измеряют наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода d, далее измеряют толщину стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода δ, после чего определяют предельное расстояние между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в зданиях l, при этом первую критическую частоту вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса f₁, Гц, находят из соотношения

f ₁ = (n / 60) z,

где n – частота вращения привода насоса, обеспечивающего пульсирующую подачу и перемещение жидкости в трубе на прямолинейном участке трубопровода, оборотов / мин;

z – число элементов рабочего органа насоса, в зависимости от типа насоса определяется как:

– число лопастей рабочего колеса для центробежного насоса;

– число плунжеров для аксиально-поршневого насоса;

– число зубьев шестерни шестеренного насоса,

причем величину собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости F, Гц, определяют по выражению

F = k f₁,

где k – коэффициент запаса;

f ₁ – первая критическая частота вынужденных колебаний жидкости от рабочего колеса насоса, Гц,

при этом предельное расстояние между средствами крепления прямолинейного участка трубопровода в здании l, м, определяют по выражению

l = 7,389 F ^-0,603 d ^0,659 δ ^-0,754,

где F – величина собственной резонансной частоты прямолинейного участка трубопровода при перемещении в нем жидкости, Гц;

d – наружный диаметр трубы на прямолинейном участке трубопровода, мм;

δ – толщина стенки трубы на прямолинейном участке трубопровода, мм.