Модальный анализ волн Лэмба стального трубопровода с кальциевыми отложениями

АКТУАЛЬНОСТЬ данной работы заключается в изучении влияния кальциевого отложения различной толщины на внутренних поверхностях трубы на характеристики ее собственных колебаний.

ЦЕЛЬ работы: построить математическую модель стальной трубы без отложений и с кальциевыми наслоениями различной толщины на ее внутренних поверхностях, провести модальный анализ ее собственных колебаний с учетом заданных критериев. Теоретически обосновать зависимость изменения частоты колебаний трубы под воздействием налета.

МЕТОДЫ. В работе рассмотрен метод анализа собственных частот трубы с использованием акустического метода неразрушающего контроля, поскольку он допускает односторонний доступ и не нарушает герметичность контролируемого объекта. Для решения поставленной задачи используется метод математического моделирования в программном обеспечении для конечных элементов.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Описана актуальность темы, представлены основные методы неразрушающего контроля и дано определение волнам Лэмба. Построена математическая модель участка стальной трубы без внутренних отложений и с кальциевыми наслоениями 5 различных толщин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты вычислений показали, что собственные частоты колебаний трубы без наслоений и с кальциевыми отложениями изменяются в направлении увеличения значения, прирост частот происходит волнами. Наибольшее значение частоты достигается при моделировании налета кальция толщиной 10 мм на стенах трубы.

1. Ярославкина Е.Е., Суслов А.В. Теоретико-экспериментальное исследование зависимости собственных частот колебаний пластины от толщины отложений // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2021. № 2.

2. Мастобаев Б.Н., Павлов В.Н., Валеев А.Р., Ташбулатов Р.Р., Каримов Р.М., Колчин А.В., Локшина Е.А. Об использовании системы магистральных трубопроводов для транспорта и снабжения пресной водой // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 2021. № 5-6.

3. Ушакова А.А., Журавлева Н.В. Роль примесей воды при ее использовании в энергетике // Вестник магистратуры. 2020. № 5-3.

4. Ушакова А.А., Журавлева Н.В. Водоподготовка и ее влияние на окружающую среду // Вестник магистратуры. 2020. № 5-3.

5. Zagretdinov A.R., Kazakov R.B., Mukatdarov A.A. Control the tightness of the pipeline valveshutter according to the change in the Hurst exponent of vibroacoustic signals // E3S Web of Conferences : 2019 International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems, SES 2019. Kazan: EDP Sciences, 2019. P. 03005.

6. Суслов А.В., Ярославкина Е.Е. Акустические методы контроля отложение парафина на внутренних стенках трубопроводов // International Scientific Conference Proceedings “Advanced Information Technologies and Scientific Computing” PIT 2022. С. 86-88.

7. Чанчина В.Е., Гапоненко С.О. Метод вынужденных колебаний при анализе возможного влияния грунтов различного типа на собственные колебания трубопровода // В сборнике: Тинчуринские чтения - 2023 "Энергетика и цифровая трансформация". Материалы Международной молодежной научной конференции. 2023. Т. 3. С. 467-470.

8. Чанчина В. Е., Гапоненко С. О., Кондратьев А. Е. и др. Применение методов математического моделирования для определения влияния грунта на частоты собственных колебаний трубопроводов // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14. № 2. С. 142-147.

9. Zagretdinov A.R., Kazakov R.B., Mukatdarov A.A. Control the tightness of the pipeline valve shutter according to the change in the Hurst exponent of vibroacoustic signals // E3S Web of Conferences : 2019 International Scientific and Technical Conference Smart Energy Systems, SES 2019. Vol. 124. Kazan: EDP Sciences. 2019. P. 03005.

10. Nazarychev S. A., Gaponenko S. O., Kondratiev A. E., Shakurova R. Z. Acoustic-resonance method for control of the location of hidden hollow objects // Journal of Physics: Conference Series : Scientific Technical Conference on Low Temperature Plasma During the Deposition of Functional Coatings, Vol. 1328. Kazan: Institute of Physics Publishing, 2019. P. 012054.

11. Загретдинов А.Р., Хайритдинов Р.Р., Логинов В.Н., Бусаров А.В. Измерительно-диагностический комплекс для виброакустического контроля технического состояния оборудования // ИВД. 2016. № 4.

12. Галимова, А.Р. Виброакустический метод контроля оценки технического состоян ия трубопроводных транспортов // Энергетика и энергосбережение: теория и практика : сборник материалов VII Международной научно-практической конференции. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2023. С. 118-1-118-2.

13. Ульябаева, Г.Ш. Математическое моделирование колебательного процесса бездефектного и дефектного трубопроводов // XXVI Всероссийский аспирантско-магистерский научный семинар, посвященный дню энергетика: материалы докладов. 2023. Т. 2. С. 102-106.

14. Gaponenko S.O., Shakurova R.Z., Kondratiev A.E. Identification of Diagnostic Information for Assessing the Technical Condition of Power Equipment // Proceedings 2021 International Russian Automation Conference, RusAutoCon – Sochi: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021. P. 115-119.

15. Gaponenko S.O., Kondratiev A.E., Zagretdinov A.R. et al. Stand for the study of vibro-acoustic parameters of buried pipelines // AIP Conference Proceedings : IV INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE ON INNOVATIONS IN ENGINEERING AND TECHNOLOGY (ISPCIET 2021), Veliky Novgorod, Russia. Vol. 2486. Veliky Novgorod, Russia: AIP PUBLISHING, 2022. P. 020001.

16. Shvetsov I.V., Ziganshin Sh.G., Zagretdinov A.R., Zhelnov D.V. Assessment of the technical condition of pipelines in polyurethane insulation // IOP conference series: materials science and engineering : The conference proceedings ISPCIET'2020, Veliky Novgorod, Vol. 939. Veliky Novgorod: IOP Publishing Ltd, 2020. P. 012074.

17. Gaponenko S., Kondratiev A. Improving the methodology for monitoring the technical condition of pipelines based on the correlation dependence of vibration diagnostic signals // Международный симпозиум "Устойчивая энергетика и энергомашиностроение - 2021: SUSE-2021" 2021. P. 539-544.

18. Умбетов С.В., Пронин С.П. Классификация и анализ средств контроля коррозийных повреждений внутренних поверхностей подземного металлического трубопрово да // Вестник ЮГУ. 2020. № 2.