一种管路水击抑制系统及方法与流程

xiaoxiao2026-09-24  1


本发明属于水击抑制领域,具体涉及一种管路水击抑制系统及方法。


背景技术:

1、当带压管内液体的流速因为某种外因发生剧烈的变化时,将引起管路内部流体压强迅速变化,这种交替变化作用在管道内壁上极易导致管道破坏,并且长时间的作用也会造成管道疲劳损伤,这种现象称为管路水击现象。

2、在火箭点火过程中,发动机喷管尾部会产生高温燃气,因此,需要使用冷却水供应系统对发动机喷管下方的导流槽进行冷却,目前试验区的冷却水供应系统,采用一次性开阀供应,如图1所示,即当发动机热试车指令下发,打开对应的气动截止阀,直到将冷却水存储容器及管道里的水放光为止,待试车结束之后重新填充存储容器。由于冷却水存储容器的存储容量为3000方,存储容量非常大,因此,如果每次冷却时都将冷却水放完,下次冷却时重新给冷却水存储容器填充水,非常浪费时间且浪费水,因此,如果在发动机热试车结束后冷却水未排空前提前将气动截止阀关闭,则能够使冷却水存储容器保留一部分冷却水,这样在下次发动机热试车前,只需添加部分水量即可将冷却水存储水箱填满。

3、然而,由于冷却水的垂直落差为100多米,且水流速度为4秒每吨,速度非常快,因此,如果在发动机热试车结束后冷却水未排空前提前将气动截止阀关闭,会产生水击现象,通常情况下这种管路水击现象产生的水击压强值可以达到正常值的几十倍,会对管路造成损坏,因此,在火箭发动机热试车结束后,在关闭气动截止阀时,非常有必要抑制水击现象。


技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的不足,本发明提供了一种管路水击抑制系统,包括主管路、与主管路的出口连接的多个互相并联的支路,以及设置于每个支路上的气动截止阀,所述主管路的入口与冷却水存储容器连通,每个支路用于向火箭发动机的导流槽进行喷水降温,还包括:

2、多个节流孔板,分别设置于每个气动截止阀的进气管路上;

3、多个电动蝶阀,分别与所述气动截止阀并联,所述电动蝶阀入口与主管路的出口连接,所述电动蝶阀的直径小于所述气动截止阀的直径

4、优选的,还包括多个水击传感器,所述水击传感器设置于主管路上,用于检测主管路的水压大小。

5、优选的,还包括至少两个水击泄放装置,一个水击泄放装置设置于多个互相并联的支路中的第一个支路入口前的主管路上,其余的水击泄放装置位于多个互相并联的支路之间的主管路上。

6、优选的,所述气动截止阀的直径为dn400,所述电动蝶阀的直径为dn200。

7、优选的,所述节流孔板的内孔直径为0.5mm。

8、本发明还提供有一种基于所述管路水击抑制系统的管路水击抑制方法,包括如下步骤:

9、获取主管路管道及主管路中液体的物理参数,根据物理参数确定主管路中的液体的压力波传播速度;

10、根据主管路中的液体的压力波传播速度计算关闭气动截止阀所用的时间;

11、在关闭气动截止阀的过程中,节流孔板将关闭气动截止阀的时间延长,将多个互相并联的支路的液体对管路内壁产生的直接水击转化为间接水击;

12、依次关闭电动蝶阀,将与气动截止阀直径相等的液体流通面积缩小为与电动蝶阀直径相等的液体流通面积,减小管路受到的水击压力。

13、优选的,所述管路中的液体的压力波传播速度,具体通过如下公式确定:

14、

15、式中,k为介质体积弹性模量,介质为水,k=2.2×109pa;e为管道材料弹性模量,e为2.0×1011pa,d为管道内径;ρ为介质密度,ρ=103kg/m3;δ为管道壁厚。

16、优选的,所述关闭气动截止阀所用的时间,具体通过如下公式计算:

17、t0=2×l/c

18、式中,c—压力波传播速度;l—管路总长。

19、本发明提供的管路水击抑制系统及方法具有以下有益效果:

20、本发明通过设置节流孔板,能够在关闭气动截止阀时延长气动截止阀关闭的时间,将多个互相并联的支路的液体对管路内壁产生的直接水击转化为间接水击,减小了流体对管壁产生的压强;通过与气动截止阀并联且直径小于气动截止阀的电动蝶阀,能够将与气动截止阀直径相等的液体流通面积缩小为与电动蝶阀直径相等的液体流通面积,对水击压力进行有效抑制,避免阀门关闭引起的水击变化对供水管线造成破坏。



技术特征:

1.一种管路水击抑制系统,包括主管路、与主管路的出口连接的多个互相并联的支路,以及设置于每个支路上的气动截止阀(1),所述主管路的入口与冷却水存储容器连通,每个支路用于向火箭发动机的导流槽进行喷水降温,其特征在于,还包括:

2.根据权利要求1所述的管路水击抑制系统,其特征在于,还包括多个水击传感器,所述水击传感器设置于主管路上,用于检测主管路的水压大小。

3.根据权利要求1所述的管路水击抑制系统,其特征在于,还包括至少两个水击泄放装置(4),一个水击泄放装置(4)设置于多个互相并联的支路中的第一个支路入口前的主管路上,其余的水击泄放装置(4)位于多个互相并联的支路之间的主管路上。

4.根据权利要求1所述的管路水击抑制系统,其特征在于,所述气动截止阀(1)的直径为dn400,所述电动蝶阀(3)的直径为dn200。

5.根据权利要求1所述的管路水击抑制系统,其特征在于,所述节流孔板(2)的内孔直径为0.5mm。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的管路水击抑制系统的管路水击抑制方法,其特征在于,包括如下步骤:

7.根据权利要求6所述的管路水击抑制方法,其特征在于,所述管路中的液体的压力波传播速度,具体通过如下公式确定:

8.根据权利要求7所述的管路水击抑制系统,其特征在于,所述关闭气动截止阀(1)所用的时间,具体通过如下公式计算:


技术总结
本发明提供了一种管路水击抑制系统及方法,属于水击抑制领域,其系统包括主管路、与主管路的出口连接的多个互相并联的支路、设置于每个支路上的气动截止阀、多个节流孔板和多个电动蝶阀。多个节流孔板分别设置于每个气动截止阀的进气管路上;多个电动蝶阀分别与气动截止阀并联,电动蝶阀的直径小于气动截止阀的直径;节流孔板能够将关闭气动截止阀阀的时间延长,将多个互相并联的支路的液体对管路内壁产生的直接水击转化为间接水击;电动蝶阀能够将与气动截止阀直径相等的液体流通面积缩小为与电动蝶阀直径相等的液体流通面积。本发明能够避免阀门关闭引起的水击变化对供水管线造成破坏,确保供水系统的安全性、可靠性。

技术研发人员:王悦舜,赵涛,王乃世,寇兴华,陈聪,郭浩,张俊峰,王晓华,翟文化,郭恒,杨方田,王颖
受保护的技术使用者:西安航天动力试验技术研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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