Том 334 № 11 (2023)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2023/11/4470
Влияние конвективного усиления на аэроакустические колебания в магистральном газопроводе
Актуальность исследования обусловлена возрастающими требованиями к надежности и безопасности магистральных газопроводов. Одним из перспективных методов, обеспечивающих соблюдение этих требований, является оснащение газопроводов системами аэроакустического мониторинга. Данные системы позволяют обнаруживать утечки и механические воздействия на трубу путем регистрации аэроакустических колебаний, распространяющихся в транспортируемом газе. При этом остается актуальным вопрос повышения точности таких систем за счет более полного учета влияния потока газа на аэроакустические колебания, в том числе за счет учета влияния эффекта конвективного усиления. Данный эффект выявлен при исследованиях распространения аэроакустических колебаний в воздуховодах, турбинах, а также при исследованиях распространения звука от движущихся самолетов и скоростных поездов, но не описан применительно к газопроводам. В данной статье приведены экспериментальные данные, подтверждающие влияние конвективного усиления на амплитуду аэроакустических колебаний в магистральном газопроводе, приведено количественное описание влияния данного эффекта, а также показана возможность повышения точности систем аэроакустического мониторинга за счет учета конвективного усиления. Цель: подтверждение наличия эффекта конвективного усиления при распространении аэроакустических колебаний в магистральном газопроводе. Объект: линейная часть магистрального газопровода. Методы: использование системы аэроакустического мониторинга газопроводов для регистрации аэроакустических колебаний при движении очистного внутритрубного устройства и при имитации утечек; сравнение амплитуды аэроакустических колебаний, распространяющихся вверх и вниз по течению транспортируемого газа в газопроводе. Результаты. Экспериментально подтверждено наличие эффекта конвективного усиления амплитуды аэроакустических колебаний, возникающих в газопроводе при движении внутритрубного устройства и имитации утечек; приведена количественная оценка влияния конвективного усиления на амплитуду и отношение сигнал/шум аэроакустических колебаний; приведен примерный расчет, показывающий влияние эффекта конвективного усиления на точность определения линейной координаты источника акустических колебаний в газопроводе. Выводы. При распространении аэроакустических колебаний вверх по течению газа их амплитуда выше, чем при распространении вниз по течению газа, на одинаковом расстоянии от источника. Величина в разнице амплитуд сопоставима с величиной конвективного усиления в количественном выражении. Учет эффекта конвективного усиления повышает точность определения линейной координаты источника акустических колебаний в газопроводе.
Ключевые слова:
Конвективное усиление, магистральный газопровод, аэроакустический мониторинг, аэроакустические колебания, линейные координаты