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‘ US00571135OA

Unlted States Patent [ 1 9 1 [ 1 1 ] P a t e n t N u m b e r : 5 , 7 1 1 , 3 5 0E i s i n g e r [ 4 5 ] D a t e o f P a t e n t : J a n . 2 7 , 1 9 9 8

[ 5 4 ] PIPING S Y S T E M SP R O V I D I N GMI N I MA L UI‘HER PUBLICATIONSA C O U S T I C A L LY ' I N D U C E DS T R U C T U R A L T e c h n i c a l P a p e r 82-WA/PVP-8; A m e r i c a nS o c i e t y o f“ B R - “ T O N SAND FATIGUE M e c h a n i c a lE n g i n e e r s ; A c o u s t i c a l l yI n d u c e dP i p i n gV i b r a

t i o ni n H i g h C a p a c i t yP r e s s u r e R e d u c i n gS y s t e m s ;VA.[ 7 5 ] I n v e n t o r : F r a n t i s e kL . E i s i n g e r , D e m a r e s t ,NJ. Camcci i e t a l l _

T e c h n i c a lP a p e rb y E L . E i s i n g e r - D e s i g n i n gP i p i n gS y st e r n sA g a i n s t A o c o u s t i c a l l y - I n d u c e dS t r u c t u r a lF a i l u r eP V P - v o l .3 2 8 , F l o w - I n d u c e dV i b r a t i o nASME 9 9 6 p . 3 9 7e t c .

[ 7 3 ] A s s i g n e e : F o s t e r W h e e l e rE n e r g yI n t e r n a t i o n a lI n c . ,C l i n t o n ,N ] .

[ 2 1 ] A p p l ' N O ’ :6 9 0 ’ 0 4 3 P r i m a ry E x a m i n e r - P a t r i c kF . B r i n s o n[ 2 2 ] F i l e d : J u l ,3 1 , 1 9 9 6 A t t o r n e yA g e n t ,o r F i r m - M a r t i nS m o l o w i t z

[ 5 7 ] ABSTRACT

P i p i n g s y s t e m s a d a p t e df o rh a n d l i n g? u i d s s u c h a s s t e a m[ 6 3 ] C o n t i n u a t i m - i n - p a r to f S e r .N o . 5 2 6 , 6 1 3 ,S e p .1 1 ,1 9 9 5 , a n d v a r i o u s p r o c e s sa n d h y d r o c a r b o ng a s e s t h r o u g h a

a b a n d o n e d . p r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c ea t h i g hp r e s s u r ea n d v e l o c i t yc o n[ 5 1 ]I n t .C l . 6 F 1 5 D5 5 / 0 0 $ 2 2 3 : ? f ’ m “ ° t g l é c ‘ l ’ f r ia a c z g sg c d v t i b m ? i ° g da g i t m e m l h

_ ‘ a e sys s e e ermin suc

[ 5 2 ] U S . C l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1 3 8 / 4 5 , 1 3 8 / 4 0 ,2 5 1 / 1 1 8 v i b r a t i o n sa n d f a t i g u ea r e minimized by e l a t i n g t h e a c o u s t i co f Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 4 0 , 3 7 , power l c v e l g c n c r a j e di n t h c sys tcm o

1 3 8 / 4 5 ;2 5 1 / 1 1 3 ,1 2 7 ' a f u n c t i o n o ft h e r a t i oo f downstream p i p e i n s i d e d i a m e t e rD2 o i t s w a l l t h i c k n e s st 2 .A d d i t i o n a l l y ,s u c h v i b r a t i o n a n d

R e l a t e dUS. p p l i c a t i o nD a t a

R - m e t a lf a t i g u e c a n b e f u r t h e r minimized b y e l a t i n g t h e? u i d[ 5 6 ] e r e m n c e scued p r e s s u r e d r o p Ap a n d d o w n s t r e a mMach n u m b e rM2 t o

S T E N TD 0cm ENT b e i n g af u n c t i o no f t h e r a t i oo f downstream p i p i n g i n s i d eu s ‘ P S d i a m e t e rD2 o t h e p i p e w a l lt h i c k n e s st 2 , a s e x p r e s s e db y

7 9 7 , 0 2 7 8 / 1 9 0 5T i l d a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 3 8 / 4 4X M 2 A p = f D z / t 2 ) . P r e s s u r e - r e d u c i n gp i p i n g s y s t e m sd e s i g n e d3 , 8 7 7 , 8 9 5 4 / 1 9 7 5 Wonde?and t a ] .4 ,422 ,339 1 2 / 1 9 8 3 Gall e t a 1 . . . . . . . . . .

5 , 0 8 5 , 0 5 8 2 / 1 9 9 2 Aaron t a l .

- . 1 3 8 1 4 4X a c c o r d i n gt o t h e s e c r i t e r i a e x h i b i t m i n i m a l v i b r a t i o n s and1 3 8 / 4 4X m e t a l f a t i g u e f a i l u r e sa n d h a v el o n g o p e r a t i n gl i f e .1 3 8 / 4 4X

5 , 3 1 5 , 8 5 9 5 / 1 9 9 4 S c h o m m a ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 1 3 8 / 4 4X 10 Cla ims , 5 D r a w i n g Sheets

3 0 i3 , \ 1 2 3 s 3 1 2

3 4 0 3 5

s /W h y / j e t . “ P | T | ‘ 0 . 0 2 P g T g — ( — >

LL4LL£L£J____ \

m 32 3 4 3 4 h 36

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US. Patent J a n . 2 7 ,1 9 9 8 S h e e t1 o f5 5,711,350

F G ,/P R I O RA RT

\ 7 7 , 7 , 1 I 4

@ @ @ _ _@ 1 2

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US. Patent J a n .2 7 ,1 9 9 8 S h e e t2 o f5 5,711,350

F G . 2P R I O R A R T

A C O U S T I CP O W E RL E V E LP N L , d B

Lao ,

1 R E G I O NO FFAT I G U EFA I L U R E S

— ‘ G H 2 1I O 0

n o :I 0 0- s

I ° , A B 0 2‘ 3 D E S I G NL I M I TB Yc A R u c c l3 / N D M U E L L E R

I 6 0 : 6 0 | ‘ ;. . o , l4

_ 2 o 2 3 2 2 8_ O 0 3 g

E N n oFA I L U R E S‘ 5 0 I I I I I O T I I I I I I I I I I I I I I I I W I T I I I I I I I I H

0 . 2 0 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 L 0D O W N S T R E A MP I P EI N N E R D I A M E T E R , D 3 , M

0 A C O U S T I C A L LYI N D U C E D‘ FA I L U R E SQ F A I L U R EA TS E V E R E LYU N D E R C U TW E L D0 N 0 FA I L U R E S

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US. Patent J a n .2 7 ,1 9 9 8 S h e e t3 o f 5 5,711,350

F / G . . 3

I 8 0I R E G I O N O FFAT I G U EFA I L U R E S: c_ O

: F AT I G U E 3

n o ;I . E . D

1 O I 0 / ( 0 2 / 1 2 )I l 8 0

I 6 0 : 6 8 n o: ° 0 2 3 0 2 4 8 ° \\I O Q \

I N 0FA I L U R E S /

I H ( P W U Q H W7 3 . 6 - Q | 2 5 (D g / t g )o T I I I [ I I I I I I I IT I I I ] I I I l l l lI I I I I I I H I I I I I I I I I I I I T i l l I I l I I I I ‘ H I2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 I 0 0 H 0 I 2 0 I 3 0 I 4 0 I 5 0

P I P EG E O M E T R YPA R A M E T E R ,0 2 / 1 2

0 A C O U S T I C A L LY I N D U C E DFA I L U R E SG ) F M L U R EA TS E V E R E LYU N D E R C U TW E L D

0 N 0F A I L U R E S

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US. Patent J a n .2 7 ,1 9 9 8 S h e e t4 o f 5 5,711,350

F/G.4

R E G I O NO FFAT I G U EF A I L U R E S

F AT I G U E L I M I TB O U N D A RY

A L L O WA B L ED E S I G NL I M I T

A 0F A I L U R E S2 0 0

NP U TE N E R G YPARAMETERID O W N S T R E A M )M 2 A p , M P c

P I P EG E D M E T R Y PA R A M E T E R ,D Z I I Z

I A C O U S T I C A L LYI N D U C E DF A I L U R E SG ) F A I L U R EA T S E V E R E LYU N D E R C U TW E L D0 N D FA I L U R E

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US. Patent J a n .2 7 ,1 9 9 8 S h e e t5 o f5 5,711,350

3/95/

‘ ll

Tm y

3

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5 , 7 1 1 , 3 5 01

PIPING SYSTEMS P R O V I D I N GMINMALA C O U S T I C A L LY- I N D U C E DST RU CT U RAL

V I B R AT I O N SAND FATIGUE

The r e s e n t i n v e n t i o ni s a C o n t i n u a t i o n - I n ~ P a r to f a p p l ic a t i o nS e r .N o . 0 8 / 5 2 6 , 6 1 3? l e d S e p . 1 1 ,1 9 9 5 now a b a nd o n e d .

BACKGROUND O F INVENTION

T h i s i n v e n t i o np e r t a i n st o p i p i n g s y s t e m sw h i c hh a v ep r e s s u r e - r e d u c i n gs t a t i o n sa n da r es u b j e c t e dt o a c o u s t i c a l l yi n d u c e dv i l u a t i o n s .I t p e r t a i n s p a r t i c u l a r l yt o s u c h p i p i n gs y s t e m s a r r a n g e d f o r p r o v i d i n g m i n i m a la c o u s t i c a l l yi n d u c e d h i g h f r e q u e n c yv i b r a t i o n sa n d r e s u l t i n gm e t a lf a t i g u ef o r t h es y s t e m

P i p i n gs y s t e m sh a v i n gh i g hc a p a c i t yp r e s s u r e - r e d u c i n gs t a t i o n s ,s u c ha s s a f e t y v a l v el e t - d o w ns y s t e m so r c o m p r e ss o r r e c y c l e s y s t e m sa n d t h el i k e ,a r e t y p i c a l l ye x p o s e dt ol a r g ei n t e r n a la c o u s t i c l o a d i n g sw h i c hc a u s e p i p i n gv i b r at i o n sa n d v i b r a t o r y s t r e s s e si n t h e p i p i n g s y s t e m . I f t h ep i p i n gs y s t e mi s n o t p r o p e r l yd e s i g n e da n dc o n s t r u c t e ds o a st o m i n i m i z e t h e e?ect o f such a c o u s t i c e x c i t a t i o np h e n o m e n o n ,e x c e s s i v ev i b r a t i o na n d c o n s e q u e n t l yu n d e si r e d f a t i g u e f a i l u r e so f t h e p i p i n g s y s t e m c a nr e s u l t .I nextreme c a s e s , such p i p i n g system f a i l u r e s can occur i n am a t t e r o fdays o r even h o u r s .

S t r u c t u r a lv i b r a t i o n so f p i p i n gs y s t e m sh a v eu s u a l l yb e e nt r e a t e d a s a low f r e q u e n c y( 2 0 - 2 0 0Hz) phenomenon a s s oc i a t e dp r i m a r i l yw i t h p i p ebeam b e n d i n gm o d e sa n d p i p eo v a l i z i n gm o d e s .H i g hf r e q u e n c y( 1 , 0 0 0 - 2 0 , 0 0 0H z )v i b r at i o n s c a u s e dby n t e r n a la c o u s t i cwaves a s b e e nr e c o g n i z e do n l yr e c e n t l y a sb e i n g r e s p o n s i b l ef o r s t r u c t u r a lf a t i g u ep r o b l e m si n p i p i n g s y s t e m s .The p r e s e n tknown m e t h o do fd e s i g n i n gp i p i n gs y s t e m sh a v i n gp r e s s u r e - r e d u c i n gs t a t i o n ss u c h a s t h a t g e n e r a l l yshown i n F I G . 1 , a g a i n s t s u c h a c o u st i c a l l yi n d u c e dv i b r a t i o n a n d m e t a l f a t i g u e i s b a s e d o nap u b l i c a t i o nb y V .C a r u c c ia n dR . M u e l l e r ,e n t i t l e d“ A c o u st i c a l l yI n d u c e dP i p i n g - V i b r a t i o nI nH i g hC a p a c i t yP r e s s u r eR e d u c i n gS y s t e m s ”ASME-82-wP/PVP-8, 1 9 8 2 . B a s e do ni n - s e r v i c e e x p e r i e n c ew i t h 3 6 c a s e s o fa c o u s t i c a l l yl o a d e dp i p i n gs y s t e m s( 9 w i t h f a i l u r e sa n d2 7 w i t h n o f a i l u r e s ) ,t h ea u t h o r s d e v e l o p e da g e n e r a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e na c o u s t i cpower n p u t t o a p i p i n g s y s t e ma n d p i p e i n s i d e d i a m e t e ra sa b a s i s f o r d e s i g n o f p i p i n g s y s t e m s .The a c o u s t i c powerl e v e l(PWL) o c c u r r i n gi m m e d i a t e l yd o w n s t r e a mf r o m t h ep r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c eu s e d b y C a r u c c ia n d M u e l l e ri s

g i v e nb y t h e e x p r e s s i o n :3 . 6 1 . 2

) w ‘( 1 1 - )I I

w h e r ePwL s t h e a c o u s t i cp o w e rl e v e li n d e c i b l e sdB w i t hr e f e r e n c epower o f 1 0 ‘ 1 2w a t t s ) .S e eT a b l e 1 b e l o wf o r t h eu n i t so f ? o w a r a m e t e r s .

F I G . 2 s h o ws h e C a r u c c iand u e l l e r d a t a p l o t t e do n h eb a s i s o f a c o u s t i cpower l e v e l( P W L ) g i v e n b y t h e a b o v ee q u a t i o nv e r s u s t h e downstream i p e i n s i d e d i a m e t e r D 2 .Arecommended f a t i g u e d e s i g n l i m i t l i n ee n v e l o p i n gt h e n of a i l u r e s p i p i n g c a s e s i s a l s o shown. P i p i n g system c a s e s

l o c a t e da b o v et h e d e s i g n l i m i t l i n e shown wo uld b e i n t h ee x p e c t e dp i p i n g s y s t e mf a i l u r er e g i o n . a n d c a s e s b e l o wt h ed e s i g nl i m i t l i n e would e p r e d i c t e dt o h a v eno i b r a t i o n a n df a t i g u e f a i l u r e s .I t c a n b es e e n t h a t t h e recommended e s i g nl i m i t i s n o t p a ' f e c t and r e l i a b l e ,b e c a u s et h r e e no f a i l u r ec a s e s a r e p r e s e n ti n t h e r e g i o no f t h e p i p i n g s y s t e mf a t i g u ef a i l u r e s .

i

2 5

35

45

50

5 5

6 5

2T h i s C a r u c c ia n dM u e l l a 'method s p r e s e n t l yb e i n gu s e d

i n d e s i g n o f p i p i n g s y s t e m sb e c a u s en o o t h e r m e t h o di sa v a i l a b l ef o rs u c h d e s i g n a t t h e p r e s e n t t i m e .A c c o r d i n g l y ,a l t h o u g hs o m ep r o c e d u r e sa n dp a r a m e t e r sf o rt h e d e s i g na n d

c o n s t r u c t i o no f s u c h a c o u s t i c a l l yl o a d e dp i p i n g s y s t e m sa g a i n s t a c o u s t i cv i b r a t i o n a n d m e t a l f a t i g u ef a i l u r e sa r eknown n d h a v eb e e nu s e d ,i m p r o v e dp i p i n gs y s t e md e s i g n sand c o n s t r u c t i o n swhich a r e e c o n o m i c a n d m o r e r e l i a b l eh a v eb e e ns o u g h t .

SUMMARY OF I N V E N T I O N

T h i s i n v e n t i o n p r o v i d e s a p i p i n g s y s t e m i n c l u d i n g ap r e s s u r e - r e d u c i n g d e v i c eo r means s p e c i a l l ya d a p t e df o rh a n d l i n g ? u i d s a t h i g h p r e s su re a n d h i g h v e l o c i t yc o n d i t i o n s ,a n d f o r w h i c ha c o u s t i c a l l y - i n d u c e dh i g h f r eq u e n c yv i b r a t i o n sa n dr e s u l t i n gm e t a lf a t i g u em a y c c u r . F o rs u c h a p i p i n gs y s t e mc o n s t r u c t e da n do p e ra t e d a c c o r d i n gt ot h i si n v e n t i o n ,h i g h f r e q u e n c ya c o u s t i c a l l y - i n d u c e dv i b r at i o n s a n d r e s u l t i n g m e t a l f a t i g u e a r e r e d u c e d b e l o w a na c c e p t a b l el e v e lo r m a g n i t u d e ,t h e r e b y a s s u r i n g s a f ea n dl o n g o p e r a t i n gl i f ef o r t h ep i p i n g s y s t e m .

I t h a s b e e n d e t e r m i n e dt h a t f o r p i p i n g s y s t e m sh a v i n gapressure-reducing m e a n s such a s an o r i ? c e o r v a l v e , a ni m p r o v e dr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e a c o u s t i cp o w e rl e v e l(PWL) g e n e r a t e di n t h ep i p i n gs e c t i o nd o w n s t r e a mf r o mt h ep r e s s u r e - r e d u c i n gmeans and a downstream i p e p a r a m e t e ri s e x p r e s s e db y t h e a c o u s t i cpower l e v e l( P W L ) b e i n g af u n c t i o no f t h e r a t i ob e t w e e nt h e d o w n s t r e a mp i p e d i a m e t e rand t s w a l l t h i c k n e s s ,and o t a f u n c t i o no f t h e downstreamp i p e d i a m e t e ra l o n e .T h i s r e l a t i o n s h i pi s e x p r e s s e db y t h ef o l l o w i n ge q u a t i o n :

f o r which

D 2 = i n n e r d i a m e t e ro f d o w n s t r e a mp i p i n g ,t 2 = w a l l t h i c k n e s so f d o w n s t r e a mp i p i n g

T h i s i m p r o v e dr e l a t i o n s h i p f o r a n a l y s i so f p i p i n g s y s t e m si ss h o w ng r a p h i c a l l yb y F I G . 3 .

I t h a s b e e n f o u n dt h a ta c o u s t i c a l l y - l o a d e dp i p i n gs y s t e m sd e s i g n e da n dc o n s t r u c t e da c c o r d i n gt o t h i si m p r o v e dc r i t e r i ap r o v i d ei m p r o v e dr e l i a b i l i t ya n df u r t h e rs a f e t yc o m p a r e dt op r e s e n t l yknown e s i g np r o c e d u r e sa n dc r i t e r i ad e s c r i b e db yC a r u c c iand M u e l l e r ,a s shown b y F I G . 2 .

I t h a s been f u r t h e r d e t e r m i n e dt h a t a s t r o n g e r and evenm o r ep r e d i c t a b l er e l a t i o n s h i pf o rd e t e r m i n i n g p i p i n gs y s t e mv i b r a t i o na n dm e t a lf a t i g u eb o u n d a r yc o n d i t i o n sf o rs y s t e m ss u b j e c t e d t o a c o u s t i c a l l y - i n d u c e dh i g h f r e q u e n c yv i b r a t i o na n dm e t a lf a t i g u ei s p r o v i d e db y a r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e?owing ? u i d d i ? e r e n t i a l p r e s s u r e a n d downstream ? u i dM a c h number b e i n g a f u n c t i o n o f t h e d o w n s t r e a mp i p ed i a m e t e ra n d i t s w a l l t h i c k n e s s , e x p r e s s e da s f o l l o w s :

M Q A p = F u m t i O no f ( D z / t 2 )

W h e r e :

M2=downstream M a c h number f o r ?owing ? u i dA p = p r e s s u r ed r o p a u ' o s s r e s t r i c t i o ni n p i p i n g s y s t e mD 2 = i n n e rd i a m e t e ro f d o w n s t r e a mp i p et 2 = w a l l t h i c k n e s so f d o w n s t r e a mp i p e

v T h i sf u r t h e ri m p r o v e dr e l a t i o n s h i p f o r a n a l y s i so f p i p i n gs y s t e m si s s h o w ng r a p h i c a l l yb y F I G . 4 .

A c o u s t i c a l l y - l o a d e d p i p i n gs y s t e m s d e s i g n e da n d o p e ra t e d a c c o r d i n gt o t h i ss e c o n dimproved o r a l t e r n a t i v er e l a

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5 , 7 1 1 , 3 5 03

t i o n s h i pp e r F I G . 4 p r o v i d ef u r t h e ri n c r e a s e dr e l i a b i l i t ya n ds a f e t yf o rt h e s y s t e m .

T h i s i n v e n t i o na d v a n t a g e o u s l yd i s c l o s e si m p o r t a n tr e l at i o n s h i p s b e t w e e na c o u s t i c p o w e r g e n e r a t e di n a p i p i n gs y s t e ma n d b a s i c s t r u c t u r a lp a r a m e t e r so f t h e i m p r o v e ds y s t e ma s shown s c h e m a t i c a l l yb y F I G . 5 . The i n v e n t i o na l s op r o v i d e sp i p i n g s y s t e m sf o rh a n d l i n g ? u i d sa t h i g hp r e s s u r e a n d v e l o c i t y c o n d i t i o n sw h i c hp r o d u c em i n i m a la c o u s t i c a l l y - i n d u c e ds t r u c t u r a lv i b r a t i o na n d m e t a lf a t i g u e ,a n d w h i c ha s s u r e g r e a t e rr e l i a b i l i t ya n d s a f e t y i n t h e o p e r at i o no f s u c h p i p i n g s y s t e m s .

BRIEF DESCRIPTIONO F DRAWINGS

T h i s i n v e n t i o nw i l l be f l u t h e r d e s c r i b e dw i t h r e f e r e n c et ot h ef o l l o w i n g d r a w i n g s ,i n w h i c h :

F I G . 1 i s a s c h e m a t i cd r a w i n go f a k n o w n b a s i c p i p i n gs y s t e mi n c l u d i n g a n u p s t r e a mp o r t i o n a n d a d o w n s t r e a mp o r t i o n s e p a r a t e db y a p r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c e ;

F I G . 2 s a g r a p h s h o w i n ga k n o w n e l a t i o n s h i pb e t w e e na c o u s t i cp o w e rl o a d i n g(PWL) a n d d o w n s t r e a mp i p e i n n e rd i a m e t e rf o r a p i p i n g s y s t e m ;

F I G . 3 i s a modi?ed g r a p h s h o w i n ga n i m p r o v e dr e l at i o n s h i pb e t w e e na c o u s t i cpower e v e l l o a d i n g( P W L ) f o r ap i p i n g s y s t e m a n d i t s d o w n s t r e a mg e o m e t r yp a r a m e t e r

D 2 / t 2 ;F I G . 4 i s a g r a p hs h o w i n ga f u r t h e r i m p r o v e dr e l a t i o n s h i p

f o r i n p u t a c o u s t i ce n a ' g y p a r a m e t e rM z A p f o r a p i p i n gs y s t e mr e l a t e dt o i t s d o w n s t r e a mp i p e g e o m e t r yp a r a m e t e rD 2 1 5 ;a n d

F I G . 5 i s a s c h e m a t i cd r a w i n go f a n i m p r o v e dp i p i n gs y s t e mi n c l u d i n g a n u p s t r e a ms e c t i o n and a downstreams e c t i o ns e p a r a t e db y a p r e s s u r e - r e d u c i n gv a l v e m e a n s ,a l lc o n s t r u c t e da n do p e r a t e d a c c o r d i n gt o t h e p r e s e n ti n v e n t i o n .

DESCRIPTIONO F I N V E N T I O N

F I G . 1 s h o w s s c h e m a t i c a l l ya b a s i c p i p i n g s y s t e m1 0c o n t a i n i n ga n u p s t r e a ms e c t i o n12 and downstream e c t i o n1 4 s e p a r a t e db y a p r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c e 1 6 s u c h a s av a l v e . a n o r i ? c e p l a t e ,o r t h e l i k e .The u p s t r e a mp i p i n gs e c t i o n 1 2 i s s u p p o r t e db y a s u i t a b l e s u p p o r tmeans 2 2 , a n dt h e d o w n s t r e a mp i p i n g s e c t i o n1 4 i s s u p p o r t e db y s u i t a b l es u p p o r tmeans 4 . W h e n u c h a p i p i n gs y s t e m 1 0i s o p e r a t e da t h i g h d o w n s t r e a mv e l o c i t y c o n d i t i o n s ,a c o u s t i c a l l yi n d u c e dv i b r a t i o n so f t h e p i p e w a l l o c c u ri n b o t h a x i a l a n dc i r c u m f e r e n t i a l? e x u r a lm o d e s .The r i n c i p a l? u i d ? o w n d

s t r u c t u r a lp a r a m e t e r sw h i c he x i s ti n t h e s y s t e mu p s t r e a ma n dd o w n s t r e a mo f t h e p r e s s u r er e d u c i n g d e v i c e1 6 a r e g i v e ni nT a b l e 1 .

TABLE

P i p i n gS y s t e mF l u i d F l o wP a r a m e t e r s

m p 2 : u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m p r e s m r e P aAp=prpz = p r e s s u r ed r o p a c r o s s v a l v e , PaT1T2 = u p s t r e a ma n d downstream e m p e r a t u r e ,0 K .W= ? o w r a t e o f g a s a m l l i q u i i k g / sDID2 = p i p e i n s i d e d i a m e t e r su p s t r e a ma n d

m

k = c y l c vr a t i oo f s p e c i ? c h e a t s o f ? o w i n g? u i dm m o l e c u l a r w e i g h t o f?owing ? u i dt l T z = p i p i n g ? r ' r c k u e l s and cbwmtream, i n

M1: Mach u m b e ro f ? o w i n g? u i d

A c c o r d i n gt o t h i s i n v e n t i o n , t h e known C a r u c c i a n dM u e l l e rd e s i g n g u i d e l i n ef o rp i p i n g s y s t e m sa s s h o w nb yF I G . 2 h a s b e e n i m p r o v e dby e l a t i n gt h e a c o u s t icp o w e r

2 0

2 5

35

45

50

55

6 5

4l e v e l PWL o r a p i p i n g s y s t e m t o t h e downstream p i p eg e o m e t r yp a r a m e t e r D 2 1 5 ,i n s t e a d o f r e l a t i n gi t t o downs t r e a md i a m e t e rD2 a l o n e , a s w a s done by t h e C a r u c c iandM u e l l e rmethod h i s i m p r o v e dp i p i n g s y s t e mi s s h o w nb yF I G . 5 , i nw h i c ht h e p i p i n g s y s t e m3 0 i n c l u d e sa n u p s t r e a m

p i p e s e c t i o n3 1 s u i t a b l ys u p p o r t e da t3 2 a n dh a v i n g? a n g e3 3c o n n e c t e dp r e s s u r e - t i g h t l yt o a p r e s s u r e - r e d u c i n gv a l v e3 4 .The u p s t r e a mp i p e s e c t i o n3 1 h a s i n t e r n a ld i a m e t e rD 1 a n dw a l l t h i c k n e s st 1 .The a l v e 3 4 c o n t a i n sa v e r t i c a l l y - m o v a b l ep l u g 34a which c a n be s e a t e d o n t o a s e a t i n g s u r f a c e 3 4 1 ;h a v i n g a ? o w d i a m e t e r and a r e a l e s s t h a n t h a t o f t h eu p s t r e a mp i p e s e c t i o n3 1 .D o w n s t r e a mp i p e s e c t i o n3 5 i ss u i t a b l ys u p p o r t e d a t 3 6 a n d h a s ? a n g e 3 7c o n n e c t e dp r e s s u r e - t i g h t l y t o t h e v a l v e 3 4 . The d o w n s t r e a mp i p es e c t i o n 3 5 h a s i n t e r n a ld i a m e t e rD2 a n d w a l l t h i c k n e s st 2 .The i p i n g s y s t e m30 a r r i e sa ? u i d ? o w a t e o f W x p r e s s e da s k g / s e c .w h i c h? o w a s s u ? i c i e n th i g hv e l o c i t yt op r o d u c ea c o u s t i c a l l y - i n d u c e dh i g h f r e q u e n c yv i b r a t i o n sa n d m e t a lf a t i g u ei n t h ed o w n s t r e a mp i p e s e c t i o n3 5 .T h i s i m p r o v e d

p i p i n g s y s t e mh a s a d e s i g n p a r a m e t e r ,w h i c hr e ? e c t s t h er a t i oo f t h e downstream i p i n g s u c t i o n a c o u st i c a la n d domin a n t ? e x u r a ls t r u c t u r a l n a t u r a l v i b r a t i o nf r e q u e n c i e s a n db e t t e rr e p r e s e n t st h e p h y s i c a lphenomena f c o i n c i d e n c e so fa c o u s t i c a l and s t r u c t u r a l f r e q u e n c i e swhich a r e t h e u n d e rl y i n g c a u s e o f t h e p i p e f a i l u r e s .F I G . 3 s h o w st h e p i p i n gs y s t e md a t a o f C a r u c c ia n d M u e l l e rr e p l o t t e d i n a g r a p h o fPVVLv s D z l t z . I t i s s e e n t h a t a s t r a i g h t l i n e f a t i g u e f a i l u r el i m i t b o u n d a r ys e p a r a t e s t h etwo s u i t a b l ea n d u n s u i t a b l es y s t e mr e g i o n sq u i t ew e l l .

T h i s f a t i g u e l i m i t b o u n d a r yl i n e shown n F I G . 3 c a n b ee x p r e s s e db y t h e e q u a t i o n :

( P W L ) , . = 1 7 6 . 6 — 0 . 1 2 5( 0 2 / 1 , )

w h e r e(PWL)F s t h e a c o u s t i cpower e v e l c a u s i n gv i b r a t i o na n df a t i g u ef a i l u r e sa n d . _ , / t 2i s t h e d o w n s t r e a mp i p e s e c t i o ng e o m e t r yp a r a m e t e r .U s i n ga s a f e t y f a c t o r o f 2 b a s e d o na l l o w a b l em e t a ls t r e s sv a l u e s c o n s i s t e n tw i t hASME e s i g np r o c e d u r e s , one would o b t a i n an a l l o w a b l e f a t i g u e l i m i tg i v e nb y

w h e r e(PWLLUOMMCs t h e d e s i g n a l l o w a b l ea c o u s t i cp o w e rl e v e l f o ra p a r t i c u l a rp i p i n gs e c t i o ng e o m e t r y .The 2 / t 2 r a t i oi s r e l a t e d t ot h e s t i ? n e s s and l s o n a t u r a l v i b r a t i o nf r e q u e n c yo f t h e p i p e w a l l ,r e ? e c t i n gb o t h t h e o v a l i za t i o na n d o u t - o fp l a n ew a v e - l i k ev i b r a t o r ym o t i o no f t h e p i p e w a l l .

A l t h o u g ht h e d o w n s t r e a mp i p i n g r a t i oD 2 / t 2 h a s somee f f e c t o n t h e u n s u p p o r t e dl e n g t h a n d t h e a x i a l o r b e a mb e n d i n gs t i f f n e s so f t h e p i p i n ga s shown by F I G . 5 , i t d o e sn o t g o v e r nt h e p i p i n g v i b r a t o r y b e h a v i o ri n t h i sb e n d i n gm o d e .T h e s p a c i n g o ft h e p i p e s t r u c t u r a ls u p p o r t s3 2 a n d 3 6d o e s g o v e r nt h i sb e h a v i o r , b u t t h i si s a s e p a r a t e c o n s i d e ra t i o n .The d e s c r i b e dm e t h o do f p r o p e r l y d e s i g n i n ga n dc o n s t r u c t i n gp i p i n g s y s t e ma g a i n s ts t r u c t u r a lv i b r a t i o na n df a t i g u ef a i l u r e sc o n s i d e r sv i b r a t i o n sa t h i g h f r e q u e n c i e s ,g e n e r a l l yi n t h e r a n g e o f 1 , 0 0 0 — 2 0 . 0 0 0c y c l e s p e r s e c o n dThe e x t e r n a lp i p i n g s u p p o r t s y s t e md e t e r m i n e st h e p i p i n gv i b r a t o r y c h a r a c t e r i s t i c s i nt h e low f r e q u e n c yr a n g e , s a y1 0 - 2 0 0 H z , d e p e n d i n go n t h e p i p e s i z ea n d s p a c i n g o fs u p p o r t s .The t y p e a n d n u m b e ro f e x t e r n a lp i p i n g s u p p o r t s32 and 36 have o n l y a minor ( i f a n y ) e f f e c ton t h ea c o u s t i c a l l y - i n d u c e df a t i g u ec a u s e db y i n t e r n a lh i g h f r eq u e n c ya c o u s t i cl o a d i n gf o r a p i p i n g s y s t e m .

A l t h o u g ht h e e x t e r n a ls u p p o r t s f o ra p i p i n g s y s t e mw i l lh a v ea s m a l le f f e c t ,i t i s v e r y i m p o r t a n tt o p r o v i d ea p i p i n g

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5 , 7 1 1 , 3 5 05

d e s i g n w i t h a m i n i m u m number o f a t t a c h m e n t s ,w e l d e dc o n n e c t i o n s . r a p i dc h a n g e si n d i a m e t e r , s u d d e nc h a n g e si n -w a l l t h i c k n e s s ,e t c .The a t t a c h m e n t s( w e l d e dc o n n e c t i o n s )s h o u l db e p l a c e d s y m m e t r i c a l l ya r o u n dt h e c i r c u m f e r e n c eo f

t h e p i p e , s m o o t ht r a n s i t i o n sa n d f u l l p e n e t r a t i o n w e l d ss h o u l d b e used S u r f a c e s m o o t h n e s sand symmetry a r en e c e s s a r yf e a t t n e st o v i b r a t o r y s t r e s s e sf r o m n t e rn a l a c o u s t i cl o a d i n g .

F u rt h e r a c c o r d i n gt o t h i s i n v e n t i o n , i t h a s b e e n d e t e rmined t h a t t h e a c o u s t i c e n e r g yd r i v i n g t h e a c o u s t i cwavesdownst ream o f a p r e s s u re - r e d u c i n gm e a n s 3 4 , such a s a no r i ? c e p l a t e o r v a l v e , i n a p i p i n gs y s t e m30 a n b e measuredm o r ea c c u r a t e l ya n d r e l i a b l yb y t h e a c o u s t ici n p u t e n e r g yp a r a m e t e rMzAp, w h e r eM2 s t h e d o w n s t r e a m? u i d M achnumber a n d Ap s t h e p r e s s u r ed r o p a c r o s s t h e? o w e s t r i ct i o no r v a l v e .T h i s i n p u t e n e r g ya p p r o a c hh a s b e e nu s e dv e r y

s u c c e s s f u l l y i np r e d i c t i n gr e s o n a n ta c o u s t i cv i b r a t i o na n dm e t a lf a t i g u e i n t u b e b u n d l e s .

F I G . 4 s h o w sa l l t h e C a r u c c ia n d M u e l l e rs y s t e md a t af r o mF I G . 2 l o t t e d o n h e b a s i s o f t h e i n p u ta c o u s t i ce n e r g yp a r a m e t e rM z A p vasus a f u n c t i o n o f D z l t z .A f a t i g u eb o u n d a r yl i m i td e ? n e db y s p e c i ? cd a t ap o i n t sB 1 , C ,E n dB 2 s s h o w n t o e x i s t ,which s e p a r a t e s a l l t h e f a i l u r e c a s e sf r o m h o s e w i t hno f a i l u r e s ( e x c e p tf o r d a t a p o i n tF whichh a d a s e v e r e l yu n d e r c u tweld a n d c o n s i s t e n t l ys h o w sup nt h e n o - f a i l u r e r e g i o n ) .As c a n be s e e n , t h e v i b r a t i o n andf a t i g u e l i m i t b o u n d a r yi s n o t a smooth l i n e ,b u t i n c l u d e sa“hump” e n v e l o p i n gt h e n o f a i l u r ep i p i n g s y s t e mc a s e s . Ther a p i d d e c r e a s ei nt h e i n p u te n e r g y p a r a m e t e rMzAp h i c h sn e e d e dt o c a u s e p i p i n gs y s t e mf a t i g u e f a i l u r e si n t h e r a n g eo f D z l t 2g r e a t a t h a n a b o u t 6 5a p p e a r st o b e c o n s i s t e n tw i t ha s i g n i ? c a n ti n c r e a s e o f t h e number o f a c o u s t i c and s t r u c

t u r a lf r e q u e n c yc o i n c i d e n c e s( o rr e s o n a n c e s )i n t h e r e g i o n .A t l a r g e rp i p e d i a m e t e r sa b o v eD z l t 2o f 6 5 , t h e number o fs u c h c o i n c i d e n c e si n c r e a s e s e x po n e n t i a l l ya n d w i t h i t t h el i k e l i h o o do f p i p e s y s t e mf a i l u r e sd u e t o a c o u s t i c v i b r a t i o n sa l s o i n c r e a s e ss i g n i ? c a n t l y .

Based on h e f a t i g u el i m i t b o u n d a r y( M 2 A p ) , , - ,a n a l l o wa b l e f a t i g u e b o u n d a r y( H 2 A p ) , u a w , b kc a n b e o b t a i n e db ya g a i n u s i n g a s a f e t yf a c t o r o f 2 . a s f o l l o w s :

WPWWP)

w h i c ht h e n c a nb e u s e d d i r e c t l yf o r p i p i n g s y s t e md e s i g nP m P ° $ c s ~

F r o m F I G . 3 t c a n be s e e n t h a t t h e l i r u i ta c o u s t i cp o w e r

l e v e l(PW L) s n o t a s t r o n g f u n c t i o no f D 2 / t 2 .H o w e v e r ,t h i si s i n c o n t r a s tw i t h t h e i m p r o v e dr e l a t i o n s h i ps h o g u ni n F I G .4 , w h e r e t h e l i m i t i n g a c o u s t i c i n p u t e n e r g y p a r a m e t m '( M 2 A p ) Fs a s t r o n gf u n c t i o no f D z l t a .T h i ss t e e pr e l a t i o n s h i po f (M2Ap)F v s D 2 / t 2 a p p e a r s t o b e m u c h more c o n s i s t e n tw i t h t h e p h y s i c a l n a t u r eo f t h e a c o u s t i c a l l y - i n d u c e dr e s o n a n t

p i p e v i b r a t i o n p r o c e s s .The c a s e s o f p i p i n g s y s t e mf a t i g u e f a i l u r e sr e p o r t e df o r

t h e b r o w n C a r u c c i and M u e l l e r method were e v a l u a t e du s i n g ( a ) t h e i m p r o v e dmethod b a s e d o n a c o u s t i cpowerl e v e l s p e r F I G . 3 , a n d ( b )t h e new i n p u t e n e r g ymethod e rF I G . 4 . The c o m p a r i s o nr e s u l t sa r e g i v e nb e l o wi n T a b l e2 .

10

15

2 0

2 5

30

35

45

55

6

TABLE

C o m p a r i s o no f P i p i n gS y s u m r D e s i g nM e t h o d sB a s e d o nA c o u s t i cPower e v e l ( F I G . 3 )

a n dA c o u s t i c Ene G . 4

A c o u s t i cP o w e rL e v e l A c o u s t i cI n p u tE r e r g y L

R e q u i r e d R e q u i r e dI n c r e a s ei n I n c r e a s e i n

O r i g i n a l N e w W a l l N e w W a l lD 2 0 2 D z / ‘ Q T h i c k n e s st 1 D z l t z I h i c k n e s st 1

Case ‘ R e q u i r e d R e q u i r e d %

A 96 6 8 4 1 6 8 4 1B 1 4 5 . 6 2 0 1 2 8 2 5 8 2B 2 8 9 . 7 6 6 3 6 8 2 9C 6 4 No - — 39 64

S o h r t i o nD 96 43 1 2 3 72 3 3E 72 4 O 6 7 6 9 4 . 5G 7 2 No — 42 7 1

S o l u t i o nH 8 0 No — 65 23

S o h i t i o n

I t c a n b es e e n t h a t t h e ? r s t improved e s i g nmethod a s e do n a c o u s t i c power l e v e l method p e r F I G . 3 , a l t h o u g hi m p r o v e dr e l a t i v et o t h e o r i g i n a lC a r u c c ia n dM u e l l e r F I G .2 m e t h o d ,i s i n f e r i o rt o t h e s e c o n di m p r o v e dd e s i g nmethodb a s e do n t h e a c o u s t i c i n p u te n e r g yp a r a m e t e rM2Ap e r F I G .4 . A l l t h e p i p i n g d e s i g nc a s e s e v a l u a t e dh a v e a s i m p l es o l u t i o n when t h e d e s i g n i s b a s e d o n t h e i n p u t e n e r g ymethod e r F I G . 4 . The s o l u t i o n i s s t r a i g h tf o r w a r da n d t h ec h o i c em a y b e i n i n c r e a s i n gt h e w a l l t h i c k n e s so f t h e p i p edownstream f t h e p r e s s u r er e d u c i n gd e v i c e .As a n be e e n ,w a l l t h i c k n e s s i n c r e a s e si n t h e r a n g e o f 4.5% t o 8 2 % wouldbe n e c e s s a r yf o r a c o r r e c t d e s i g nb a s e do n h e a c o u s t i c i n p u te n a ' g ym e t h o d .

I n c o n t r a s t , t h e a c o u s t i cpower l e v e l method p a - F I G . 3would n o t l e a d t o a s o l u t i o n i n t h r e eo u t o f t h e l i s t e d e i g h tc a s e s , w h i l e i n t h e remaining c a s e s a very s u b s t a n t i a li n c r e a s e i n w a l l t h i c k n e s s would be n e e d e d .The o r i g i n a la c o u s t i cpower e v e l method f C a r u c c iand u e l l e r , whichd o e s n o t i n c l u d e t h e w a l l t h i c k n e s s t 2 d o e s n o t o f f e r anyd i r e c t s o l u t i o n s ,e x c e p t f o r d i r e c t i n g a p i p i n g s y s t e md e s i g n e r t o e i t h e rc h a n g et h e p r e s s u r e r e d u c i n gd e v i c e s( v a l v e s ) t os p e c i a l l yd e s i g n e dm u l t i - s t a g e d e v i c e s ,o r s u bs t a n t i a l l yr e - d e s i g nt h ep i p i n g s y s t e mi n t oa m u l t i - p a r a l l e lp a s s s y s t e m w i t h r e d u c e d? o w s a n d p r e s s u r e d r o p s , a ne x p e n s i v eand n d e s i r e da l t e r n a t i v e . I t t h u s can be s e e n t h a tt h e new e s i g n method and i p i n g s y s t e m b a s e d o na c o u s t i ci n p u t e n e r g yM2Ap=f D z / t 2 )o ? r n sd i r e c ta n d e c o n o m i c a ld e s i g ns o l u t i o n s .

T h i s i n v e n t i o ni s u s e f u l f o ri m p r o v e dp i p i n g s y s t e m sa sshown b y F I G . 5 , w h i c h a r e o p e r a t e d a t p r e s s u r e s o f1 0 - 5 0 0 0p s i a ( 0 . 0 7 — 3 4 . 5M P a )a n d6 5 ° — 1 0 0 0 °F . ( 1 8 ° - 5 4 0 °C . ) t e m p e r a t u re ,f o r w h i c h? u i d ? o w e l o c i t i e sd o w n s t r e a mf r o m a ?ow e s t r i c t i o n a r e i n t h e r a n g e o f 5 - 5 , . 0 0 0 f t / s e c( L S - 1 , 5 0 0m / s ) . The i n v e n t i o n i s a l s o u s e f u l f o r d o w ns t r e a mp i p e i n s i d e d i a m e t e r sD2 o f 4 - 4 8 i n c h ( 0 . 1 0 — 1 . 2m )a n d f o r w a l l t h i c k n e s st 2 o f 0 2 5 - 3 0 n c h ( 0 0 0 6 - 0 0 7 6 n )downstream from ? o w e s t r i c t i o n ,w i t h D z l t 2r a t i ob e i n gi nt h e r a n g e o f 1 6 - 1 6 0 a n dp r e f e r a b l y2 5 t o 1 2 5 . S u c hp i p i n gs y s t e m sa r e s u i t a b l yc o n s t r u c t e d u s i n ga l l o y s t e e lm a t e r i a l s .

A l t h o u g ht h i si n v e n t i o nh a s b e e nd e s c r i b e db r o a d l ya n di nt e r m s o f p r e f c n r e de m b o d i m e n t s ,i t i s u n d e r s t o o dt h a t m o d i? c a t i o n s and v a r i a t i o n s can b e m a d e w i t h i n t h e scope a sd e ? n e db y t h e f o l l o w i n gc l a i m s .

8/16/2019 US5711350 (1)

10/10

5 , 7 1 1 , 3 5 07

I c l a i m :1 . A i p i n g s y s t e ma d a p t e df o rh a n d l i n g? o w i n g? u i d s

u n d u ' h i g h p r e s s u r e a n d ? o w v e l o c i t y c o n d i t i o n s ,w i t hm i n i m a la c o u s t i c a l l y - i n d u c e dv i b r a t i o n s ,s a i d s y s t e mc o mpr i s ing :

( a ) a n e l o n g a t e du p s t r e a mp i p e s e c t i o nh a v i n g i n n e rd i a m e t e rD1 a n d w a l l t h i c k n e s st 1 ;

( b )a p r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c ec o n n e c t e dp r e s s u r e - t i g h t l yt o t h e u p s t r e a mp i p e s e c t i o n o u t l e te n d , s a i d d e v i c ei n c l u d i n ga n o r i ? c e h a v i n gd i a m e t e rl e s st h a n t h e i n n e rd i a m e t e ro f s a i du p s t r e a mp i p e s e c t i o n ;a n d

( c ) a n e l o n g a t e dd o w n s t r e a mp i p e s e c t i o nc o n n e c t e dp r e s s u r e - t i g h t l yt o s a i dp r e s s u re - r e d u c i n g d e v i c ea n dh a v i n g i n n e r d i a m e t e r D 2 , a n d w a l l t h i c k n e s s t 1 ;w h e r e b yt h ep i p i n gs y s t e mh a s a n o p e r a t i o n a la c o u s t i cpower l e v e l PWL which f o r s a i d downstream p i p es e c t i o n d u r i n g? u i d ? o w i n go p e r a t i o nd o e sn o t e x c e e dt h a td e t e r m i n e db y t h e r e l a t i o n s h i pPWL l l o w a b l e :l 7 3 . 6 — 0 . 1 2 5D 2 , ‘ : s o a s t o m i n i m i z e a c o u s t i c a l l yi n d u c e ds t r u c t u r a lv i b r a t i o n si n t h e p i p i n g s y s t e m .

2 . The i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m1 . w h e r e i ns a i dp r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c e p r o v i d e s a? u i d p r e s s u r e d r o p Apa n d t h e ?owing ? u i d i n s a i d d o w n s t r e a mp i p e s e c t i o n h a s aM a c h number M 2 , a n d t h e o p e r a t i o na c o u s t i cp o w e rl e v e lPWL d o e s n o t e x c e e d t h a t d e ? n e d b yt h e r e l a t i o n s h i pM 2 A p = F u n c t i o nD 2 1 5 .

3 . The i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m 1 . w h e r e i ns a i dd o w n s t r e a mp i p e s e c t i o nh a s a n i n s i d ed i a m e t e rD2 e t w e e na b o u t 4 a n d 48 i n c h ( 0 . l 0 — l . 2m ) a n d a w a l l t h i c k n e s st 2b e t w e e na b o u t 0 . 2 5 a n d 3 . 0 i n c h ( 0 . 0 0 t ’ » 0 . 0 7 6m ) .

4 . The p i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m 1 , w h e r e i ns a i dd o w n s t r e a mp i p e s e c t i o ng e o m e t r y p a r a m e t e rr a t i oD 2 / t 2i sw i t h i n ar a n g e o f 1 6 - 1 6 0 .

5 . The p i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m 1 . w h e r e i nt h ed o w n s t r e a mp i p e s e c t i o ng e o m e t r yp a r a m e t e rr a t i oD 2 / t 2i sw i t h i n ar a n g e o f 2 5 - 1 2 5 .

5

1 5

2 0

2 5

35

. 8

6 . A i p i n g s y s t e ma d a p t e df o rh a n d l i n g? o w i n g? u i d su n d e r h i g h p r e s s u r e a n d ? o w v e l o c i t y c o n d i t i o n s ,w i t hm i n i m a la c o u s t i c a l l y - i n d u c t e dv i b r a t i o n s s a i ds y s t e mo o mpnsmg:

( a ) a n e l o n g a t e du p s t r e a mp i p e s e c t i o nh a v i n g i n n e r

d i a m e t e rD1 a n d w a l l t h i c k n e s st 1 ;( b )a p r e s s u re - r e d u c i n g d e v i c ec o n n e c t e dp r e s s u r e - t i g h t l yt o t h e u p s t r e a mp i p e s e c t i o n o u t l e te n d , s a i d d e v i c ei n c l u d i n ga n o r i ? c e h a v i n gd i a m e t e rl e s s t h a n t h e i n n e rd i a m e t e ro f s a i d u p s t r e a mp i p e s e c t i o n ;w h e r e i ns a i dp r e s s u r e - r e d u c i n g d e v i c e p r o v i d e s a? u i d p r e s s u r ed r o pA p ; a n d

( c ) a n e l o n g a t e dd o w n s t r e a mp i p s e c t i o n c o n n e c t e dp r e s s u r e - t i g h t l yt o s a i dp r e s s u r e - r e d u c i n g d e v i c ea n dh a v i n g i n n e r d i a m e t e rD2 a n d w a l l t h i c k n e s s t 2 t h e?owing ? u i d i n s a i d d o w n s t r e a mp i p e s e c t i o nh a v i n gaMath n u m b e rM2; w h e r e b yt h e p i p i n g s y s t e mh a s a no p e r a t i o n a la c o u s t i cpower e v e l w h i c hf o r s a i d downs t r e a mp i p e s e c t i o nd u r i n g? u i d ? o w i n go p e r a t i o nd o e sn o t e x c e e d t h a t d e ? n e db y t h e r e l a t i o n s h i pM2Ap=F un c t i o n o fD z l t g ,a n d t h e d o w n s t r e a mp i p e s e c t i o ng e o m e t r yp a r a m e t e rr a t i oD z l t 2 i s w i t h i n a r a n g e o f16-160, s o a s t o m i n i m i z e a c o u s t i c a l l y - i n d u c e ds t r u ct u r a lv i b r a t i o n sa n dm e t a lf t i g u ei n t h e p i p i n gs y s t e m .

7 . The p i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m6 , w h e r e i ns a i ddownstream i p e s e c t i o nh a s a n i n s i d e d i a m e t e rD2 b e t w e e na b o u t 4 a n d 4 8 i n c h ( 0 1 0 - 1 2 n ) and a w a l l t h i c k n e s st 2b e t w e e na b o u t 0 . 2 5 a n d 3 . 0 i n c h ( 0 . 0 0 6 - 0 . 7 6 m ) .

8 . The p i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m1 , w h e r e i ns a i dp r e s s u r e - r e d u c i n gd e v i c ei s a v a l v e .

9 . The p i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m2 , w h e r e i nt h edownstream i p e r a t i o o f D 2 / t 2i s i n a r a n g eo f a b o u t 6 5 - 1 0 0 .

1 0 .The i p i n g s y s t e ma c c o r d i n gt o c l a i m6 , w h e r e i nt h ed o w n s t r e a mp i p e s e c t i o ng e o m e t r yp a r a m e t e rr a t i oD z l t ai si n a r a n g e o f a b o u t 6 5 - 1 0 0 .

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