氣流脈動(dòng)分析介紹VIP

1、氣流脈動(dòng)給壓縮機(jī)工作帶來(lái)不利的影響，例如， 使壓縮機(jī)的指示功率增加；降低氣閥的使用壽命； 引起排氣量的增大或減??；破壞安全閥的嚴(yán)密性 以及造成管道和設(shè)備的振動(dòng)。 壓縮機(jī)管道內(nèi)的氣流脈動(dòng)及其激發(fā)的機(jī)械振動(dòng)會(huì) 導(dǎo)致一系列的危害。 管道和設(shè)備的振動(dòng)對(duì)安全生產(chǎn)造成重大威脅在 國(guó)內(nèi)國(guó)外，時(shí)有因管道振動(dòng)造成的泄漏甚至爆炸 事故 與管線相連的設(shè)備振動(dòng)（往復(fù)式壓縮機(jī)、往復(fù)泵） 或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng) 管內(nèi)流體流動(dòng)不穩(wěn)定或者壓力不穩(wěn)定，氣流脈動(dòng) 共振（機(jī)械、氣柱、或機(jī)械及氣柱同時(shí)共振） 實(shí)踐表明，生產(chǎn)中遇到的與壓縮機(jī)有關(guān)的振動(dòng)絕大 多數(shù)是由氣流脈動(dòng)引起的。 氣流脈動(dòng)激發(fā)管道振動(dòng)，管道振動(dòng)反過(guò)來(lái)又會(huì)激發(fā) 機(jī)組振動(dòng)。 所以

2、要消除管道的振動(dòng)，首要的問(wèn)題是要消除氣流 脈動(dòng)。 Bentley PULS 是一個(gè)交互式的模擬軟件，主要用 于分析管網(wǎng)中的流體在穩(wěn)態(tài)脈動(dòng)流條件下的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)特性。 PULS 是基于一維波動(dòng)理論，使用轉(zhuǎn)移矩陣方法進(jìn) 行模擬計(jì)算，可以非常有效的預(yù)測(cè)壓力脈動(dòng)大小和 聲學(xué)激振力 用PULS 軟件可以有效的解決管網(wǎng)和管道系統(tǒng)中由 于往復(fù)設(shè)備或者流體的流動(dòng)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)問(wèn)題， 例如壓縮機(jī)，泵，控制閥和儀表等。 和以前所采取的模擬式分析方法不同，PULS 采用 了非常先進(jìn)的數(shù)字式解決方案。這個(gè)解決方案，是 基于加拿大Alberta 的NOVA 公司的一種先進(jìn)的計(jì) 算方法，并且這個(gè)計(jì)算方法通過(guò)數(shù)百萬(wàn)美圓的科研

3、 項(xiàng)目中得到完善并通過(guò)了驗(yàn)證。 該軟件投入市場(chǎng)應(yīng) 用近二十余年，得到眾多知名大公司認(rèn)可。 PULS的界面非常的先進(jìn)、友好，采用WINDOWS 菜單驅(qū)動(dòng)式的界面，這樣可以在輸入最少數(shù)據(jù)的 同時(shí)快速建立系統(tǒng)模型。由于軟件具有強(qiáng)大的圖 形功能使我們可以在建模過(guò)程中突出顯示模型特 征，所以可以非常方便的對(duì)模型進(jìn)行檢查及修改。 PULS可以進(jìn)行一致性檢查來(lái)發(fā)現(xiàn)所建模型的錯(cuò)誤。 PULS支持英制、標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際單位，和用戶自定義單 位。 PULS 通過(guò)節(jié)點(diǎn)定義系統(tǒng)中相互連接的單元的幾何 尺寸。軟件系統(tǒng)中的單元包括直管、三通、大小頭、 閥門和孔板等。軟件將單元轉(zhuǎn)移矩陣集成到由復(fù)雜 的系數(shù)和變量組成的線性方程組中。

4、待求變量包括 各個(gè)節(jié)點(diǎn)的脈動(dòng)壓力和脈動(dòng)體積流量。采用高斯消 去法來(lái)求解非對(duì)稱稀疏矩陣形式的方程組，計(jì)算結(jié) 果通過(guò)了Nova 機(jī)構(gòu)和Calgary 的大學(xué)實(shí)施的實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證。 氣體屬性是通過(guò)BenedictWebb-Rubin- Starling(BWRS)，Soave-Redlich-Kwong (SRK)， Peng-Robinson (PR)狀態(tài)方程計(jì)算，同時(shí)PULS 也 允許用戶自定義流體屬性。 PULS 提供了批報(bào)告輸出和交互式圖形輸出，通過(guò) 圖形可以動(dòng)態(tài)的顯示聲學(xué)響應(yīng)模態(tài)。主要的結(jié)果包 括基于API618 技術(shù)指南的脈動(dòng)幅值，脈動(dòng)壓力的 頻譜圖，容積流量，阻抗，振動(dòng)激發(fā)力和pV 圖。

5、振動(dòng)激發(fā)力可以自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到Bentley AutoPIPE 軟件中來(lái)計(jì)算管線的振動(dòng)特性。 操作簡(jiǎn)單，菜單驅(qū)動(dòng)程序 減少了昂貴的咨詢費(fèi)用 模擬氣體和流體系統(tǒng) 快速的轉(zhuǎn)移矩陣解決方案，使求解在不到一分 鐘就能完成。 屬性包括：管道，體積，壓降，三通，孔板和閥門。 管線屬性包括由于黏性產(chǎn)生的阻尼，熱膨脹和摩擦 效應(yīng)。 脈動(dòng)源包括壓力，容積流量速度，孔板，球閥和球 心閥，和往復(fù)式壓縮機(jī)，和往復(fù)試泵。 據(jù)API 618技術(shù)指南檢查脈動(dòng) 在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)和消除問(wèn)題 在優(yōu)化工程中模擬假設(shè)條件進(jìn)行分析 流量引起的振動(dòng) 可以導(dǎo)入到CAD繪圖軟件AutoPLANT，管線應(yīng) 力分析軟件AutoPIPE模型中 有助于發(fā)

6、現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，從而進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì) 自動(dòng)生成天然氣等混合氣的氣體屬性 管線的振動(dòng)往往會(huì)引起很大的管線應(yīng)力，很多管線的振動(dòng)往往會(huì)引起很大的管線應(yīng)力，很多 時(shí)候可能引起管線過(guò)載而破壞管線。所以此處討論一時(shí)候可能引起管線過(guò)載而破壞管線。所以此處討論一 下如何使用下如何使用PULSPULS分析設(shè)備振動(dòng)引起的管線振動(dòng)。分析設(shè)備振動(dòng)引起的管線振動(dòng)。 PULSPULS的兩種建模方式：的兩種建模方式： u直接在直接在PULSPULS中建模中建模 u將將AUTOPIPEAUTOPIPE模型導(dǎo)入模型導(dǎo)入PULSPULS軟件（本案例使用）軟件（本案例使用） 打開(kāi)打開(kāi)AUTOPIPEAUTOPIPE建立的模型，并另存為建

7、立的模型，并另存為PULSPULS軟件可識(shí)別的軟件可識(shí)別的NTLNTL文件文件 AUTOPIPEAUTOPIPE界面 友好，用戶可 以使用它快速 地建模 導(dǎo)入模型導(dǎo)入模型 啟動(dòng)啟動(dòng)PULSPULS軟件，并打開(kāi)用軟件，并打開(kāi)用AUTOPIPEAUTOPIPE生成的生成的NTLNTL文件文件 全局參數(shù)設(shè)置全局參數(shù)設(shè)置 1.Fluid Type: 流體類型 2.Input Units：輸入單位制 3.Output Units：輸出單位制 流體參數(shù)設(shè)置流體參數(shù)設(shè)置(參數(shù)說(shuō)明在下頁(yè)參數(shù)說(shuō)明在下頁(yè)) 氣體參數(shù)：氣體參數(shù)： 1. Static Pressure：靜壓力 2. Static Temperatu

8、re:靜溫度 3. Z Factor：氣體偏差因子 4. Cp/Cv：氣體定壓比熱容和定 容比熱容之比 5. Specific Heat Capacity：比熱容 6. Thermal Conductivity：熱導(dǎo)率 7. Isentropic Exponent：等熵指數(shù) 邊界條件設(shè)置：邊界條件設(shè)置：設(shè)置邊界點(diǎn)、添加往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)置邊界點(diǎn)、添加往復(fù)式壓縮機(jī) 壓縮機(jī)及其中參數(shù)壓縮機(jī)及其中參數(shù) 1.Clearance Volume %:余隙容積 （活塞在止點(diǎn)時(shí)氣缸可容納的 殘留氣體的容積值） 2.Phase Angle：相位角 3.Polytrophic Exponent :多變指數(shù) （當(dāng)選好流

9、體類型當(dāng)選好流體類型Other Side Fluid ID時(shí)就可以計(jì)算出來(lái)時(shí)就可以計(jì)算出來(lái)） 4.Crank Radius:曲柄半徑 5.Connecting Rod Length:連桿長(zhǎng) 度 6.Acoustic Volume:活塞和閥門之 間的體積（可以通過(guò)流率、曲可以通過(guò)流率、曲 柄半徑和多變指數(shù)算出柄半徑和多變指數(shù)算出） 7.Rated Valve Loss:額定閥門損失 （可通過(guò)流率和多變指數(shù)算出可通過(guò)流率和多變指數(shù)算出） 定義壓縮機(jī)另一端的參數(shù)設(shè)置（每個(gè)壓縮機(jī)必須定義兩個(gè)端點(diǎn)）定義壓縮機(jī)另一端的參數(shù)設(shè)置（每個(gè)壓縮機(jī)必須定義兩個(gè)端點(diǎn)） 輸出報(bào)告設(shè)置輸出報(bào)告設(shè)置 接下來(lái)我們還 需要對(duì)輸

10、出報(bào) 告進(jìn)行設(shè)置， 否則計(jì)算時(shí)會(huì) 出現(xiàn)錯(cuò)誤 如果計(jì)算時(shí)還是出現(xiàn) 問(wèn)題，則我們則可以 通過(guò)軟件自帶的 adjust Flow/Pulsation 調(diào)整一下模型（如下 圖） 調(diào)試模型調(diào)試模型 計(jì)算后我們可以查看模型計(jì)算的結(jié)果計(jì)算后我們可以查看模型計(jì)算的結(jié)果 以下五張幻燈片的內(nèi)容依次是上面圖中的PV card、Pressure Pulsation Plot、Shaking Force Plot、Animated Pulsation plot 和 計(jì)算的 輸出報(bào)告 計(jì)算并查看結(jié)果計(jì)算并查看結(jié)果 1. PV card 壓縮機(jī)熱功圖 2. Pressure Pulsation Plot 壓力脈動(dòng)壓力脈動(dòng)

11、3. Shaking Force Plot 振動(dòng)力 4. Volume Velocity Plot 體積流量 5. Animated Pulsation plot 6. Side-by-Side plots of before and after scenarios前后工況對(duì)照?qǐng)D 7. 計(jì)算的輸出報(bào)告計(jì)算的輸出報(bào)告 可以將振動(dòng)力直接導(dǎo)入到AUTOPIPE中進(jìn)行簡(jiǎn) 諧分析 生成文件生成文件 直接調(diào)用直接調(diào)用 管道應(yīng)力分析軟件管道應(yīng)力分析軟件BENTLEY AUTOPIPE 技術(shù)答疑技術(shù)答疑 氣流脈動(dòng)給壓縮機(jī)工作帶來(lái)不利的影響，例如， 使壓縮機(jī)的指示功率增加；降低氣閥的使用壽命； 引起排氣量的增大

12、或減?。黄茐陌踩y的嚴(yán)密性 以及造成管道和設(shè)備的振動(dòng)。 壓縮機(jī)管道內(nèi)的氣流脈動(dòng)及其激發(fā)的機(jī)械振動(dòng)會(huì) 導(dǎo)致一系列的危害。 管道和設(shè)備的振動(dòng)對(duì)安全生產(chǎn)造成重大威脅在 國(guó)內(nèi)國(guó)外，時(shí)有因管道振動(dòng)造成的泄漏甚至爆炸 事故 Bentley PULS 是一個(gè)交互式的模擬軟件，主要用 于分析管網(wǎng)中的流體在穩(wěn)態(tài)脈動(dòng)流條件下的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)特性。 PULS 是基于一維波動(dòng)理論，使用轉(zhuǎn)移矩陣方法進(jìn) 行模擬計(jì)算，可以非常有效的預(yù)測(cè)壓力脈動(dòng)大小和 聲學(xué)激振力 PULS 通過(guò)節(jié)點(diǎn)定義系統(tǒng)中相互連接的單元的幾何 尺寸。軟件系統(tǒng)中的單元包括直管、三通、大小頭、 閥門和孔板等。軟件將單元轉(zhuǎn)移矩陣集成到由復(fù)雜 的系數(shù)和變量組成的線性

13、方程組中。待求變量包括 各個(gè)節(jié)點(diǎn)的脈動(dòng)壓力和脈動(dòng)體積流量。采用高斯消 去法來(lái)求解非對(duì)稱稀疏矩陣形式的方程組，計(jì)算結(jié) 果通過(guò)了Nova 機(jī)構(gòu)和Calgary 的大學(xué)實(shí)施的實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證。 PULS 提供了批報(bào)告輸出和交互式圖形輸出，通過(guò) 圖形可以動(dòng)態(tài)的顯示聲學(xué)響應(yīng)模態(tài)。主要的結(jié)果包 括基于API618 技術(shù)指南的脈動(dòng)幅值，脈動(dòng)壓力的 頻譜圖，容積流量，阻抗，振動(dòng)激發(fā)力和pV 圖。 振動(dòng)激發(fā)力可以自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到Bentley AutoPIPE 軟件中來(lái)計(jì)算管線的振動(dòng)特性。 壓縮機(jī)及其中參數(shù)壓縮機(jī)及其中參數(shù) 1.Clearance Volume %:余隙容積 （活塞在止點(diǎn)時(shí)氣缸可容納的 殘留氣體的容積值） 2.Phase Angle：相位角 3.Polytrophic Exponent :多變指數(shù) （當(dāng)選好流體類型當(dāng)選好流體類型Other Side Fluid ID時(shí)就可以計(jì)算出