气流脉动分析介绍LF课件.pptx

1、活塞式压缩机在运转过程中，由于吸气、排气是间断性的，两者交替着进行，使管道内气流呈脉动状态；另外，活塞运动速度又是随时间而变化的，这种现象会引起气流的压力脉动。气流的压力和运动呈周期性变化，这种现象叫气流脉动。气流脉动给压缩机工作带来不利的影响，例如，使压缩机的指示功率增加；降低气阀的使用寿命；引起排气量的增大或减小；破坏安全阀的严密性以及造成管道和设备的振动。压缩机管道内的气流脉动及其激发的机械振动会导致一系列的危害。管道和设备的振动对安全生产造成重大威胁在国内国外，时有因管道振动造成的泄漏甚至爆炸事故与管线相连的设备振动（往复式压缩机、往复泵）或基础设计不当管内流体流动不稳定或者压力不稳定

2、，气流脉动共振（机械、气柱、或机械及气柱同时共振）实践表明，生产中遇到的与压缩机有关的振动绝大多数是由气流脉动引起的。气流脉动激发管道振动，管道振动反过来又会激发机组振动。所以要消除管道的振动，首要的问题是要消除气流脉动。Bentley PULS 是一个交互式的模拟软件，主要用于分析管网中的流体在稳态脉动流条件下的动态响应特性。PULS 是基于一维波动理论，使用转移矩阵方法进行模拟计算，可以非常有效的预测压力脉动大小和声学激振力用PULS 软件可以有效的解决管网和管道系统中由于往复设备或者流体的流动产生的压力脉动问题，例如压缩机，泵，控制阀和仪表等。和以前所采取的模拟式分析方法不同，PULS

3、采用了非常先进的数字式解决方案。这个解决方案，是基于加拿大Alberta 的NOVA 公司的一种先进的计算方法，并且这个计算方法通过数百万美圆的科研项目中得到完善并通过了验证。该软件投入市场应用近二十余年，得到众多知名大公司认可。PULS的界面非常的先进、友好，采用WINDOWS菜单驱动式的界面，这样可以在输入最少数据的同时快速建立系统模型。由于软件具有强大的图形功能使我们可以在建模过程中突出显示模型特征，所以可以非常方便的对模型进行检查及修改。PULS可以进行一致性检查来发现所建模型的错误。PULS支持英制、标准国际单位，和用户自定义单位。PULS 通过节点定义系统中相互连接的单元的几何尺寸

4、。软件系统中的单元包括直管、三通、大小头、阀门和孔板等。软件将单元转移矩阵集成到由复杂的系数和变量组成的线性方程组中。待求变量包括各个节点的脉动压力和脉动体积流量。采用高斯消去法来求解非对称稀疏矩阵形式的方程组，计算结果通过了Nova 机构和Calgary 的大学实施的实验验证。气体属性是通过BenedictWebb-Rubin-Starling(BWRS)，Soave-Redlich-Kwong(SRK)，Peng-Robinson(PR)状态方程计算，同时PULS 也允许用户自定义流体属性。PULS 提供了批报告输出和交互式图形输出，通过图形可以动态的显示声学响应模态。主要的结果包括基于A

5、PI618 技术指南的脉动幅值，脉动压力的频谱图，容积流量，阻抗，振动激发力和pV 图。振动激发力可以自动地转换到Bentley AutoPIPE 软件中来计算管线的振动特性。操作简单，菜单驱动程序 减少了昂贵的咨询费用 模拟气体和流体系统 快速的转移矩阵解决方案，使求解在不到一分钟就能完成。属性包括：管道，体积，压降，三通，孔板和阀门。管线属性包括由于黏性产生的阻尼，热膨胀和摩擦效应。脉动源包括压力，容积流量速度，孔板，球阀和球心阀，和往复式压缩机，和往复试泵。据API 618技术指南检查脉动 在设计阶段预测和消除问题 在优化工程中模拟假设条件进行分析 流量引起的振动 可以导入到CAD绘图软

6、件AutoPLANT，管线应力分析软件AutoPIPE模型中 有助于发现振动问题，从而进行滤波器设计 自动生成天然气等混合气的气体属性 管线的振动往往会引起很大的管线应力，很多管线的振动往往会引起很大的管线应力，很多时候可能引起管线过载而破坏管线。所以此处讨论一时候可能引起管线过载而破坏管线。所以此处讨论一下如何使用下如何使用PULSPULS分析设备振动引起的管线振动。分析设备振动引起的管线振动。PULSPULS的两种建模方式：的两种建模方式：u直接在直接在PULSPULS中建模中建模u将将AUTOPIPEAUTOPIPE模型导入模型导入PULSPULS软件（本案例使用）软件（本案例使用）打开

7、打开AUTOPIPEAUTOPIPE建立的模型，并另存为建立的模型，并另存为PULSPULS软件可识别的软件可识别的NTLNTL文件文件AUTOPIPEAUTOPIPE界面友好，用户可以使用它快速地建模导入模型导入模型启动启动PULSPULS软件，并打开用软件，并打开用AUTOPIPEAUTOPIPE生成的生成的NTLNTL文件文件全局参数设置全局参数设置1.Fluid Type:流体类型2.Input Units：输入单位制3.Output Units：输出单位制流体参数设置流体参数设置(参数说明在下页参数说明在下页)气体参数：气体参数：1.Static Pressure：静压力2.Stat

8、ic Temperature:静温度3.Z Factor：气体偏差因子4.Cp/Cv：气体定压比热容和定容比热容之比5.Specific Heat Capacity：比热容6.Thermal Conductivity：热导率7.Isentropic Exponent：等熵指数边界条件设置：边界条件设置：设置边界点、添加往复式压缩机设置边界点、添加往复式压缩机压缩机及其中参数压缩机及其中参数1.Clearance Volume%:余隙容积（活塞在止点时气缸可容纳的残留气体的容积值）2.Phase Angle：相位角3.Polytrophic Exponent:多变指数（当选好流体类型当选好流体类

9、型Other Side Fluid ID时就可以计算出来时就可以计算出来）4.Crank Radius:曲柄半径5.Connecting Rod Length:连杆长度6.Acoustic Volume:活塞和阀门之间的体积（可以通过流率、曲可以通过流率、曲柄半径和多变指数算出柄半径和多变指数算出）7.Rated Valve Loss:额定阀门损失（可通过流率和多变指数算出可通过流率和多变指数算出）定义压缩机另一端的参数设置（每个压缩机必须定义两个端点）定义压缩机另一端的参数设置（每个压缩机必须定义两个端点）输出报告设置输出报告设置接下来我们还需要对输出报告进行设置，否则计算时会出现错误如果计

10、算时还是出现问题，则我们则可以通过软件自带的adjust Flow/Pulsation 调整一下模型（如下图）调试模型调试模型计算后我们可以查看模型计算的结果计算后我们可以查看模型计算的结果 以下五张幻灯片的内容依次是上面图中的PV card、Pressure Pulsation Plot、Shaking Force Plot、Animated Pulsation plot 和 计算的输出报告计算并查看结果计算并查看结果1.PV card 压缩机热功图2.Pressure Pulsation Plot 压力脉动压力脉动3.Shaking Force Plot 振动力4.Volume Velocity Plot 体积流量5.Animated Pulsation plot6.Side-by-Side plots of before and after scenarios前后工况对照图7.计算的输出报告计算的输出报告 可以将振动力直接导入到AUTOPIPE中进行简谐分析生成文件生成文件直接调用直接调用管道应力分析软件管道应力分析软件BENTLEY AUTOPIPE技术答疑技术答疑