氣流脈動分析介紹

活塞式壓縮機在運轉過程中，由于吸氣、排氣是間斷性的，兩者交替著進行，使管道內氣流呈脈動狀態(tài)；另外，活塞運動速度又是隨時間而變化的，這種現(xiàn)象會引起氣流的壓力脈動。氣流的壓力和運動呈周期性變化，這種現(xiàn)象叫氣流脈動。氣流脈動氣流脈動給壓縮機工作帶來不利的影響，例如，使壓縮機的指示功率增加；降低氣閥的使用壽命；引起排氣量的增大或減??；破壞安全閥的嚴密性以及造成管道和設備的振動。壓縮機管道內的氣流脈動及其激發(fā)的機械振動會導致一系列的危害。管道和設備的振動對安全生產造成重大威脅．在國內國外，時有因管道振動造成的泄漏甚至爆炸事故氣流脈動和管線振動的危害與管線相連的設備振動（往復式壓縮機、往復泵）或基礎設計不當管內流體流動不穩(wěn)定或者壓力不穩(wěn)定，氣流脈動共振（機械、氣柱、或機械及氣柱同時共振）管線振動因素·實踐表明，生產中遇到的與壓縮機有關的振動絕大多數是由氣流脈動引起的。氣流脈動激發(fā)管道振動，管道振動反過來又會激發(fā)機組振動。所以要消除管道的振動，首要的問題是要消除氣流脈動。管線振動因素Bentley?PULS是一個交互式的模擬軟件，主要用于分析管網中的流體在穩(wěn)態(tài)脈動流條件下的動態(tài)響應特性。PULS是基于一維波動理論，使用轉移矩陣方法進行模擬計算，可以非常有效的預測壓力脈動大小和聲學激振力氣流脈動分析工具軟件

BENTLEYPULS

用PULS軟件可以有效的解決管網和管道系統(tǒng)中由于往復設備或者流體的流動產生的壓力脈動問題，例如壓縮機，泵，控制閥和儀表等。BENTLEYPULS

和以前所采取的模擬式分析方法不同，PULS采用了非常先進的數字式解決方案。這個解決方案，是基于加拿大Alberta的NOVA公司的一種先進的計算方法，并且這個計算方法通過數百萬美圓的科研項目中得到完善并通過了驗證。該軟件投入市場應用近二十余年，得到眾多知名大公司認可。PULS的界面非常的先進、友好，采用WINDOWS菜單驅動式的界面，這樣可以在輸入最少數據的同時快速建立系統(tǒng)模型。由于軟件具有強大的圖形功能使我們可以在建模過程中突出顯示模型特征，所以可以非常方便的對模型進行檢查及修改。PULS可以進行一致性檢查來發(fā)現(xiàn)所建模型的錯誤。PULS支持英制、標準國際單位，和用戶自定義單位。界面簡單、容易操作PULS通過節(jié)點定義系統(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。軟件將單元轉移矩陣集成到由復雜的系數和變量組成的線性方程組中。待求變量包括各個節(jié)點的脈動壓力和脈動體積流量。采用高斯消去法來求解非對稱稀疏矩陣形式的方程組，計算結果通過了Nova機構和Calgary的大學實施的實驗驗證。氣體屬性是通過Benedict–Webb-Rubin-Starling(BWRS)，Soave-Redlich-Kwong(SRK)，Peng-Robinson(PR)狀態(tài)方程計算，同時PULS也允許用戶自定義流體屬性。系統(tǒng)模擬PULS提供了批報告輸出和交互式圖形輸出，通過圖形可以動態(tài)的顯示聲學響應模態(tài)。主要的結果包括基于API618技術指南的脈動幅值，脈動壓力的頻譜圖，容積流量，阻抗，振動激發(fā)力和p－V圖。振動激發(fā)力可以自動地轉換到Bentley?AutoPIPE軟件中來計算管線的振動特性。后期處理功能

操作簡單，菜單驅動程序減少了昂貴的咨詢費用模擬氣體和流體系統(tǒng)快速的轉移矩陣解決方案，使求解在不到一分鐘就能完成。操作簡單屬性包括：管道，體積，壓降，三通，孔板和閥門。管線屬性包括由于黏性產生的阻尼，熱膨脹和摩擦效應。脈動源包括壓力，容積流量速度，孔板，球閥和球心閥，和往復式壓縮機，和往復試泵。特有屬性據API618技術指南檢查脈動在設計階段預測和消除問題在優(yōu)化工程中模擬假設條件進行分析流量引起的振動可以導入到CAD繪圖軟件AutoPLANT?，管線應力分析軟件AutoPIPE模型中有助于發(fā)現(xiàn)振動問題，從而進行濾波器設計自動生成天然氣等混合氣的氣體屬性模擬和分析功能管線的振動往往會引起很大的管線應力，很多時候可能引起管線過載而破壞管線。所以此處討論一下如何使用PULS分析設備振動引起的管線振動。

PULS的兩種建模方式：直接在PULS中建模將AUTOPIPE模型導入PULS軟件（本案例使用）打開AUTOPIPE建立的模型，并另存為PULS軟件可識別的NTL文件AUTOPIPE界面友好，用戶可以使用它快速地建模導入模型啟動PULS軟件，并打開用AUTOPIPE生成的NTL文件全局參數設置1.FluidType:流體類型2.InputUnits：輸入單位制3.OutputUnits：輸出單位制流體參數設置(參數說明在下頁)氣體參數：1.StaticPressure：靜壓力2.StaticTemperature:靜溫度3.ZFactor：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.SpecificHeatCapacity：比熱容6.ThermalConductivity：熱導率7.IsentropicExponent：等熵指數邊界條件設置：設置邊界點、添加往復式壓縮機壓縮機及其中參數ClearanceVolume%:余隙容積（活塞在止點時氣缸可容納的殘留氣體的容積值）PhaseAngle：相位角PolytrophicExponent:多變指數（當選好流體類型OtherSideFluidID時就可以計算出來）CrankRadius:曲柄半徑ConnectingRodLength:連桿長度AcousticVolume:活塞和閥門之間的體積（可以通過流率、曲柄半徑和多變指數算出）RatedValveLoss:額定閥門損失（可通過流率和多變指數算出）定義壓縮機另一端的參數設置（每個壓縮機必須定義兩個端點）輸出報告設置接下來我們還需要對輸出報告進行設置，否則計算時會出現(xiàn)錯誤如果計算時還是出現(xiàn)問題，則我們則可以通過軟件自帶的adjustFlow/Pulsation調整一下模型（如下圖）調試模型計算后我們可以查看模型計算的結果以下五張幻燈片的內容依次是上面圖中的PVcard、PressurePulsationPlot、ShakingForcePlot、AnimatedPulsationplot和計算的輸出報告計算并查看結果1.PVcard壓縮機熱功圖2.PressurePulsationPlot壓力脈動3.ShakingForcePlot振動力4.VolumeVelocityPlot體積流量5.AnimatedPulsationplot6.