往复压缩机及其管路系统气流脉动抑制方法研究
发布时间：2020-12-25 13:48
往复压缩机普遍用于石油化工、冶金及航空国防等领域,是制造行业必不可少的能源装备。由于压缩机活塞间歇性、周期性的进排气方式,导致机体及其管路系统存在气流脉动。脉动的气流周期性地冲击设备和管系,直接引发结构振动。目前,随着往复压缩机的广泛使用,因气流脉动激发的管路振动问题频发。虽然国内外学者为了有效遏制管内气流的脉动,开展了相应的理论研究并提出一些抑制方法。但由于现场工况复杂,工艺要求多变,由气流脉动引发的管系振动问题往往具有其特定的原因及工程背景,很难一概而论,这就使得对往复压缩机及其管系气流脉动的抑制效果并不理想。在我国因气流脉动造成的管路振动问题仍比较普遍,并伴随有毒有害、易燃易爆气体的泄漏、管系支撑断裂,甚而造成严重的爆炸事故。同时,大型工艺压缩机及其附属设备体积较为庞大,支撑地基多为水泥浇筑结构,因而大大增加了改造难度。因此,本文围绕现场广泛存在的往复压缩机及其管系气流脉动问题,提出具有针对性的脉动抑制方法和抑制结构,开展了更加深入的理论及实验研究,并将抑制方法应用于工程实践,证明了所提出方法和结构的有效性。本文具体研究内容如下:(1)单容结构压力脉动抑制特性研究。提出回流膨胀腔...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：210 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１＿１虚拟孔板示意图：（ａ）现场应用；（ｂ）三维模拟图??
Ｗ。为初始惯性权重；ｗ７为最大迭代次数时的惯性权重；ｃ３为一个调节系??数；ｆ为当前迭代次数；／＿为最大迭代次数［１４｜，１４２］。??应用ＰＳＯ算法计算复杂管系压力脉动的流程如图２－４所示：??（开始?）??士????确定粒子个数Ｍ学习因子Ｃ１，Ｃ２，初始惯??性权重奶），及最大迭代数／ｍａｘ??根据压缩机结构参数计算入口脉动质量流量＾??＋?￣｜??对４进行傅里叶变换???｜根据管系结构构建全管系总传递矩阵??设定为计?ｉ?????算ｆ围…１?｜随机设置ＪＶ个初始值丨并计算初始速度［Ｋ｜??日个??????「——一－土－?－１??胡、寸杏?将Ｗ个入Ｐ脉动ＪＳ力峰峰值和＠傅里叶变换??＜Ｃ?￣￣？得到的入口脉动质量流量各阶谐波幅值带入??｜并化简如式（２－２９）所示复线性方程组??根据速度［１＾调整入口脉Ｉ?求解个复线性方程组并应用傅里叶逆变换得??动压力值［Ａ］?至Ｉｊｆｆｉ力＃力??ｔ?ｒ?．?…??根据局部最优解办和全局最优解ｄｇ｜计算残差［Ａ］，并更新＾个粒子对应局部最小残??更新每个微粒子的速度值［Ｆ］?差今，更新全局最小残差也，迭代计算／＝；＿＋１??调整惯ｉ权重ｕＴ｝？???计算结束??图２－４应用粒子群优化算法管系压力脉动计算流程图??Ｆｉ
力分布规律及变化趋势。??实验系统包括供气系统、实验测试管路系统、数据采集系统和边界条件控制系??统，它们共同组成完整的供气工艺流程。实验系统流程图如图３－１所示：??Ｉ?ＩＨ??：：／ＰＴ＿?ＰＴ?ＰＴ?ＰＴ?ＰＴ??；?１?＾??［－—Ｌ－Ｊ?Ｅ?Ｈ?Ｌ－—?ＩＶ＿??！Ｈ＝－?ｖｎ?）?Ｔｈ??ＲＣ??图３－１实验管系工艺流程图??ＲＣ：往复压缩机，ＰＴ：压力变送器，Ｅ：测试用脉动抑制模块，Ｖ－１：背压控制阀??Ｆｉｇ．?３－１?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ??ＲＣ：?Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ?Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，?ＰＴ：?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ，?Ｅ：Ｔｅｓｔｉｎｇ?Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ，?Ｖ－ｌ：?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ??Ｖａｌｖｅ??其中往复压缩机属于供气系统，测试用脉动抑制模块属于实验测试管路系统，??压力变送器和采集设备属于数据采集系统，背压控制阀属于边界条件控制系统。??实验开始前先进行盘车，以确保压缩机机械结构无明显阻塞，开启气缸水路冷??却系统，确保水路压力达到０．１?ＭＰａ左右。实验开始时先启动往复压缩机，确保压??缩机润滑油油油压稳定及排气管道温度稳定后，可认为压缩机运行平稳。此时调节??背压控制阀使管系内压力稳定在设定值
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群优化算法的雷达辐射源识别[J]. 杨倩,孙双林. 激光杂志. 2018(02)
[2]大型往复压缩机管道系统气流脉动的计算[J]. 熊怡君,张晓青,张栋,侯小兵,叶君超. 工程热物理学报. 2017(10)
[3]潮流能水轮机叶轮压力脉动特性分析[J]. 陈正寿,张国辉,赵宗文,程枳宁,郑武. 振动与冲击. 2017(19)
[4]多支承转子系统辛空间传递矩阵法及应用[J]. 张娟娟,崔升,冯永新. 振动与冲击. 2017(16)
[5]往复压缩机管道气流脉动的声电模拟与实验验证[J]. 张进,王东东,侯兴龙,段权. 压缩机技术. 2017(04)
[6]外插管型容-管-容脉动衰减器在压缩机气流脉动控制中的应用研究[J]. 储乐平,杨兰兰,赵波,祁尧飞. 压缩机技术. 2017(02)
[7]亥姆赫兹共鸣器衰减压缩机气流脉动的数值模拟与实验研究[J]. 曹颜玉,姜来举,王文凯,贾晓晗. 压缩机技术. 2017(02)
[8]强震作用下变截面超高桥墩竖向时滞分析的传递矩阵法[J]. 程麦理,李青宁,孙建鹏,尹俊红,闫磊. 中南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[9]基于传递矩阵法的磁轴承转子振动特性分析[J]. 张宇峰,张广明,邓歆. 电机与控制应用. 2017(03)
[10]原型混流式水轮机压力脉动特性CFD模拟分析[J]. 尤建锋,程永光,付亮,夏林生,蒋勇其. 武汉大学学报(工学版). 2016(04)
博士论文
[1]粒子群优化算法及差分进行算法研究[D]. 张庆科.山东大学 2017
[2]液压系统脉动衰减器的特性分析[D]. 杜润.西南交通大学 2010
硕士论文
[1]复合式脉动衰减器特性分析与实验研究[D]. 叶阿敏.长沙理工大学 2015
[2]排气消声器压力损失仿真与试验研究[D]. 赵世举.重庆大学 2010
本文编号：2937773
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：210 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１＿１虚拟孔板示意图：（ａ）现场应用；（ｂ）三维模拟图??
Ｗ。为初始惯性权重；ｗ７为最大迭代次数时的惯性权重；ｃ３为一个调节系??数；ｆ为当前迭代次数；／＿为最大迭代次数［１４｜，１４２］。??应用ＰＳＯ算法计算复杂管系压力脉动的流程如图２－４所示：??（开始?）??士????确定粒子个数Ｍ学习因子Ｃ１，Ｃ２，初始惯??性权重奶），及最大迭代数／ｍａｘ??根据压缩机结构参数计算入口脉动质量流量＾??＋?￣｜??对４进行傅里叶变换???｜根据管系结构构建全管系总传递矩阵??设定为计?ｉ?????算ｆ围…１?｜随机设置ＪＶ个初始值丨并计算初始速度［Ｋ｜??日个??????「——一－土－?－１??胡、寸杏?将Ｗ个入Ｐ脉动ＪＳ力峰峰值和＠傅里叶变换??＜Ｃ?￣￣？得到的入口脉动质量流量各阶谐波幅值带入??｜并化简如式（２－２９）所示复线性方程组??根据速度［１＾调整入口脉Ｉ?求解个复线性方程组并应用傅里叶逆变换得??动压力值［Ａ］?至Ｉｊｆｆｉ力＃力??ｔ?ｒ?．?…??根据局部最优解办和全局最优解ｄｇ｜计算残差［Ａ］，并更新＾个粒子对应局部最小残??更新每个微粒子的速度值［Ｆ］?差今，更新全局最小残差也，迭代计算／＝；＿＋１??调整惯ｉ权重ｕＴ｝？???计算结束??图２－４应用粒子群优化算法管系压力脉动计算流程图??Ｆｉ
力分布规律及变化趋势。??实验系统包括供气系统、实验测试管路系统、数据采集系统和边界条件控制系??统，它们共同组成完整的供气工艺流程。实验系统流程图如图３－１所示：??Ｉ?ＩＨ??：：／ＰＴ＿?ＰＴ?ＰＴ?ＰＴ?ＰＴ??；?１?＾??［－—Ｌ－Ｊ?Ｅ?Ｈ?Ｌ－—?ＩＶ＿??！Ｈ＝－?ｖｎ?）?Ｔｈ??ＲＣ??图３－１实验管系工艺流程图??ＲＣ：往复压缩机，ＰＴ：压力变送器，Ｅ：测试用脉动抑制模块，Ｖ－１：背压控制阀??Ｆｉｇ．?３－１?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｆｏｒ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ??ＲＣ：?Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ?Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，?ＰＴ：?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ，?Ｅ：Ｔｅｓｔｉｎｇ?Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ，?Ｖ－ｌ：?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ??Ｖａｌｖｅ??其中往复压缩机属于供气系统，测试用脉动抑制模块属于实验测试管路系统，??压力变送器和采集设备属于数据采集系统，背压控制阀属于边界条件控制系统。??实验开始前先进行盘车，以确保压缩机机械结构无明显阻塞，开启气缸水路冷??却系统，确保水路压力达到０．１?ＭＰａ左右。实验开始时先启动往复压缩机，确保压??缩机润滑油油油压稳定及排气管道温度稳定后，可认为压缩机运行平稳。此时调节??背压控制阀使管系内压力稳定在设定值
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群优化算法的雷达辐射源识别[J]. 杨倩,孙双林. 激光杂志. 2018(02)
[2]大型往复压缩机管道系统气流脉动的计算[J]. 熊怡君,张晓青,张栋,侯小兵,叶君超. 工程热物理学报. 2017(10)
[3]潮流能水轮机叶轮压力脉动特性分析[J]. 陈正寿,张国辉,赵宗文,程枳宁,郑武. 振动与冲击. 2017(19)
[4]多支承转子系统辛空间传递矩阵法及应用[J]. 张娟娟,崔升,冯永新. 振动与冲击. 2017(16)
[5]往复压缩机管道气流脉动的声电模拟与实验验证[J]. 张进,王东东,侯兴龙,段权. 压缩机技术. 2017(04)
[6]外插管型容-管-容脉动衰减器在压缩机气流脉动控制中的应用研究[J]. 储乐平,杨兰兰,赵波,祁尧飞. 压缩机技术. 2017(02)
[7]亥姆赫兹共鸣器衰减压缩机气流脉动的数值模拟与实验研究[J]. 曹颜玉,姜来举,王文凯,贾晓晗. 压缩机技术. 2017(02)
[8]强震作用下变截面超高桥墩竖向时滞分析的传递矩阵法[J]. 程麦理,李青宁,孙建鹏,尹俊红,闫磊. 中南大学学报(自然科学版). 2017(03)
[9]基于传递矩阵法的磁轴承转子振动特性分析[J]. 张宇峰,张广明,邓歆. 电机与控制应用. 2017(03)
[10]原型混流式水轮机压力脉动特性CFD模拟分析[J]. 尤建锋,程永光,付亮,夏林生,蒋勇其. 武汉大学学报(工学版). 2016(04)
博士论文
[1]粒子群优化算法及差分进行算法研究[D]. 张庆科.山东大学 2017
[2]液压系统脉动衰减器的特性分析[D]. 杜润.西南交通大学 2010
硕士论文
[1]复合式脉动衰减器特性分析与实验研究[D]. 叶阿敏.长沙理工大学 2015
[2]排气消声器压力损失仿真与试验研究[D]. 赵世举.重庆大学 2010
本文编号：2937773
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