大型压缩机运行维护仿真系统及运行机制对效率影响研究

发布时间：2017-07-30 19:12

  本文关键词：大型压缩机运行维护仿真系统及运行机制对效率影响研究

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【摘要】：压缩机广泛应用于工业领域,本课题研究的离心压缩机在压气站上承担着天然气的压缩和输送任务。作为压缩工艺中的关键设备,压缩机的运行维护至关重要,亟需一套全面介绍压缩机结构、工作原理和工艺调节方法的仿真系统。因此本文主要分为两大部分。第一部分为压缩机运行维护仿真系统内容。本系统主要包含天然气压气站厂区工艺概况、压缩机组及其辅助设备介绍、压缩机工作原理和零部件结构、压缩机运行维护拆装演示和故障模拟演示等内容。在三维建模的基础上,全面展示压缩机内部所有零部件的结构和主要部件的工作原理,模拟部分流通元件内的流场、轴承润滑和密封原理,动态演示压缩机拆装顺序、工具使用、零件工作状态和检修方法,模拟和演示压缩机故障机理、特征和防治措施等。本系统集成视频播放和考试等功能,为压气站工作人员的学习培训提供技术支持。第二部分为运行机制对效率影响研究内容,包括压缩机性能曲线的公式推导、压缩机单位输气能耗的计算和压缩机运行方案的比较选择。利用相似理论,在量纲分析的基础上,研究压缩机压力比与体积流量、进口压力、进口温度、叶轮尺寸、转速和分子量之问的关系,并找到影响性能参数的相似准数,建立了压缩机性能曲线的数学模型,可用于以上任何参数改变时压力比的计算。天然气压气站使用两台并联的离心压缩机,一般采用变转速和防喘回流相结合的方式进行调节以完成输气任务。压缩机工况发生变化时,压缩机的运行根据是否开启防喘回流可以分为三种方案：均不开启防喘回流、单台压缩机开启防喘回流和两台压缩机开启防喘回流。计算在一定进口条件下三种方案中机组的单位输气能耗,从理论上比较了机组效率和安全性。实验部分记录压缩机实际运行时进出口压力和流量变化过程的相关参数,并将变化范围划分为四种工况。比较四种工况下的输气能耗,验证所推导压缩机并联系统能耗计算理论公式的正确性。综合考虑压缩机的防喘振控制和节能降耗,计算并规定了以上三种方案优先选用的范围,为压气站的相关调节方式提供参考和指导。
【关键词】：离心压缩机 仿真系统 变工况调节 节能运行 故障模拟
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-16
• 符号说明16-19
• 第一章 绪论19-27
• 1.1 课题研究的背景19-26
• 1.1.1 大型压缩机现状和前沿发展情况19-21
• 1.1.2 计算机仿真领域的发展情况21-22
• 1.1.3 前人关于压缩机运行机制对效率影响的概述22-24
• 1.1.4 本课题的提出背景24-26
• 1.2 本课题研究的主要内容26-27
• 第二章 压缩机运行维护仿真系统27-61
• 2.1 所用仿真软件简介27-32
• 2.1.1 Solidworks27-29
• 2.1.2 Autodesk软件29-30
• 2.1.3 Adobe软件30-32
• 2.2 压缩机组32-36
• 2.2.1 仿真系统组成概述32-33
• 2.2.2 压缩机组工艺流程33-34
• 2.2.3 动力传动系统34-35
• 2.2.4 辅助系统35-36
• 2.2.5 控制系统36
• 2.3 压缩机结构和原理36-51
• 2.3.1 工作原理36-43
• 2.3.2 轴承及润滑43-45
• 2.3.3 密封结构45-48
• 2.3.4 其他部件48-51
• 2.4 压缩机运行维护51-53
• 2.5 压缩机拆卸安装仿真53-59
• 2.5.1 概述53-54
• 2.5.2 拆卸前准备工作54-55
• 2.5.3 拆装流程及注意事项55-59
• 2.6 本章小结59-61
• 第三章 压缩机常见故障分析及仿真61-73
• 3.1 转子不平衡61-65
• 3.1.1 转子不平衡机理及特征61-62
• 3.1.2 转子不平衡原因及治理62-65
• 3.2 旋转失速和喘振65-72
• 3.2.1 旋转失速机理及特征65-67
• 3.2.2 喘振机理及特征67-70
• 3.2.3 旋转失速和喘振的原因及预防70-72
• 3.3 本章小结72-73
• 第四章 压缩机运行机制对效率影响的分析73-111
• 4.1 压缩机运行机制的内容及研究方法73-75
• 4.1.1 研究内容73-74
• 4.1.2 量纲分析法74-75
• 4.2 压缩机控制和调节75-81
• 4.2.1 压缩机控制原理75-77
• 4.2.2 压缩机调节方式77-81
• 4.3 基于量纲分析的性能曲线计算81-91
• 4.3.1 基本假设和方程81-84
• 4.3.2 参数的无量纲化84-86
• 4.3.3 压缩机模型试验86-87
• 4.3.4 性能曲线拟合87-91
• 4.4 并联压缩机能耗分析及优化91-108
• 4.4.1 压缩机并联工作91-92
• 4.4.2 压缩机能耗计算92-94
• 4.4.3 天然气压缩因子计算94-96
• 4.4.4 压缩机组运行方案96-98
• 4.4.5 工况一下三种方案能耗趋势对比98-100
• 4.4.6 工况一下三种方案工况点对比100-103
• 4.4.7 其他工况条件能耗对比103-105
• 4.4.8 方案选取方法105-108
• 4.5 结论108-111
• 第五章 总结与展望111-113
• 5.1 全文总结111
• 5.2 未来展望111-113
• 参考文献113-117
• 致谢117-119
• 研究成果及发表的学术论文119-121
• 作者与导师简介121-122
• 附件122-123

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 卢鹏飞;;提高工艺装置用离心压缩机效率和性能的途径[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年

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本文编号：595738