Акустическое моделирование трубопроводов поршневых компрессорных установок
Мы выполняем акустическое моделирование трубопроводной обвязки для поршневых компрессорных установок в соответствии с Методами 1, 2 и 3 по ГОСТ 31843-2013 (ISO 13707:2000) и DA1, DA2, DA3 API 618 (ранее M.1-M.8).
Акустическое моделирование – метод, позволяющий количественно оценить величину пульсации давления газа в трубопроводе и определить усилия, воздействующие на трубопровод, вызывающие его вибрацию.
Проведение акустического моделирования требуется для поршневых агрегатов в соответствии со стандартами ГОСТ 31843-2013 (ISO 13707:2000) и API 618.
Согласно указанным стандартам, может применяться три метода, отличающихся объёмом и детализацией расчётов, в зависимости от мощности агрегата и максимального давления нагнетания.
- Метод 1 подразумевает подбор буферных ёмкостей на основе эмпирических и упрощённых аналитических методов. При необходимости проводится упрощенный анализ трубопроводов. Определяются критические длины участков.
- Метод 2 подразумевает разработку конструкции буферных ёмкостей и определение мест установки опор трубопроводов за счёт моделирования взаимодействия цилиндров компрессора и трубопроводной обвязки. Проводится акустическое моделирование.
- Метод 3 подразумевает проведение моделирования по методу 2, но дополнительно проводится механический анализ системы трубопроводов – оценивается взаимодействие акустических и механических колебаний, рассчитываются виброперемещения и виброскорость всех участков трубопровода, включая цилиндры компрессора.
ХЁРБИГЕРСЕРВИС выполняет акустическое моделирование для поршневых компрессорных установок в соответствии с Методами 1, 2 и 3, согласно требованиям действующей нормативной документации.
Результаты расчёта включают:
- Технический проект буферных ёмкостей, включая детализацию их внутреннего устройства.
- Амплитуды и частоты пульсации газа во всей системе.
- Амплитуды и частоты сил, действующих на трубопровод в результате пульсации газа.
- Рекомендации по снижению уровня пульсаций и усилий, включая чертежи и места установки дроссельных шайб и рекомендации по трассировке трубопровода.
- Перепады давления на буферных ёмкостях.
- Амплитуды и частоты виброскорости/виброперемещения на критических участках системы.
- Величины напряжений в трубопроводах, вызванные пульсацией, давлением и температурой.
- Рекомендации по снижению вибрации и напряжений, включая эскизы опор и места их расположения.
Преимущества ХЁРБИГЕРСЕРВИС:
- Специализация на поршневых компрессорах: команда с большим опытом работы в компаниях – лидерах мирового компрессоростроения.
- Выполнение моделирования в полном соответствии с требованиями текущих стандартов.
- Методика расчёта, разработанная совместно с ведущими институтами и проверенная на практике.
- Большой опыт диагностики, анализа и устранения неисправностей, связанных с вибрацией оборудования поршневых КУ.
- Длительный опыт взаимодействия с компаниями, специализирующимися на акустическом моделировании на мировом рынке, анализе и применении их решений у конечных заказчиков.
Пример результата моделирования
Пульсация на оборотной частоте
Пульсация на 2х от оборотной частоты
Пульсация на 4х от оборотной частоты
Значения пульсации давления и действующих сил
| Номер точки исследования пульсации | Наибольшее значение пульсации, МПа | Частота, Гц (ближайшая гармоника от оборотной частоты) | Допуск по API 618 и ГОСТ 31843-2013, МПа |
|---|---|---|---|
| 103 | 0,056 | 64,6 (4x) | 0,072 |
| 1231 | 0,018 | 64,6 (4x) | 0,018 |
| 335 | 0,117 | 64,6 (4x) | 0,018 |
| 356 | 0,013 | 64,6 (4x) | 0,018 |
| 703 | 0,010 | 64,6 (4x) | 0,018 |
| 892 | 0,007 | 31,7 (2x) | 0,026 |
| 1167 | 0,0014 | 15,9 (1x) | 0,037 |
Значения действующих сил
| Номер участка действия силы | Наибольшее значение силы, Н | Частота, Гц (ближайшая гармоника от оборотной частоты) | Допуск по API 618 и ГОСТ 31843-2013, Н |
|---|---|---|---|
| F1 | 1,74 | 95,0 (6x) | 1954 |
| F2 | 1,82 | 70,0 (4x) | 2250 |
| F3 | 5,62 | 31,7 (2x) | 2250 |
| F4 | 9,68 | 70,0 (4x) | 2250 |
| F5 | 5,62 | 31,7 (2x) | 2250 |
| F6 | 2,91 | 31,7 (2x) | 2250 |
| F7 | 4,07 | 31,7 (2x) | 2250 |
| F8 | 1,14 | 15,9 (1x) | 2250 |
| F9 | 1,35 | 67,8 (4x) | 2250 |
Наибольшие напряжения в трубопроводах
| # | Вид нагрузки | Максимальное напряжение, МПа | Предельно допустимые напряжения, МПа | Участок |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Постоянная (сила тяжести и макс. давление) + динамическая нагрузка | 81,41 | 156,67* | Фланец БЕ-цилиндр всаса 1-й ступени |
| 2 | Постоянная (сила тяжести и макс. давление) + Срабатывание СППК | 81,57 | 180,82*** | - |
| 3 | Только пульсация газа | 3,18 | 156,67* | Фланец цилиндра 1-й ступени на нагнетании |
| 4 | Кольцевые напряжения трубопроводов и сосудов | 119,69 | 175,89** | Все буферные ёмкости, теплообменники 2 и 3 ступеней, входной подогреватель газа |
| 5 | Температурные деформации +20...-60°C | 105,68 | 180,82*** | БЕ нагнетания-теплообменник 2 и 3 ступени |
| 6 | Температурные деформации +20...+112°C | 122,89 | 180,82*** | БЕ нагнетания-теплообменник 2 и 3 ступени |
| 7 | Температурные деформации -60...+112°C | 220,13 | не нормируется | БЕ нагнетания-теплообменник 2 и 3 ступени |
*Принято значение: предел выносливости/1,5 – ниже, чем требование ГОСТ 32388-2013, п. 5.3.1.
**По ГОСТ 32388-2013, п. 5.3.1.
***По ГОСТ 34233.1-2017, Таблица А.1
Карта напряжений от воздействий пульсаций, максимального давления газа и массы трубопроводов с содержимым
| Точка измерения | Наибольшее значение виброскорости, мм/с (СКЗ), общий уровень | Виброскорость вдоль оси поршня, мм/с | Виброскорость в вертикальном направлении, мм/с | Виброскорость вдоль оси вала, мм/с | Частота, Гц | Допуск, мм/с СКЗ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| К05 | 12,37 | 11,95 | 0,99 | 3,04 | 66,8 | 19 |
| К08 | 10,44 | 9,96 | 2,61 | 1,73 | 66,8 | 19 |
| К13 | 8,91 | 8,57 | 0,61 | 2,35 | 66,8 | 19 |
| A08 | 3,42 | 2,57 | 2,21 | 0,45 | 105,0 | 19 |
| P11 | 4,70 | 1,29 | 0,40 | 4,51 | 96,5 | 19 |
