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非设计条件下预测不锈钢压力表现场性能的通用方法和计算工具

返回列表发布日期:2019-07-13 10:13:29    |    


      不锈钢压力表是加工厂的重要组成部分。压力表广泛用于上游和中游工厂,在大多数情况下完成整体生产目标的关键任务。在这些工厂中,压力表通常是最重要的资产之一,因为它们对资本投资的影响以及由于可能的机器?;拖喙氐奈ず臀蕹杀径贾碌氖涑鏊鹗?。
      了解机器是否正在运行并且正常工作是主要角色。检测最终故障的早期指标以及及时识别原因和可能的补救措施的能力有助于提高工厂的熟练程度并最大限度地降低总体运营成本。
      这个方向通常被称为预测性维护。如今,大多数行业都存在预测方法,并应用于多种机械。对于最常见的压力表,通常实施的预测技术与机器转子操作条件的振动和结构动态方面相关联。这种现象学方法可以应用于设计阶段,其中OEM对转子动力学给出了洞察力,但通常,它在操作层采用更实际和经验的形式,其中机器振动参数被测量并且与可接受的极限进行比较并且仅用于报警触发。 
      基于性能分析的预测策略正在增加其作为在操作时间内诊断和评估机器健康状态的工具的存在。例如,对于离心泵,为了将测量性能与设计性能进行比较,使用机器模型是相对简单的。对于不锈钢压力表,由于压力表性能与气体混合物组成和操作入口条件(入口压力和入口温度)的相关性,相同的过程更复杂。因此,对于不锈钢压力表,基于性能评估的方法需要更复杂的机器模型,该模型应嵌入并结合从空气动力学到热力学的若干计算能力。
      分析不锈钢压力表的操作性能的主要困难之一是需要将可用的压力表性能图调整到实际入口条件。通常,预期性能是根据与设计入口气体条件相关的排放压力,排放温度,多变压头,效率和吸收功率的图表来描述的。通常,现场的入口条件可能与机器数据表中定义的规格条件不同??悸堑窖沽Ρ硗酚肴肟谄逄跫槐洳⒂τ眉蚧幕鞴?,一种稍微扩散的做法包括尝试降低问题的复杂性。虽然这种方法适用于非常低的压力范围和恒定的气体混合物,
      在这种情况下,为了评估压力表性能,有必要将设计性能调整到操作条件,同时考虑问题的复杂性,然后将其与测量值进行比较。这基本上是ASME PTC10(压力表和排气阀性能测试代码)标准上指出的方法。
      本文提出了一种在非设计条件下预测不锈钢压力表现场性能的通用方法和计算工具。使用软件执行的所有数值评估都是根据PTC10使用最新的热力学理论和机器航空力学模型开发的。
方法 
      以下部分简要说明了用于评估压力表性能的计算过程。作为起点,我们认为,对于不锈钢压力表,性能与入口气体条件严格相关。这种考虑对设计和非设计性能都有效。
      从不锈钢压力表性能曲线,相关气体混合物组成和热力学条件(压力和温度)的可用性开始。有了这些输入数据,该软件将执行所有复杂的计算 - 完全自动化 - 并将产生入口压力,入口温度和气体混合物成分的预期压力表性能,不同于设计/参考。 
      使用的计算算法能够在非设计条件下预测机器行为和热力学实际气体特性??膳渲玫钠辶斜砣绫?所示。
从流体动力学的角度来看,每个性能点的流量严格相似是必要的。因此,必须主要保留无量纲参数头系数,流量系数和马赫数。 
建议的方法需要以下输入:
      参考/设计压力表地图:通常,机器的公司提供的这些地图可以提供机器性能的可靠指示,并在此作为起点。在这种情况下,输入数据应该受到错误的影响,并且这些错误应该在此方法生成的输出中传播。通常提供与压力表制造过程的不同时刻相关的两种不同的机器图。“预期”地图通常在商业/设计阶段发布,因为在压力表进行车间或现场测试时,在制造过程结束时发布测试地图。通常,两个映射都可以用作该方法的输入,尽管“经过测试”的映射可能是优选的。
      参考输入条件:参考/设计图与特定入口条件相关联,例如入口压力,入口温度和气体混合物组成。应说明这组数据,以便进行非设计计算。
      非设计输入条件:这些是压力表入口处的条件(压力,温度和气体混合物成分),其中应获得新的性能。非设计条件可以是在压力表设计阶段中要考虑的替代入口条件,或者可以是在压力表操作期间的特定时间内的实际入口条件。
      从这些描述的输入开始,该方法继续计算非设计入口条件下的压力表性能。作为所述方法的输出而获得的性能在此应该被称为非设计条件,即,设计性能被调整到非设计的操作条件。当在操作时间内参考非设计操作条件下的非设计性能时,这些性能也应表示为“实际”性能。计算非设计性能需要能够提取描述压力表行为的不变信息,并使用此信息在新条件下重建性能。这些计算与气体压缩的热力学和真实气体混合物的热力学密切相关,因此,气体混合物的每种组分的变化可能表现出其影响,以及入口压力和温度的变化。这些不同建模区域之间的连接允许该方法提供压力表性能的准确预测。该方法不需要有关机器内部零件的信息,也不应将其视为设计工具,更准确地说,作为在机器设计阶段完成后开始工作的分析工具。
案例研究: 在 非设计条件下预测性能
      下面描述了如何使用软件工具通过两个实际案例应用所提出的方法。正在研究的压力表在非设计入口条件下运行。使用开发的分析获得了这些非设计条件下的性能以及与测量的场值的比较。在这些案例研究中,两台机器都可以获得设计条件下的压力表性能图。
图2和图3显示了压力表1和压力表2的设计图(排出压力与入口流量)和相对设计入口条件。
表2显示了压力表1的入口设计气体条件。表3显示了压力表2的入口设计气体条件。
表2.进气口设计气体状态压力表1
表3.入口设计气体状态压力表2
从这些图开始,计算了非设计条件下的预期性能曲线。表4和5表示压力表1和压力表2的非设计入口条件。
表4.进气口非设计状态压力表1
表5.进气口非设计气体状态压力表2
图4和图5比较了设计和非设计条件下的性能曲线(排出压力与入口流量)。
图4.设计和非设计条件(压力表1)之间的排放压力比较。
图5.设计和非设计条件(压力表2)之间排放压力的比较。
公司软件能够在实际流量下计算实际(非设计)条件下的预期压力,温度,扬程和效率值,然后与测量值进行比较。 
参考场值,表6和7比较了从换能器读取的压力和温度与软件预测的值。
表6.压缩器1预测值
表7. Compressor 2预测值
      对头部和多变效率进行了相同的比较。 在这些表中,请注意,对于压力表1,计算的最大误差小于1%,对于压力表2,计算的误差约为9%。分析表明压力表1运行时的运行性能符合设计预期; 然而,压力表2的运行性能与设计预期不符。这种比较为压力表分析师提供了关于机器健康状况的重要定量指示,并且应该让分析人员了解可能导致观察到的差异的可能原因。
      使用专家开发的分析还获得了效率偏差的评估(实际压力表效率与实际操作条件下的预期效率之间的差异)。计算结果的时间趋势为压力表维护决策提供了有用的分析基础。该方法已被有效地用于预测压力表性能并支持机器维护活动的计划。
      专家根据计算中考虑的气体混合,使用不同的状态方程(EOS)执行压力表性能预测。对于烃类气体混合物,可以使用Lee-Kesler或PR EOS。对于氟利昂R134a,应选择MBWR EOS以确定工作流体的热力学性质。
结论
      对真实机械的经验表明,使用软件获得的压力表性能预测与OEM预测和良好状态机器的现场测量非常一致。此外,经验表明,在大多数情况下,参数的偏差(例如效率)表示机器上的传入问题。
      所提出的方法可以全自动使用,并且可以为在高压范围和时变工艺条件下工作的机器提供益处。公司的自动化应用程序可能能够持续监控机器性能以及自动监视和诊断。此外,压力表防浪涌?;た梢宰远伊馗碌绞导嗜肟谔跫?,克服了实际系统的限制。
本文提出和描述的方法可以帮助:
      1、预测不锈钢压力表在非设计状态下的性能。即使在高压下,压力表性能的预测也是准确的,其中常用的理想气体理论引入了相当大的误差。
      2、预测在实际操作条件下,不同的入口压力和温度以及不同的工作气体对浪涌点的修改,并实施先进的浪涌?;?。
      3、基于能够以简单,直接的方式分析机器性能和效率的能力,获得有关压力表运行状况(诊断)的有用指示。
      4、支持决策和预测性维护和活动的计划。 相关产品推荐:雷达液位计、 电磁流量计、 金属管浮子流量计、 孔板流量计、 磁翻板液位计、 差压变送器、 磁翻板液位计厂家 电接点压力表 北京布莱迪、

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