CN109145498A - 一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法 - Google Patents

一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法。步骤是:(1)计算过程的拆分;(2)气量调节过程管路端点的流量激发函数的简化;(3)气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算;(4)排气过程管路端点流量激发函数的参数计算;(5)气流脉动的计算。本发明能快速计算出从0‑100%之间任意气量调节量下管路系统的气流脉动,可用于使用基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节机构后压缩机系统,在节能的同时保证生产安全。

Description

一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法
技术领域
本发明属于压缩机管路系统脉动与振动计算领域,涉及一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,更进一步涉及使用基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节系统后压缩机管路系统的脉动计算。本发明在大型往复压缩机领域中可应用于基于延迟吸气阀关闭的无级气量调节下管路系统气流脉动的计算。
背景技术
在石油化工行业,大型往复式压缩机是耗能的主要设备,而基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节系统是节能的重要措施,但往复式压缩机周期性吸排气会引起管道内的气流脉动,基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节系统人为的增大吸气阀的开启角,造成吸气管路回流从而增加了吸气管路的压力脉动,而气流脉动是引起管道振动以及管道应力破坏的主要原因,因此对使用无级气量调节机构的压缩机管路系统气流脉动的研究与控制是提高往复式压缩机气量无级调节系统安全性与可靠性的重要环节。
目前计算气流脉动的方法主要有两种,第一种是频域法,主要原理是基于平面波动理论,将管路端点(见图1)的流量激发以谐响应的形式应用转移矩阵法计算出管路其他地方的气流脉动。
经典的一维平面波动方程可用下式表示:
计算气流脉动的转移矩阵可用下式表示:
以单缸双作用压缩机吸气过程为例,压缩机正常运转时管路端点的流量激发函数可用下式表示:
图2(a)表示压缩机正常运转时吸气管路端点的流量激发曲线。
使用基于延迟关闭吸气阀无级气量调节机构的压缩机系统管路端点的流量激发函数可用下式表示:
图2(b)表示使用无级气量调节机构的压缩机系统管路端点的流量激发曲线。
频域法因其能快速求解管路系统的气流脉动而广泛应用在工程领域,但该方法要求在一个模型中气流脉动的方向是唯一的,但从图2(a)和图2(b)可以看出,使用无级气量调节机构的压缩机系统,吸气存在回流现象,压缩机管路端点(见图1)的流量激发函数发生变化,脉动方向也发生改变,因此传统的频域法已经不再适用。
第二种是基于流体动力学的时域法,该方法的具体步骤如图3所示。步骤5主要依托于守恒型控制方程进行求解(见式5),求解过程需要耗费巨大的时间,资源成本。
并且对于网格划分,边界条件如何给定以及求解方法的选择等都对技术人员的专业水平要求很高,因此不适用于工程领域。
式1,式2,式3,式4和式5中p*表示脉动压力;ξ*表示脉动速度;a表示当地声速;x,y,z表示空间某点的坐标;t表示时间;ut表示管路端点的流量激发;Ap表示气缸截面积;r表示曲柄半径;ω表示角速度;θohoc分别表示盖侧和轴侧的吸气阀开启角;θchcc分别表示盖侧和轴侧气量调节后吸气阀关闭角;U表示解向量;F,G,H表示通量项;J表示源项。
发明内容
本发明的目的在于克服在背景技术中讨论的现有技术的不足,提出了一种能快速计算管路系统气流脉动并且适用于使用无级气量调节机构的压缩机系统的管路气流脉动计算方法,提高了大型往复式压缩机应用无级气量调节机构的安全性与可靠性。
为实现上述目的,本发明的具体步骤如下:
一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,包括以下步骤:
1)计算过程的拆分;
将一级压缩管路分为吸气管路和排气管路两部分,将吸气管路气流脉动的计算分为两个过程,分别为吸气过程和气量调节过程;
2)气量调节过程管路端点的流量激发函数的简化;
吸气管路在气量调节过程中管路端点的流量激发函数通过将管路端点假设为一个虚拟的压缩机来简化求得,计算出压缩机参数即得到气量调节过程的流量激发函数;
3)气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算;
气量调节过程的压缩机参数的计算原则是保证气量调节过程中流向吸气管路的气量与吸气阀强制顶开过程中回流的气量一致且所经过的时间相等;
4)排气过程管路端点流量激发函数的参数计算;
计算排气管路端点的流量激发函数时,压缩机参数中的曲柄半径和连杆长度应根据实际压缩行程来确定,并且计算压缩机排气管路的流量;
5)气流脉动的计算;
吸气过程、气量调节过程及排气过程的流量激发函数都确定之后,计算排气管路各点处的压力脉动频域特性;
分别计算吸气过程和气量调节过程的频域特性,然后将吸气过程与气量调节过程中各节点压力脉动的时域特性进行线性叠加得到吸气管路气流脉动的频域特性。
作为本发明的进一步改进,步骤1)中,吸气过程计算在压缩机吸气过程造成的吸气管路的气流脉动,气量调节过程计算吸气阀延迟关闭,气体回流造成的吸气管路的气流脉动。
作为本发明的进一步改进,步骤3)中,流量激发函数的具体参数计算方法如下:
根据以下公式计算气量调节过程中吸气段管路端点虚拟压缩机的曲柄半径,连杆长度:
其中r2,l2分别表示调节过程模型压缩机边界的曲柄半径和连杆长度;θ0表示实际压缩机吸气阀的开启角;b表示调节量;λ表示曲柄连杆比;
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的周期与转速:
n2=60/T2 (4)
其中,ω1表示气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机角速度;T1,T2分别表示吸气模型和调节过程模型压缩机的周期;n2表示调节过程模型压缩机的转速;
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的排气温度和压力:
其中p2d,T2d分别表示调节过程模型的排气压力和温度;k表示气体多方指数;α表示相对余隙容积;θ表示曲柄转角;p2s表示调节过程的吸气压力;
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的平均流量:
其中:Q2表示调节过程模型压缩机边界的平均流量;Ap表示活塞截面积;EV2表示气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机容积系数;Z表示压缩因子;
另外,其余参数均与吸气过程管路端点压缩机参数相同。
作为本发明的进一步改进,步骤4)中,根据以下公式排气段管路端点虚拟压缩机的曲柄半径和连杆长度:
其中,r3,l3表示排气模型的压缩机边界的曲柄半径和连杆长度。
作为本发明的进一步改进,步骤4)中,根据以下公式计算排气段管路端点虚拟压缩机的周期与转速平均流量:
其中:Q3表示排气模型的平均流量。
作为本发明的进一步改进,步骤5)中,将吸气过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性经过下式求得一个周期内压力脉动的时域特性:
将气量调节过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性通过下式计算得出在一个周期内压力脉动的时域特性:
其中分别表示吸气过程和调节过程模型的压力脉动时域特性;cn,表示第n倍频下压力脉动的幅值与角度。
作为本发明的进一步改进,步骤5)中,吸气管路各节点压力脉动的时域特性通过将吸气过程与气量调节过程的脉动时域特性通过线性叠加得到,即通过下式求得:
再经过FFT即得到吸气管路各节点的压力脉动频域特性。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
在工程应用领域中,本发明解决了传统的脉动计算方法要求一个模型只有单一的脉动方向的缺点,提出了适用与应用了基于延迟关闭吸气阀的气量无级调节机构的压缩机系统的气流脉动计算方法。基于时域法的CFD气流脉动计算方法虽然不存在频域法要求单一脉动方向的缺点,但时域法的时间与资源成本很大,不适用于工程应用领域。本发明能快速建模计算得到应用了基于延迟关闭吸气阀的气量无级调节机构的压缩机系统的气流脉动。本发明相较于时域法具有耗时短,所用资源少的优点。本发明能计算从0-100%之间任意气量调节量下管路系统的气流脉动。
附图说明
图1:频域法单元示意图;
图2:压缩机管路系统吸气管路端点的流量激发曲线示意图;
图3:基于流体动力学的时域法的流程图;
图4:为本发明的计算方法流程图。
图5:简化前后应用无级气量调节机构后吸气管路端点的流量激发曲线示意图(a)为时域图(b)为频域特性图;
图6:压缩机系统满负荷与部分负荷下的p-v图;
图7:应用气量调节机构后压缩机管路系统脉动计算流程图。
具体实施方式
本发明一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法。解决了工程应用中传统的脉动频域法要求在一个模型中气流脉动方向必须唯一,而不适用与使用基于延迟关闭吸气阀的气量调节机构后的压缩机管路系统的问题。如图4所示,本发明实现的步骤是:(1)计算过程的拆分;(2)气量调节过程管路端点的流量激发函数的简化;(3)气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算;(4)排气过程管路端点流量激发函数的参数计算;(5)气流脉动的计算。本发明能快速计算出从0-100%之间任意气量调节量下管路系统的气流脉动,可用于使用基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节机构后压缩机系统,在节能的同时保证生产安全。具体包括以下步骤:
(1)计算过程的拆分
由于气流脉动是压缩机吸、排气产生的,压缩机气缸将吸、排气管路系统分割为独立的气流脉动系统,彼此互不影响,故首先将一级压缩管路分为吸气管路和排气管路两部分。又因为基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节机构在吸气结束后引起吸气管路回流,造成吸气管路端点的流量激发函数以及管路的气流脉动方向发生改变,而且管路气流脉动的计算在时域上可以进行线性叠加,因此将吸气管路气流脉动的计算分为两个过程,分别为吸气过程(如图6的2-3)和气量调节过程(如图6的3-5),吸气过程计算在压缩机吸气过程造成的吸气管路的气流脉动,气量调节过程计算吸气阀延迟关闭,气体回流造成的吸气管路的气流脉动。
吸气过程吸气管路端点的流量激发函数与背景技术中提到的频域法中用到的完全相同,这里不再赘述,气量调节过程气流脉动计算的重点在于求出适用于频域法的管路端点的流量激发函数。
(2)气量调节过程管路端点的流量激发函数的简化
现有技术计算管路端点的流量激发函数只能是将管路端点假设为一个虚拟的压缩机,利用压缩机参数计算其流量激发函数,因此吸气管路在气量调节过程中同样通过将管路端点假设为一个虚拟的压缩机,计算出压缩机参数即得到气量调节过程的流量激发函数。气量调节过程的压缩机参数由吸气过程以及负荷比确定,计算原则是保证气量调节过程中流向吸气管路的气量与吸气阀强制顶开过程中回流的气量一致且所经过的时间相等。
如图5(a)所示,将气量调节过程管路端点的流量激发函数简化后,流量激发曲线从2-3变为2-4-5,将流量激发曲线进行谐量分析后得到流量激发的频域特性,取前十倍频,从图5(b)可以看出,简化后的流量激发函数能比较精确的计算出主激发频率下的幅值,而在管路系统中,主激发频率的气流脉动对于管道振动的影响最大。
(3)气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算
简化后气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算遵循的原则是保证气量调节过程中流向吸气管路的气量与吸气阀强制顶开过程中回流的气量一致且所经过的时间相等,具体参数计算方法如下:
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的曲柄半径,连杆长度:
其中r2,l2分别表示调节过程模型压缩机边界的曲柄半径和连杆长度;θ0表示实际压缩机吸气阀的开启角;b表示调节量;λ表示曲柄连杆比;k表示气体多方指数。
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的周期与转速:
n2=60/T2(9)
其中,ω表示角速度;T1,T2分别表示吸气模型和调节过程模型压缩机的周期;n2表示调节过程模型压缩机的转速。
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的排气温度和压力:
其中p2d,T2d分别表示调节过程模型的排气压力和温度;k表示气体多方指数;α表示相对余隙容积;θ表示角度;p2s表示调节过程的吸气压力。
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的平均流量:
其中:Q2表示调节过程模型压缩机边界的平均流量;Ap表示活塞截面积;EV表示容积系数;Z表示压缩因子。
另外,其余参数如气缸直径,相对余隙容积等均与吸气过程管路端点压缩机参数相同。
(4)排气过程管路端点流量激发函数的参数计算
基于延迟关闭吸气阀的压缩机无级气量调节机构的机理主要是通过强制增大吸气阀的开启角度使一部分吸入气缸内的气量回流至吸气管路,使压缩机排出气量减少,压缩机的转速,进排气温度和压力均不发生变化。由于气体回流,压缩机的排气行程缩短,因此在计算排气管路端点的流量激发函数时,压缩机参数中的曲柄半径和连杆长度应根据实际压缩行程来确定,并且压缩机排气管路的流量也发生变化。根据以下公式排气段管路端点虚拟压缩机的曲柄半径和连杆长度:
其中,r3,l3表示排气模型的压缩机边界的曲柄半径和连杆长度。
根据以下公式计算排气段管路端点虚拟压缩机的周期与转速平均流量:
其中:Q3表示排气模型的平均流量;Ps,Pd表示一级压缩的进排气压力。
(5)气流脉动的计算
吸气过程、气量调节过程及排气过程的流量激发函数都确定之后,管路系统的气流脉动计算方法与在背景技术中提到的一样,这里不再赘述,排气管路各点处的压力脉动频域特性即已计算完成,而吸气管路气流脉动的计算分为了吸气过程和气量调节过程,因此需要对两个结果进行后处理。将吸气过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性经过下式求得一个周期内压力脉动的时域特性:
将气量调节过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性通过下式计算得出在一个周期内压力脉动的时域特性:
其中分别表示吸气过程和调节过程模型的压力脉动时域特性;cn,表示第n倍频下压力脉动的幅值与角度;
将吸气过程与气量调节过程中各节点压力脉动的时域特性进行线性叠加即得到吸气管路系统的压力脉动时域特性,再经过FFT即得到吸气管路各节点压力脉动的频域特性。
为了使本发明内容更加具体形象,优点更加突出,下面结合附图对本发明的各步实施方式做进一步的描述。
实施例
以一台使用基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节机构的200-2DF-A2型两级水冷双作用往复式压缩机系统为例进行脉动计算,压缩机排气量为14m3/min,额定转速375rpm,激发频率为6.25Hz及其所有倍频,主激发频率为12.5Hz。本发明具体实施的流程图如图5所示,包含以下步骤:
(1)计算过程的拆分:
样机为200-2DF-A2型两级双作用往复式压缩机组,由于气流脉动是压缩机吸、排气产生的,压缩机气缸将吸、排气管路系统分割为独立的气流脉动系统,彼此互不影响,故将样机管路系统分为一级吸气管路,一级排气管路,二级吸气管路以及二级排气管路,各级进排气管路系统脉动计算流程一样,故仅以一级进排气管路系统为例说明本发明的具体实施方式,该样机一级压缩机运行参数如表1所示。该样机装有基于延迟关闭吸气阀的无级气量调节机构,在吸气结束后又强制顶开吸气阀引起吸气管路回流,造成吸气管路气流脉动方向发生改变,因此将一级吸气管路的气流脉动分为两个过程进行计算,分别为吸气过程和气量调节过程。
表1 样机一级压缩机运行参数表
转速(rpm) 369
气缸直径(mm) 400
曲柄半径(mm) 100
连杆长度(mm) 500
相对余隙容积(%) 16.5
进排气压力(kPa) 100/310
进排气温度(℃) 30/144
(2)气量调节过程管路端点的流量激发函数的简化:
现有技术计算管路端点的流量激发函数只能是将管路端点假设为一个虚拟的压缩机,利用压缩机参数计算其流量激发函数,因此吸气管路在气量调节过程中同样通过将管路端点假设为一个虚拟的压缩机,计算出压缩机参数即得到气量调节过程的流量激发函数。气量调节过程的压缩机参数由吸气过程以及负荷比确定,计算原则是保证气量调节过程中流向吸气管路的气量与吸气阀强制顶开过程中回流的气量一致且所经过的时间相等。
以负荷比为0.9为例,如图5(a)所示,将气量调节过程管路端点的流量激发函数简化后,流量激发曲线从2-3变为2-4-5,将流量激发曲线进行谐量分析后得到流量激发的频域特性,取前十倍频,从图5(b)可以看出,简化后的流量激发函数能比较精确的计算出主激发频率(二倍频)下的幅值,而在管路系统中,主激发频率的气流脉动对于管道振动的影响最大。
(3)气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算
简化后气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算遵循的原则是保证气量调节过程中流向吸气管路的气量与吸气阀强制顶开过程中回流的气量一致且所经过的时间相等。具体参数计算方法如下:
吸气阀的开启角θ0由公式运用Newton迭代法求出。其中p1s,p1d分别表示样机的一级吸气压力和排气压力。
确定实际压缩机运行时气体流量与满负荷运行时气体流量的比值,即气量调节量b,可以是0-100%间任意多个值,分别带入以下公式求出所需参数即可。
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的曲柄半径和连杆长度:
根据以下公式用Newton迭代法求出气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的周期与转速:
n2=60/T2(20)
其中ω1表示吸气模型中压缩机的角速度,T1分别表示吸气模型和调节过程模型压缩机的周期;其中
根据下式用Runge-Kutta法求出气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的排气压力:
排气温度如:
根据下式求出气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的平均流量:
其中
此外,调节过程模型压缩机边界的其他参数均与吸气过程相同。
(4)计算排气段管路端点流量激发函数的参数
如图6所示,应用延迟关闭吸气阀的压缩机无级气量调节机构的压缩机系统的排气温度和压力均不发生变化,但由于气量回流,压缩机的排气行程缩短,从4到1变为从6到1,因此在计算排气管路端点的流量激发函数时,压缩机参数中的曲柄半径和连杆长度应根据实际压缩行程来确定,并且压缩机排气管路的流量也发生变化。根据以下公式求出排气管路端点压缩机边界的曲柄半径和连杆长度:
根据下式求出排气管路端点压缩机边界的平均流量:
其中:
另外,排气管路端点压缩机边界的其余参数均与满负荷下的参数一致。
(5)气流脉动的计算
吸气过程,气量调节过程,排气过程的流量激发函数都确定之后,管路系统的气流脉动计算方法与在背景技术中提到的一样,这里不再赘述,排气管路各点处的压力脉动频域特性即已计算完成,而吸气管路气流脉动的计算分为了吸气过程和气量调节过程,因此需要对两个结果进行后处理。将吸气过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性经过下式求得一个周期内压力脉动的时域特性:
将气量调节过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性通过下式计算得出在一个周期内压力脉动的时域特性:
其中表示调节过程模型的压力脉动时域特性;cn,表示第n倍频下压力脉动的幅值与角度;
将吸气过程与气量调节过程中各节点压力脉动的时域特性进行线性叠加即得到吸气段管路系统的压力脉动时域特性,再经过FFT即得到吸气管路各节点压力脉动的频域特性。
另外,本发明的上述实施方式为示例,具有与本发明的权利要求书所述的技术思想使之相同的方法并发挥相同作用效果的技术方案,均包含在本发明内。

Claims (7)

1.一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)计算过程的拆分;
将一级压缩管路分为吸气管路和排气管路两部分,将吸气管路气流脉动的计算分为两个过程,分别为吸气过程和气量调节过程;
2)气量调节过程管路端点的流量激发函数的简化;
吸气管路在气量调节过程中管路端点的流量激发函数通过将管路端点假设为一个虚拟的压缩机来简化求得,计算出压缩机参数即得到气量调节过程的流量激发函数;
3)气量调节过程管路端点的流量激发函数的参数计算;
气量调节过程的压缩机参数的计算原则是保证气量调节过程中流向吸气管路的气量与吸气阀强制顶开过程中回流的气量一致且所经过的时间相等;
4)排气过程管路端点流量激发函数的参数计算;
计算排气管路端点的流量激发函数时,压缩机参数中的曲柄半径和连杆长度应根据实际压缩行程来确定,并且计算压缩机排气管路的流量;
5)气流脉动的计算;
吸气过程、气量调节过程及排气过程的流量激发函数都确定之后,计算排气管路各点处的压力脉动频域特性;
分别计算吸气过程和气量调节过程的频域特性,然后将吸气过程与气量调节过程中各节点压力脉动的时域特性进行线性叠加得到吸气管路气流脉动的频域特性。
2.根据权利要求1所述的一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,步骤1)中,吸气过程计算在压缩机吸气过程造成的吸气管路的气流脉动,气量调节过程计算吸气阀延迟关闭,气体回流造成的吸气管路的气流脉动。
3.根据权利要求1所述的一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,步骤3)中,流量激发函数的具体参数计算方法如下:
根据以下公式计算气量调节过程中吸气段管路端点虚拟压缩机的曲柄半径,连杆长度:
其中r2,l2分别表示调节过程模型压缩机边界的曲柄半径和连杆长度;θ0表示实际压缩机吸气阀的开启角;b表示调节量;λ表示曲柄半径与连杆长度的比值;
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的周期与转速:
n2=60/T2 (4)
其中,ω1表示气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机角速度;T1,T2分别表示吸气模型和调节过程模型压缩机的周期;n2表示调节过程模型压缩机的转速;
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的排气温度和压力:
其中p2d,T2d分别表示调节过程模型的排气压力和温度;k表示气体多方指数;α表示相对余隙容积;θ表示曲柄转角;p2s表示调节过程的吸气压力;
根据以下公式计算气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机的平均流量:
其中:Q2表示调节过程模型压缩机边界的平均流量;Ap表示活塞截面积;EV2表示气量调节过程中吸气管路端点虚拟压缩机容积系数;Z表示压缩因子;
另外,其余参数均与吸气过程管路端点压缩机参数相同。
4.根据权利要求1所述的一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,步骤4)中,根据以下公式排气段管路端点虚拟压缩机的曲柄半径和连杆长度:
其中,r3,l3表示排气模型的压缩机边界的曲柄半径和连杆长度。
5.根据权利要求4所述的一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,步骤4)中,根据以下公式计算排气段管路端点虚拟压缩机的周期与转速平均流量:
其中:Q3表示排气模型的平均流量。
6.根据权利要求1所述的一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,步骤5)中,将吸气过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性经过下式求得一个周期内压力脉动的时域特性:
将气量调节过程中吸气管路各节点压力脉动的频域特性通过下式计算得出在一个周期内压力脉动的时域特性:
其中分别表示吸气过程和调节过程模型的压力脉动时域特性;cn,表示第n倍频下压力脉动的幅值与角度。
7.根据权利要求6所述的一种压缩机系统的管路气流脉动计算方法,其特征在于,步骤5)中,吸气管路各节点压力脉动的时域特性通过将吸气过程与气量调节过程的脉动时域特性通过线性叠加得到,即通过下式求得:
再经过FFT即得到吸气管路各节点的压力脉动频域特性。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113158592A (zh) * 2021-03-25 2021-07-23 中船重工(上海)新能源有限公司 螺杆压缩机管道气流脉动计算方法
CN114417647A (zh) * 2021-11-19 2022-04-29 西南石油大学 一种往复式压缩机动态压缩流域系统气流脉动计算方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1041285A2 (en) * 1999-04-01 2000-10-04 Sanden Corporation Reciprocating type compressor comprising a suction chamber and partition walls in a cylinder head
CN105134574A (zh) * 2015-04-30 2015-12-09 合肥通用机械研究院 一种压缩机管道脉动测试方法
CN107228068A (zh) * 2017-05-08 2017-10-03 北京化工大学 一种往复式压缩机排气量调节方法与装置
CN108087239A (zh) * 2017-12-13 2018-05-29 华中科技大学 一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1041285A2 (en) * 1999-04-01 2000-10-04 Sanden Corporation Reciprocating type compressor comprising a suction chamber and partition walls in a cylinder head
CN105134574A (zh) * 2015-04-30 2015-12-09 合肥通用机械研究院 一种压缩机管道脉动测试方法
CN107228068A (zh) * 2017-05-08 2017-10-03 北京化工大学 一种往复式压缩机排气量调节方法与装置
CN108087239A (zh) * 2017-12-13 2018-05-29 华中科技大学 一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨兰兰等: ""Pressure Pulsation in the Reciprocating Compressor with Stepless Capacity Regulation"", 《INTERNATIONAL COMPRESSOR ENGINEERING CONFERENCE》 *
郝春哲: "往复式压缩机管路系统振动分析", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113158592A (zh) * 2021-03-25 2021-07-23 中船重工(上海)新能源有限公司 螺杆压缩机管道气流脉动计算方法
CN114417647A (zh) * 2021-11-19 2022-04-29 西南石油大学 一种往复式压缩机动态压缩流域系统气流脉动计算方法
CN114417647B (zh) * 2021-11-19 2024-05-14 西南石油大学 一种往复式压缩机动态压缩流域系统气流脉动计算方法

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