Приложение М (справочное). Контрольные исследования пульсации и вибрации

Приложение М
(справочное)

Контрольные исследования пульсации и вибрации

М.1 Общие положения

В настоящем приложении рассматриваются ряд особых процедур (пункты А - Н), касающихся трех проектных подходов (см. 12.2), и дополнительные процедуры (пункты I - K).

Процедуры, которые считаются связанными с каждым проектным подходом, следующие:

- проектный подход 1 - пункт А;

- проектный подход 2 - пункты В, С и D;

- проектный подход 3 - пункты В, С, D, Е, F, G и Н;

- дополнительные пункты I, J и К.

М.2 Пункт А - аналитическое исследование

a) Разработка устройств подавления пульсации компрессора с использованием фирменных и/или эмпирических аналитических методик (акустическое моделирование не требуется), чтобы соответствовать уровням пульсации, определенным в 12.2.5.

Примечание - Без акустического моделирования невозможно узнать, есть ли соответствие уровням;

b) упрощенный анализ системы трубопроводов покупателя для того, чтобы можно было определить критические длины трубопроводов, которые могут влиять на частоты акустического возбуждения.

М.3 Пункт В - акустический анализ (акустическое исследование методом моделирования)

Подразумевает использование методик моделирования, которые объясняют акустическое взаимодействие между компрессором и трубопроводом. Метод моделирования должен объяснить динамическое взаимодействие потока, проходящего через клапаны, с динамическим изменением давления в цилиндре и каналах цилиндра непосредственно за пределами клапанов.

Изменения в указанных эксплуатационных режимах должны быть проанализированы за счет расширения анализа выше и ниже указанных эксплуатационных режимов. Это обычно достигается посредством моделирования скорости выше и ниже указанной скорости(ей). На этом этапе может быть проведен пассивный анализ трубопровода для определения акустической реакции трубопровода. Система трубопроводов должна быть смоделирована в точке, где изменения трубопровода имеют незначительные эффекты на части системы при исследовании (обычно изучаются большой восходящий поток сосуда и поток на выходе установок). Исследование анализа пульсации должно давать следующую информацию:

a) расчет уровней пульсации.

Эксплуатационные режимы и этапы нагрузки компрессора выбираются для того, чтобы достичь самых высоких расчетных амплитуд пульсации по всей системе трубопроводов. Далее амплитуды пульсации сравниваются с уровнями, определенными в 12.2.7 и 12.2.2.3;

b) расчеты вызванных пульсацией вибрационных сил (разбалансированных сил).

Рассчитайте максимальные вызванные пульсацией вибрационные силы и выведенное из равновесия давление, действующее на критические элементы системы трубопроводов, такие, как устройства подавления пульсации, внутренняя структура устройства подавления пульсации, сосуды, коллекторы с закрытым концом и т.д.;

c) разработка модификаций трубопровода.

Если анализ пульсации укажет, что уровни пульсации и/или вибрационные силы слишком высоки, то будут внесены модификации устройств подавления пульсации и/или системы трубопроводов, и анализ будет продолжен до тех пор, пока система не будет соответствовать рекомендациям, указанным в 12.2.7 и 12.2.2.3.

М.4 Пункт С - анализ эксплуатационных показателей (эффекты пульсации и падения давления)

a) Снижение давления вычисляется через каждое устройство подавления пульсации и сравнивается с уровнями, определенными в 12.2.2.4;

b) оцениваются эффекты динамического взаимодействия между цилиндрами компрессора, устройствами подавления пульсации и присоединенным трубопроводом при эксплуатации цилиндра и устанавливаются вызванная пульсацией мощность и ее отклонения для рекомендуемого проекта. Этот анализ должен оптимизировать пульсацию, связанную с работой компрессора.

М.5 Пункт D - механический анализ системы трубопроводов

Данное исследование вычисляет механические естественные частоты отдельных участков трубопровода, используя опубликованные частотные характеристики, номограммы и т.д., для гарантии того, что естественные частоты участка трубопровода расстроены от существенных гармонических волн возбуждения пульсации. В результате такого анализа рекомендуются опоры трубопровода, тип зажима, плоскости захвата и их местоположение. В разработках зажима и анкерной системы нужно учитывать эффект термальной гибкости. В целом зажим и жесткость опор должны обладать по крайней мере двойной степенью жесткости стандартного участка трубопровода для обеспечения виброузла на зажиме.

М.6 Пункт Е - механический анализ системы коллектора компрессора

Расчеты механических естественных частот и формы режима системы коллектора цилиндра.

Данный анализ подразумевает моделирование свойств направляющей(их) крейцкопфа, распорки(ок), цилиндра(ов), фланца(ев), форсунки(ок) компрессора, отвода(ов) трубы, устройств подавления пульсации и подводки входных и выходных труб. Для точных результатов в процессе моделирования необходимо учитывать существенные механические свойства составляющих (такие, как гибкость прокладки, жесткость зажима, прогибы оболочки устройства подавления пульсации и т.д.), которые влияют на реакцию системы.

М.7 Пункт F - вибрация системы коллектора компрессора и динамический анализ напряжения

Механическая модель системы коллектора компрессора подразумевает наличие существенных сил, вызванных пульсацией. Вибрация и динамические усилия в критических точках системы сравниваются с уровнями, определенными в 12.2.2.1. Газовую нагрузку цилиндра, как определено в 5.4.3, нужно учитывать при оценке динамических усилий. Анализ должен быть выполнен до степени, требуемой для получения значимой информации для данного проекта и затем обоснованной в отчете.

М.8 Пункт G - анализ динамического напряжения системы трубопроводов

Анализ динамического напряжения системы трубопроводов помогает выполнить расчеты реакции механической системы, а также соответствующих форм колебаний. Существенные прогнозируемые силы пульсации влияют на трубопровод до степени, необходимой при вычислении расчетной вибрации и амплитуды напряжения в критических точках системы. Данные усилия сопоставляются с уровнями, указанными в 12.2.2.1.

М.9 Пункт Н - вычисление динамических и статических усилий во внутренней структуре устройства подавления пульсации

Данное исследование рассматривает воздействие вызванных пульсацией вибрационных сил и статических сил под давлением на оболочку и внутреннюю структуру сосуда и вычисляет уровни напряжения для достижения соответствия 12.2.2.1.

М.10 Пункт I - исследование динамической реакции клапанов компрессора

Данное исследование помогает вычислить динамическую реакцию пружины клапана и элемента уплотнения, включая вызванные пульсации от взаимодействия с трубопроводом и газовым каналом цилиндра компрессора. За счет этого оцениваются соответствующие эффекты пульсации на производительность компрессора и эффективность клапана, надежность и срок службы. Динамическая модель клапана должна включать все элементы согласно 6.2.

М.11 Пункт J - анализ усталости устройства подавления пульсации низкого цикла

Данный анализ используется для расчета усилий от температурных градиентов, тепловых переходных процессов и циклов давления на устройства подавления пульсации и внутренние компоненты. Эти усилия сопоставляются со значениями, приемлемыми в соответствии с нормами для сосуда высокого давления.

М.12 Пункт K - гибкость системы трубопроводов

Данный анализ помогает рассчитать силы и усилия исходя из температурных градиентов и тепловых переходных процессов, масс труб и фитингов, статического давления и напряжения от закрепления болтов. Эти усилия сопоставляются с уровнями, указанными в соответствующем кодексе стандартов. Моделирование учитывает рамы и свойства компонентов, перечисленных в пункте F.