Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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水锤分析

流体系统的瞬态分析

Water Hammer Analysis on pump

流体管道系统在正常操作中,会发生多种瞬态事件,比如阀门开/关、阀节流、泵起动/停止、紧急停机(ESD)、罐转移、卸载、以及海洋加载/卸载。这些瞬态事件会导致大量正向或负向压力波,以流体的音速传输于管道系统中。瞬态压力会对管道整体产生严重的风险,比如管道破裂、管道崩溃、成穴、柱分离,止回阀猛关。一般称此类瞬态事件是水锤,但由于该现象可以发生于任何流体中,可被称为流体锤,或动态压力喘振。 

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1 背景

从经验谈,大多数管道系统是为预期的稳定状态操作工况设计,并为“预期外”的场景设定安全值。但随着现代流体建模技术发展,瞬态可以被很好地认识、计划,并设计于管道系统中,以全面提升管道整体性。在设计阶段,初期管道尺寸、布局,和系统的一般工况设定好后,就应当考虑水锤和液体的瞬态分析了。

建议为以下情况进行水锤瞬态分析:

  • 需在设计阶段对瞬态事件中的流体管道系统整体性进行评估的
  • 需要预测泵系统中正常操作和意外场景下(比如电力故障)水锤的发生
  • 预测由于阀门波动、意外阀门开启、涌入新流或其他操作变化引起的瞬态
  • 泵系统流量和有效水头升级
  • 频繁出现故障的系统,危险流体、对安全以及环境有威胁的系统
  • 计算管道中瞬态力,判定应力等级
  • 所有在阀门关闭或泵停机时,会产生高频振动或冲击的系统
2 分析内容
  • 评估由于系统瞬态事件,而在管道系统中产生的瞬态压力的振幅
  • 推荐不同形式的系统保护,包括控制系统参数、确定组件(阀门类型、位置等)、确定组件处理喘振(调压井,泄压系统等),或管道规格及布局更改
  • 若需要,计算由于不同瞬态事件在管道中引起的力
  • 使用动态流体建模软件进行建模,该计算通过特征法在时域对关于动量和质量流的一维控制方程求解。计算出的速度和压力随时间,或不同开端,不同闭端,不同吸声端等条件变化。模拟结果会以时域或频域结果给出。

其他可选服务

  • 计算由水锤瞬态力而产生的管道应力
  • 对于有水锤现象发生的现有系统,计算瞬态力对损耗寿命的影响。
  • 现场脉动和振动测试,以及故障排除
3 客户利益

通过执行水锤分析,保障您管道系统在瞬态事件中的安全性,其特点如下:

  • 了解日常高危运行项目的风险
  • 保障系统能够处理异常工况条件,不发生故障
  • 优化可靠性、可用性以及效率和安全,避免管道、容器故障和流体泄漏
  • 减少维护和运行成本
  • 高性价比的解决方案,避免水锤相关问题,风险最小化
4 北塔优势

北塔是全球领先的水锤和脉动分析专家,具有以下优势:

  • 积极响应客户要求,提供应用建议,以及持续的客户服务。
  • 市场上最先进的声学/机械建模软件
  • 及时的建议
5 相关信息
6 相关服务
现场测量水锤事件造成的管道承压超过允许值
7 关键词
  • 流体锤
  • 喘振

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