超高压隔膜压缩机工作过程瞬态仿真及膜片应力分析

为提高超高压隔膜压缩机膜片寿命,结合压缩机热力过程、固支圆板变形以及曲柄连杆运动等基本方程,建立了隔膜压缩机气体-膜片-液压油耦合瞬态仿真模型,并基于仿真瞬态油压和气压,采用数值模拟方法,研究了排气压力达到200 MPa级和45 MPa时膜片的应力分布,分析了膜腔型线对膜片应力与寿命的影响。研究结果表明:膜片变形减小,其沿厚度方向的应力梯度随之降低;当排气压力达200 MPa级时,即使膜片接近水平位置,仍然处于受压状态,压应力达100 MPa,且膜片紧贴膜腔壁面时的最大径向应力低于基于自由变形理论的计算结果;当膜腔型线、膜片半径与厚度不变时,排气压力200 MPa级工况下的膜片径向应力相比45 MPa工况减小97 MPa;超高压下油压和气压对膜片挤压产生的压应力不可忽略,且排气压力越高,压应力越大;超高压下膜片气侧边缘位置应力幅最大,可通过增大型线挠度降低边缘径向应力及应力幅,提高膜片寿命。研究结果可为超高压隔膜压缩机膜腔型线设计提供参考。

隔膜压缩机随动阀膜片应力的仿真分析

随动阀是隔膜压缩机关键组件之一,随动阀的膜片的寿命直接影响其可靠性。因此,针对隔膜压缩机随动阀工作原理,耦合模拟阀腔内部气体与油的流动以及膜片的运动,分析了加氢站隔膜压缩机的随动阀膜片应力及变形的规律。结果表明:随动阀阀门打开时,膜片变形的一致性良好,膜片中心位置应力最大;阀门关闭时,油压降低,膜片向阀座开槽方向弯曲增大,应力增加,最大应力在阀座开槽的边缘位置。

不同调控方式下宽工况压缩机适应性分析

针对某海洋平台宽工况往复压缩机,提出了联合使用多种流量调控方式的气量调节方案。并基于力学分析和压缩机气阀仿真模型,研究了压缩机在不同调控方案下的适应性。结果表明,各典型年份调控方案下压缩机的动力性能适应性良好。其中,含排气旁通调节的压缩机调控方案可能会引起管道振动;采用转速调节则容易导致气阀发生颤振,反向角也不满足要求,故需关注气阀、轴瓦及十字头等零部件的运行情况。本研究为往复压缩机制定流量调节方案并保障压缩机可靠运行具有一定的指导意义。