离心式压缩机组转子径向摩擦热弯曲振动响应分析

径向摩擦是离心式压缩机组在运行过程中的常见故障之一，其产生的额外热量有可能导致转子热弯曲，并对转子振动产生复杂影响。为准确识别、诊断该故障，建立了转子振动分析模型，对转子与静子发生径向摩擦并导致热弯曲时的转子相位滞后、转子不平衡量、转子振动响应的变化情况进行分析，研究了不同程度的径向摩擦热弯曲对转子振动造成的影响。结果表明：径向摩擦热弯曲发生时，由于转子相位滞后、转子不平衡量发生变化，转子振动响应将产生一系列富有规律的变化，并通过实例应用对相关理论进行了验证，从而对该故障的识别、分析提供了理论和实践两方面的支持。研究成果可帮助现场工作人员发现径向摩擦导致的热弯曲、判断故障位置、查找故障原因、评估故障严重性、制定维修计划，以期为长距离天然气输送管道离心式压缩机组的安全运行提供有力保障。（图8，表3，参24）     

干气密封在离心压缩机中的应用

介绍了干气密封的基本结构、工作原理、在离心压缩机中应用干气密封的优点和转子的装配与运行要求。结合干气密封在天然气管道离心压缩机的应用实例,提出了干气密封的具体流程、控制系统和投产运行需要注意的问题。     

基于蚁群聚类算法的离心式压缩机故障诊断方法

工业化生产水平的提高使得离心式压缩机不断朝着大型化、复杂化、连续化及自动化方向发展,设备故障造成的损失越来越大,研究其故障诊断方法对于提高设备故障在线检测能力、预防故障与事故的发生具有积极意义。采用电涡流传感器测量离心式压缩机联轴节侧径向位移信号,应用频域分析方法对采集到的信号数据进行傅里叶变换,获得对故障敏感的特征量,作为蚁群聚类算法输入的特征参数,将对故障识别转化成对于设备运行时的输出和状态特征的聚类问题。将蚁群聚类算法应用于某乙烯厂的离心式压缩机,对其正常运行、转子不平衡故障、油膜涡动故障、喘振故障4种状态进行模式识别。应用结果表明:基于蚁群聚类算法的离心式压缩机故障诊断方法诊断结果准确、识别率高。(表3,参20)     

基于周期性边界条件的Eckardt叶轮数值计算

湿气增压是气田低压高含水开发阶段的常规工艺,由于湿气中溶解盐的存在,现场离心压缩机叶轮结盐问题突出,有必要开展其内部多相流动耦合研究。传统的离心压缩机叶轮内部流动研究通常是对整个叶轮进行网格划分,计算负荷大,多相流动研究难以实现,且无实验数据对比验证。以Eckardt叶轮为研究对象,采用周期性边界条件以单个流道为计算区域,对叶轮内部流动情况进行数值模拟,并与实验数据进行对比分析。结果表明:周期性边界条件模型能够准确地反映叶轮内部的实际流动情况,如二次流分布、射流尾迹的产生与发展等,因而为后续研究叶轮内部复杂流动耦合问题奠定了基础。     

天然气长输管道节能潜力评估方法的改进

天然气长输管道运行费用中压气站的运行费用占绝大部分,对压气站运行费用的研究结果表明,天然气长输管道具有巨大的节能潜力。对已有的离心压缩机运行费用计算方法进行了改进,进一步精确了离心压缩机运行费用的计算数值,并基于上述改进的方法编写了新的离心压缩机运行费用计算软件。分别应用改进前、后的计算方法在进站流量与压比依次变化的工况下,计算离心压缩机的能耗费用,对比两种方法的计算结果并总结其变化规律,对今后精确评估长输天然气管道节能潜力有一定的参考作用。     

天然气长输管道节能潜力评估方法的改进北大核心

天然气长输管道运行费用中压气站的运行费用占绝大部分,对压气站运行费用的研究结果表明,天然气长输管道具有巨大的节能潜力。对已有的离心压缩机运行费用计算方法进行了改进,进一步精确了离心压缩机运行费用的计算数值,并基于上述改进的方法编写了新的离心压缩机运行费用计算软件。分别应用改进前、后的计算方法在进站流量与压比依次变化的工况下,计算离心压缩机的能耗费用,对比两种方法的计算结果并总结其变化规律,对今后精确评估长输天然气管道节能潜力有一定的参考作用。     

基于小波包和Elman神经网络的异步电机转子断条 故障诊断方法

提出了一种基于小波包分析（WPA）和Elman神经网络的异步电机转子断条故障诊断方法.针对异步电机转子断条故障时定子电流出现的边频分量进行小波包分析,提取动态条件下各频带能量作为故障特征向量,削弱了负载变化及噪声对诊断准确性的影响.采用Elman神经网络对故障进行识别,并对Elman网络进行改进,在关联层增加了自反馈增益因子,提高了网络性能.以频带能量作为Elman神经网络识别故障的特征向量,建立从特征向量到电机转子断条故障之间的映射.试验结果表明：基于小波包分析提取的故障特征明显,由WPA和Elman神经网络构成的诊断系统,能有效地识别出转子断条故障,故障诊断准确率高.     

基于相似原理的长输管道压缩机能耗分析

为了计算和预测任意工况下压缩机的理论能耗,依据任意工况下的天然气物性参数和压缩机入口体积流量,利用相似原理对压缩机进行性能换算,通过曲线拟合得到特性方程,并据此计算压缩机的理论能耗,结合现场数据对上述特性方程进行验证,进而对压缩机理论能耗与实际能耗进行误差分析。结果表明:在工程相对误差容许范围内,该研究方法是可行的;依据压缩机任意工况下的性能参数,利用上述压缩机能耗计算原理,可计算和预测压缩机的理论能耗;压缩机运行一定时间后,其内部由于结垢、磨损等原因导致效率降低,建议在压缩机功率特性方程中引入修正系数,以使理论能耗计算结果更精确。     

压缩机组故障统计及故障树分析

为了保障长输天然气管道压缩机组平稳运行,对2011-2015年西气东输一线、西气东输二线、中亚管道、陕京管道及涩宁兰管道运行的压缩机组故障进行分类统计。针对不同的管道、输气年份、驱动方式及故障类型,分析了压缩机组的故障情况,对比了压缩机组故障数据呈现的趋势,建立了压缩机组故障树,计算出了压缩机组故障事件的概率。结果表明:辅助设备和运行参数异常是造成长输管道中压缩机组故障的主要原因,随着管道运行时间的延长,压缩机组的故障次数呈现逐年下降趋势。定期开展压缩机组辅助系统故障排查工作,可以有效降低压缩机组故障发生的频率。     

西气东输干线燃驱压缩机组故障停机分析及建议

随着中国天然气长输管道的不断发展,燃气轮机驱动的天然气压缩机被广泛应用于管输天然气增压。对2006-2017年西一线、西二线、西三线及轮吐线的15个压气站共39套RR燃驱压缩机组进行故障停机数据统计,计算可用率、可靠性、平均无故障运行时间、千小时故障停机次数等指标,归纳分析各类故障的发生频次、产生原因及部位,统计故障分布图,并总结发生概率较高的故障。结果表明:控制系统及辅助设备故障是造成管道压缩机组故障停机的主要原因。针对几类高频故障,结合运行维护经验分析其原因,并提出解决措施,有助于提高机组运行稳定性,保障安全可靠生产。     

天然气压缩机组PLC控制系统的故障诊断与排除方法

针对油田现场使用的天然气压缩机组中PLC(可编程控制器)控制系统出现的各种故障,从软件和硬件2个方面入手对其进行了诊断,具体分析了故障现象与故障产生的原因,并提出了详细的故障排除方法,旨在为油田增压站天然气压缩机组正常运行提供保障。     

天然气管道掺氢输送对离心压缩机气动性能的影响

为研究天然气管道掺氢输送对离心压缩机气动性能和稳定工作范围的影响，以川气东送管道的GE PCL503压缩机为研究对象进行三维几何建模，采用RANS方法对该压缩机进行三维仿真模拟并与文献实验数据进行对比，验证了数值仿真模型的准确性。基于三维仿真模型研究了不同掺氢比、进口温度对离心压缩机气动性能和喘振裕度的影响。结果表明：随着天然气掺氢比的提高，压缩机的总压比和喘振裕度随之下降，当掺氢比达到20%时，喘振裕度降低19.78%，压比下降6.44%。在近喘振工况下，泄漏涡轨迹前移，泄漏涡强度得到增强，进而扩大了压力面低速区域面积，进一步加快了泄漏流与主流、压力面二次流的掺混，加剧了压力面流动分离和下游通道堵塞程度，其是导致掺氢比增加后压缩机稳定工作范围减少的主要原因。在10%掺氢比下，当进口温度由288 K升至323 K时，对于相同的体积流量，离心压缩机的总压比降低4.27%，等熵效率下降0.65%，喘振裕度增加13.03%，能量流量下降17.4%。研究结果可为天然气掺氢输送压缩机的设计及安全运行提供理论基础。（图10，表6，参22）     

轻烃站生产过程的全密闭改造

问题的提出 胜利油田东营压气站拥有1套100万m~3/d离心压缩机、两套50万m~3/d深冷轻烃回收装置,承担胜利石油管理局每年80％的天然气外输和50％轻烃生产任务。在生产过程中,由于工艺需要或局部故障处理,要进行天然气和液烃的放空,这既造成天然气资源的浪费、污染大气,又不利于安全生产。     

国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用

近年来,电驱离心压缩机组在天然气管道压气站中被大量采用,国产电驱机组虽然起步较晚,但发展较快。回顾了国产电驱离心压缩机组在天然气管道的应用现状及发展概况,系统归纳了机组主要单元的组合方式、成套方式、电动机、变频调速装置、控制系统的主要技术特点。通过运行数据分析、典型故障分析及与进口机组对比分析等方法,归纳总结了国产电驱机组相对进口压缩机组的优势与不足,并在设计、运行、管理及售后方面提出建议。从20 MW以上国产电驱机组研制、国产电驱机组推广、变频高速异步电动机应用、集成式压缩机的研制以及磁浮轴承在国产分体式电驱机组上的研制与应用等方面进行了展望,认为国产电驱机组必将成为未来中国天然气管道输送的核心动力装备,也更加安全、环保、可靠、经济。     

天然气长输管道集成式压缩机关键技术研究进展

随着中国天然气储运业务的快速发展,天然气管道压缩机组的可靠性及异常工况响应能力越来越重要,集成式压缩机能够解决目前高速直连电驱压缩机组调速范围窄、故障频繁、油气持续排放污染环境等诸多问题。结合国外集成式压缩机应用现状,梳理了各类集成式压缩机机型结构、功率等关键参数,对比了国内外集成式压缩机的特点,总结了集成式压缩机研制的关键技术问题与难点。借鉴国外集成式压缩机设计理念,提出天然气长输管道集成式压缩机研制思路,对提升中国天然气管道可靠性、关键设备制造与加工技术水平具有重要意义。     

LB50-160型离心泵叶轮转子有限元模态分析

叶轮是泵的核心部分,泵的性能参数:流量、扬程、效率和特性曲线的形状等均与叶轮的设计有重要关系。本文对离心泵叶轮转子进行了模态分析,计算了其前四阶的固有频率和固有振型,从而得到了转子前四阶的临界转速。这一过程实现了水泵转子的动态设计。同时,对离心泵叶轮转子进行了自由状态下的振动试验,验证了有限元建模方法和计算方法的正确性。     

天然气管道燃驱压缩机组的可靠性

天然气管道燃驱压缩机组具有子系统多、控制系统复杂、故障频率较高、不易维护的特点,燃驱压缩机组失效将直接影响输气管道的可靠性和站场的安全性。建立了可靠度、故障率、平均无故障时间、修复率、平均维修时间等指标的燃驱压缩机组可靠性指标,对西一线、西二线等管道的14个站场36套燃驱压缩机组2012-2014年运行的和停机数据进行可靠性指标计算与分析,给出了机组的可靠度函数。结果表明:当天然气管道燃驱压缩机组投入运行3年后,故障率、平均修复时间及修复率较为稳定,故障发生情况具备较明显的浴盆曲线特征,研究成果可以为机组的安全可靠运行和科学维修提供参考。     

离心压缩机性能换算软件的开发与应用

以离心压缩机变工况性能换算、特性曲线变转速二次拟合、基于BWRS方程的气体物性计算为理论基础,以NetBeans IDE 6.7为开发平台,结合Excel,采用Java语言开发了离心压缩机性能评价软件.软件能够准确计算与压缩机工作过程相关的气体物性参数,实现电子图像版压缩机特性曲线的数字化,可对不同入口条件下的特性曲线进行换算及变转速拟合,确定压缩机的流量控制界限.以某天然气长输管道首站的历史运行数据为依据,验证了软件计算结果的准确性.该软件可用于优化压气站运行方案.     

海洋生产平台压缩机升级改造振动过大故障的排除

在海洋生产平台的往复式天然气压缩机机组的升级改造过程中,发现原二级压缩机机组运行振动过大对其改造为一级压缩机机组会有重大不利影响,必须事先排除故障。通过故障原因分析,提出了二级压缩机改造为一级压缩机的具体方案(包括改造原则与改造具体工作),列出了改造的技术要求,重点介绍了改造过程中压缩机机组振动过大故障的排除。对油气田使用压缩机设备处理同类问题具有重要借鉴意义。     

电驱压缩机组控制系统的整合

长输管道压气站变频器、同步电动机、离心压缩机等关键设备供应日趋多元化,品种多样使得电驱压缩机组不同设备的整合控制难度加大。针对经常出现的控制系统调试整合问题,应用系统分析、理论推导、数据统计方法,阐述了电驱压缩机组控制系统的结构原理,分析了压缩机及电机等设备主要运行参数的影响因素,并据此制定了解决方案:对变频器进行电流限制,对压缩机负载进行控制;增加自动判别辅助设施功能,强制在某一时间进行系统对时。电驱压缩机组控制系统的整合在西气东输压气站的应用效果较好,实现了电驱机组过负荷保护控制、一键启机及时钟同步,为压缩机组运行管理和检查维修优化创造了有利条件,满足天然气管道系统高效率灵活运行的需求,可在后续压缩机调试中应用。