Ariel软件及其应用

自动化与控制　

Ａｒｉｅｌ软件及其应用　徐小宁１，２　赵永瑞　（１．中国石油大学（华东），青岛２６６５８０；２．山东科瑞压缩机有限公司，东营２５７０００）　摘　要：在进行压缩机组扭转振动分析时，精确获得压缩机的惯性力和气体力是必要的。借助于Ａｒｉｅｌ软件　可获得压缩机在不同工况下的惯性力和气体力。通过调节Ａｒｉｅｌ软件中对应的参数，对工况进行调节，可发现最　危险的工况及对应的惯性力和气体力，为压缩机组扭转振动分析提供重要的参数。　关键词：扭振分析　Ａｒｉｅｌ　压缩机　工况　引言　随着石油化工流程规模的不断扩大，往复式压缩机向　超大型多列方向发展。压缩机工作载荷加大、曲轴列数增　多时，由共振引起较大振动应力而导致压缩机曲轴破坏　的问题日益严重。轴系在周期性的激励力矩作用下所产　生的周向交变运动及相应变形的扭转振动。强烈的扭转　振动会使轴系疲劳断裂，轴系附件损坏。因此，对压缩机　组进行进行扭转振动分析是必要的。在进行扭转振动分　析时，得到压缩机产生的惯性力和气体力是前提条件。因　此，借助于Ａｒｉｅｌ软件，通过设定不同的工况，调节相应的　参数，可得到所需要的惯性力和气体力。　１　Ａｒｉｅｌ软件　打开需要确定工况的压缩机文件，点击工具栏的Ｃａｓｅ　Ｍａｎａｇｅｒ，可以看到压缩机公司提供的工况。其中可调节的　参数有进气压力Ｐｓ、排气压力Ｐｄ、进气温度Ｔｓ和进气压　力损失Ｐｓ　Ｌｏｓｓ．确定出以上变量的变化范围，进而调整压　缩机的运行工况。最终输出所要的最大周期力，供压缩机　扭振方面的分析。　２运行工况　在压缩机的正常运行过程中，会出现各种各样的状　况，要保证压缩机轴系的正常工作必须确定压缩机各种　运行工况，根据最危险的工况，确定联轴器及电机等的选　型。将压缩机运行的工况分类，进气压力、排气压力、进气　温度、余隙容积的变化及卸荷阀的开闭决定了压缩机运　行的各种工况。由于需要从中找到最危险的工况，因此需　要将以上变量因素进行排列组合。　３　ＪＧＫ／４输出周期力　根据表１要求选择ＪＧＫ／４型号的压缩机和ＡＭＤ　７１０Ｌ６Ｔ　ＢＡＢＭ型号电机，初步确定联轴器型号，通过调整　压缩机的危险的工况，选定联轴器的型号。　其中压缩气体的组分如下表２所示。　为保证压缩机组能正常工作，将进排气压力调整±　１５％，进气温度调整±１０％，根据调整经验，当进排气压力　比较大，温度比较高的时候工况比较危险，即配置进气压　力为０．２１８５ＭＰａＧ，排气压力为１．２０７５ＭＰａＧ，进气温度为　６６℃，同时按照上述表２配置好气体组分，输出气体力和　惯性力，如图１所示。　表１机组运行工况要求　项　目　运行工况　进气压力　０．１９ＭＰａＧ　排气压力　１．０５ＭＰａＧ　进气温度　６０℃　排气温度（空冷器后）　６Ｏ　（一级）／６０　ｏＣ（二级），　排气量　４０×１０￣Ｓｍ３／（１（１．０１３ｂａｒ　１５．６℃）　单双作用　双作用　流量调整方式　旁通、余隙、气阀卸荷器　气缸尾杆　无　Ｓｐａｃｅｒ　无　中间级旁路　无　转速范围　９９５ＲＰＭ　海拔高度　４～ｌＯｍ　环境温度　－２～＋５５℃　机组用途　增压　运行方式　连续　表２气体组分　Ｎ０ＲＭ　ＡＬＴＥＲＮＡｒｎ，Ｅ　ＡＬＴＥＲＮＡ＿ｒ［ＶＥ　（％ｍｏ１）　（％ｍｏ１）　（％ｍｏ１）　ＭＥＴＨＡＮＥ　ＣＨａ　６３．６　６２．３８　６２．６５　ＥＴＨＡＮＥ　Ｃ２Ｈ６　１５．９４　１５．７　１５－８３　ＰＲＯＰＡＮＥ　Ｃ３Ｈ８　９．１７　９．１８　９．２５　ｉ—ＢＵＴＡＮＥ　Ｃ４Ｈｌ０　１．１２　１．１８　１．１７　ｉ＂１一ＢＵＴＡＮＥ　Ｃ４Ｈｌ０　３．１８　３．４７　３．４　ｉ－ＰＥＮＴＡＮＥ　Ｃ５Ｈ１２　０．７　０馏９　０．８４　ｎ—ＰＥＮＴＡＮＥ　Ｃ５Ｈｌ２　０．６９　Ｏ．９２　０－８５　ＨＥＸＡＮＥ　ＰＬＵＳ　０．６１　０．９７　０．８４　ＮＩＴＲＯＧＥＮ　Ｎ２　０．６４　０．６２　０．６３　ＷＡＴＥＲ　ＶＡＰＯＲ　Ｈ２０　Ｏ．５７　１．０１　０－８３　ＣＡＲＢＯＮ　ＤＩＯＸ　ＣＯ２　３．３３　３．２５　３．２７　ＨＹＤＲＯ　ＳＵＬＦＩＤＥ　Ｈ２Ｓ　Ｏ・４５　０．４３　

Ｏ．４４　２　现代制造技术与装备　２０１４第６期总第２２３期　一　一　…　＝＝＝　．　／厂　＼　、　ｆ　，　＼＼　＾／　一　．—　／　＼　ｌ　＿｛…　…ｌ栅：…　Ｌ　／厂　、　一　一　＼Ｊ　／　一　／　一　

／　一　、　／厂　ｆ　．　—　／　／　一ｍ％　…　＝．　／一　＼，　一厂　一　＼√　／／／　图１压缩机４个曲拐处所受气体力和惯性力　・—　“＋”＋“＋“＋”＋”＋・・＋”＋・・＋”＋”＋　（上接第６０页）内，这种方法简单、直观，同时也保证了　试验数据的准确性，具有一定的实用价值。　参考文献　【１］崔忠圻等．《金属学与热处理原理》［Ｍ］工业大学出版社２００４　年出版．　［２］（＜ＧＢ／Ｔ２２８—２０１０金属材料室温拉伸试验方法》［Ｓ］．　【３］国家机统编械工业委员会统编《金属机械性能》［Ｍ】机械工　业出版社１９８８年出版．　Ｔｅｎｓｉｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｌｏｗ　Ａｌｌｏｙ　根据输出的气体力和惯性力，分析轴系应力，根据轴　系的应力，确定联轴器的最终型号。　４结论　由于压缩机工作过程中气体力等计算比较复杂，因此　通过应用Ａｒｉｅｌ软件对压缩机工况进行调节，最终输出分　析所需要的气体力和惯性力，不仅精确度高，而且大大提　高了效率，最终确定轴系中各个部件的型号。　参考文献　［１］许增金，王世杰．往复压缩机轴系扭振的数值分析［Ｊ１．西安交　通大学学报，２０１０年第３期．　［２１刘振勇．基于参数化的船舶轴系强度及扭振特性研究【ＤＩ．华　中科技大学，２０１２年５月．　［３］邢佑兵，贾肓琳．影响大型透平压缩机长周期运行的原因及　对策［Ｊ】．冶金动力，２００９年第３期．　Ａｒｉｅｌ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｘｕ　Ｘｉａｏｎｉｎｇ１￣，ＺＨＡＯ　Ｙｏｎｇｒｕｉ　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ（ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ），Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６５８０；　２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｋｅｍｉ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｔｏｒｓｉｏｎ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｅｒｔｉａ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ．　Ｉｎｅｒｔｉａ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｒｏｍｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｉｄ　ｏｆ　Ａｒｉｅｌ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｂｙ　ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　Ａｒｉｅｌ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｄａｎｇｅｒｏｕｓ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｉｎｅｒｔｉａ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｆｎｕｎｄ　ｔｈａｔ．ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｏｒｓｉｏｎ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｕｎｉｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｏｒｓｉｏｎ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ，Ａｒｉｅｌ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ，ｗｏｒｋｉｎｇ　０ｎｄｊｔｉｏｎ　“＋”＋”＋“＋　＋”＋一＋一＋”＋“＋一十一＋”＋“＋・　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｓｔｅｅｌ　Ｔｅｎｓｉｌｅ　Ｓｐｅｃｉｍｅｎ　ＪＩＡＮＧ　Ｑｉｎ【ｇｈｕａ，ＬＩＵ　Ｙａｎｈｕａ，ＺＨＡＯ　Ｙｏｎｇｙｏｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｈａｏ，ＬＩ　Ｇｕａｎｇｌｕ　（Ｓｉｎｏｔｒｕｋ　Ｊｉｎａｎ　ｃａｓｔｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｊｉｎａｎ　２５０２００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｅｎ　ｌｏｗ　ａｌｌｏｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔｅｅｌ　８Ｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｂｊｅｃｔ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｒａｗｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ，ｌｏｗ　ａｌｌｏｙ　ｓｔｅｅｌ，ｙｉｅｌｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｃｏｎｔｒｏｌ