Изменение давления 9 - 45

спецификации. Обычно такой спецификацией является общие потери мощности:

Общая подаваемая мощность = - Общие потери

(9.35)

Эта величина задается в поле Потери.

Возможно соединить насос с компрессором и использовать насос как турбину для подачи энергии на привод компрессора. При моделировании такой ситуации общие потри обычно задаются равными нулю.

Страница Переменные пользователя

На этой странице пользователь имеет возможность задать свои собственные переменные.

Страница Примечания

На этой странице можно записать примечания относительно данного аппарата или всей задачи.

Подробнее см. Раздел

1.3.8 –

Закладка/страница Переменные пользователя.

Подробнее см. Раздел

1.3.5 –

Закладка/страница Примечания.

9.3.4Закладка Расчет

На закладке Расчет расположены пять страниц:
•	Кривые
•	МДВ
•	Штуцера
•	Инерционность
•	Запуск

Страница Кривые

Здесь можно задать одну или несколько кривых насоса.	Кривые, задаваемые на
	этой странице,
	используются только в
	динамическом режиме.
	Кривые для
	стационарной модели
	задаются на закладке
	Данные.

КПД и напор для заданной скорости можно вывести на график зависимости от производительности насоса.

9 - 46 Изменение давления

Для удаления данных используйте кнопку

Стереть точки. Кнопка Стереть все удаляет все данные из окна.

Чтобы задать кривые, воспользуйтесь следующей процедурой:

1.Нажмите кнопку Добавить кривую. Откроется окно кривой.

2.В этом окне задайте расход, напор, КПД и скорость.

3.Для каждой кривой повторите шаги 1 и 2.

4.После задания всех кривых закройте окно кнопкой и вернитесь в специализированное окно насоса.

ХАЙСИС использует кривые насоса для определения КПД насоса при текущих условиях. Если задается кривая, убедитесь, что не задан КПД насоса (страница Параметры закладки Данные). В противном случае возникнет ошибка несоответствия.

Когда кривые заданы, становятся доступными кнопки Просмотр кривой и Удалить кривую.

Вокне кривой можно задать следующие параметры:

•Имя кривой

•Скорость – скорость вращения колеса. Задавать необязательно, если используется только одна кривая.

•Единицы расхода/единицы напора.

•Расход/Напор/КПД.

Значения КПД и напора программа может рассчитать интерполяцией.

Для создания стабильной реалистичной модели необходимо задать разумные кривые характеристики. Если насос и турбина работают совместно (например, на одном валу), то было бы хорошо, если бы заданные кривые перекрывали общий диапазон работы в отношении скорости вращения и производительности. Типичные кривые приведены на следующих рисунках:

Изменение давления 9 - 47

Специализированное окно Кривые напора

Чтобы вызвать это окно нажмите кнопку Графики на странице Кривые закладки Расчет специализированного окна насоса.

В окне имеются следующие объекты:

Объект	Описание
График	Выводится в графическом режиме отмеченная кривая.
Селективная кнопка	Выводит графическую зависимость напора от расхода.
Напор
Селективная кнопка	Выводит графическую зависимость КПД от расхода.
КПД
Колонка Имя кривой	Список имеющихся кривых.
Флажок Вывод	Включает и отключает вывод кривой.
Флажок Рабочая
точка

Специализированное окно Создание характеристик

Это окно позволяет создать характеристики насоса на основе имеющихся параметров. ХАЙСИС автоматически создает 3 кривых на основе 3-х значений скорости, задаваемых пользователем.

Кривые строятся на основании следующих точек:

•Точка рассчитывается из напора насоса, производительности и предположения, что предельный напор (напор при нулевой нагрузке) соответствует 110% проектного напора (Коэффициент напора 110%).

•Точка рассчитывается из напора насоса, производительности и предположения, что предельный расход (другими словами – при нулевом напоре) соответствует 200% проектной производительности (Коэффициент расхода 200%0)

•Точка определяется следующим образом (П - производительность):

	(П, КПД) = (0, Коэффициент КПД * Проектный КПД)	(9.36)
•	Точка определяется следующим образом:
	(П, КПД) = (Проектный расход, Проектный КПД)	(9.37)
•	Точка определяется следующим образом:
	(П,КПД) = (Коэф.расх. * Проек.расход, Коэф.КПД * Проек.КПД)	(9.38)

9 - 48 Изменение давления

Чтобы вызвать окно Создание характеристики нажмите кнопку Создать кривые на странице Кривые закладки Расчет специализированного окна насоса.

В окне имеются следующие объекты:

	Объект			Описание
	Проектный расход			По умолчанию 10.
	Проектный напор			Значение проектного напора.
	Проектный КПД			По умолчанию 70%.
	Коэффициент расхода			По умолчанию 2.
	Коэффициент напора			По умолчанию 1.1.
	Коэффициент КПД			По умолчанию 0.9.
	Проектная скорость			Значение проектной скорости.
	Коэф. сниж.скорости 1			По умолчанию 60%.
	Коэф. сниж.скорости 2			По умолчанию 30%.

Страница МДВ

Минимальное давление всаса (МДВ) является важной величиной при выборе насоса. Входной поток должен иметь достаточное давление, чтобы избежать образования паровых пузырьков в перекачиваемой жидкости, что может привести к механическому повреждению насоса. Такое явление называется кавитацией. Для заданного насоса МДВ является функцией производительности (объемный расход) и скорости вращения.

В ХАЙСИС кривые МДВ задаются аналогично кривым характеристики насоса.

Чтобы добавить/изменить кривую МДВ, выполните следующие действия:

1Установите флажок в поле Кривая минимального давления всаса.

2Нажмите кнопку Добавить кривую, и появится специализированное окно кривой.

3Задайте скорость для каждой кривой.

Изменение давления 9 - 49

4Задайте производительность и минимальное давление всаса в двух точках. Нужны значения лишь в двух точках, поскольку log(МДВ) линейно зависит от log( производительности).

5Для удаления данных воспользуйтесь кнопкой Стереть все.

6 Для остальных кривых повторите шаги 2-4.

Требуемое значение МДВ можно либо взять с кривой МДВ, либо задать непосредственно в поле Требуемое МДВ. Если Вы хотите задать значение непосредственно, то предварительно уберите флажок в поле Кривая минимального давления всаса.

Располагаемое МДВ может быть рассчитано из текущих условий с помощью кнопки Рассчитать по следующему уравнению:

		P1 − Pпар	V 2
	МДВимеющ =			1		(9.40)
		ρg	+
				2g
где	Р1 – давление потока на входе в насос

Рпар – давление пара на выходе из насоса ρ – плотность потока

V1 – скорость потока на входе

g – ускорение свободного падения

Для предупреждения возникновения кавитации насоса нужно, чтобы располагаемое МДВ было больше требуемого. Если насос в ХАЙСИС подвержен кавитации, то это явление моделируется умножением плотности жидкости ρ на произвольный множитель от 0 до 1.

Страница Штуцера

На этой странице задаются параметры штуцеров. Эта информация используется только в динамическом режиме.

Для компрессора и детандера строго рекомендуется задавать уровни входного и выходного штуцеров одинаковыми. Если же Вы хотите смоделировать статический напор, “поднимите” весь аппарат, изменив уровень базы относительно уровня земли.

Подробнее см. Раздел

1.3.6 – Страница Штуцера.

Страница Инерционность

На этой странице можно задать параметры инерции и потери на трение. Для работы на этой странице должна быть активизирована лицензия HYSYS Fidelity.

Подробнее см. Раздел

1.6.4 – Inertia в книге

HYSYS Dynamic Modeling.

9 - 50 Изменение давления

Страница Электродвигатель

На этой странице можно организовать привод рассматриваемой центробежной машины от электродвигателя, для которого задается зависимость вращающего момента от скорости вращения. Используется либо типовая кривая, либо поставляемая изготовителем электродвигателя.

В большинстве технологических приложений используются электродвигатели типа А и В по классификации NEMA. При использовании этого варианта расчета вращающий момент (и, соответственно, мощность), развиваемый двигателем, должен соответствовать вращающему моменту, потребляемому центробежной машиной.

Возможность использовать электродвигатель имеется только в Динамике.

Электродвигатель занимает одну степень свободы среди имеющихся динамических спецификаций.

При использовании электродвигателя

•внизу окна компрессора появляется флажок Вкл., который используется для включения и отключения двигателя.

•Изображение операции в графическом экране PFD изменяется.

В следующей таблице описаны объекты страницы Электродвигатель.

	Объект	Описание
	Синхронная скорость	Синхронная скорость двигателя.
	Скорость полной	Проектная скорость двигателя.
	загрузки
	Момент полной загрузки	Проектный момент двигателя.
	Мощность полной	Проектная мощность двигателя.
	загрузки
	Передаточное число	Передаточное число – это отношение скорости
		центробежной машины к скорости двигателя.
	Момент инерции	Момент инерции двигателя
	двигателя
	К трения двигателя	Коэффициент трения двигателя
	Флажок	С помощью этого флажка можно включать и
	Электродвигатель	отключать возможность использования
		электродвигателя.
	Кнопка Кривая Скорость	Выводит кривую в графическом виде.
	- Момент

Изменение давления 9 - 51

Кнопка Расчет инерции	Рассчитывет инерцию по следующему
	уравнению:
		P 1.48
	I = 0.0043
		N
	где I – инерция (кг*м3)
	Р – мощность полной загрузки (кВт)
	N – скорость полной загрузки (об.мин/1000)
Селективная кнопка	Выбор Простой модели электродвигателя
Простая
Селективная кнопка	Выбор модели Опрокидывание
Опрокидывание
Флажок Электрическое	Позволяет моделировать вращающий момент
торможение	центробежной машины путем изменения знака
	приложенного вращающего момента.
Флажок Передаточное	Позволяет обновлять передаточное отношение в
отношение	процессе интегрирования.
	Нулевое значение указывает, что
	электродвигатель отсоединен от центробежной
	машины.

Теория

Момент рассчитывается по следующему уравнению:

	T =	P ω 2 π	(9.41)
		1000 60
где	Р – потребляемая мощность (кВт)
	Т – момент (Нм)
	ω - синхронная скорость (об/мин)

Синхронную скорость электродвигателя можно найти следующим образом:

	ω =	120 f	(9.42)
		P

где f – частота электрического тока, обычно 50 или 60. Р – число обмоток статора

Число обмоток статора обычно бывает четным – 2, 4, 6, 8, 10 и т.д.

Инерция и потери на трение в общем энергетическом балансе учитываются так же, как и для операций Насос и Компрессор.

Модели динамического расчета

Рассмотрим три варианта учета характеристики двигателя в порядке повышения точности.

•Простая модель. Вариант используется по умолчанию. Его стоит применять, если из переходных режимов вас интересует только разгон/торможение, а все остальное время машина работает на постоянной скорости вращения, соответствующей скорости полной нагрузки. При пуске, как только скорость вращения двигателя становится больше, чем максимальное значение скорости, заданное

9 - 52 Изменение давления

на характеристике, программа устанавливает скорость вращения, соответствующую скорости полной нагрузки, и эта скорость больше не меняется, пока двигатель не остановлен. Даже если момент сопротивления приводимой центробежной машины становится больше, чем максимальный момент, заданный на характеристике двигателя, скорость вращения все равно остается равной скорости полной нагрузки.

•Модель «опрокидывания» двигателя учитывает снижение оборотов двигателя при увеличении нагрузки. Для работы с этим вариантом необходимо, чтобы правая точка на заданной характеристике оказалась ниже, чем точка, соответствующая скорости полной нагрузки. Это поможет правильно описать плавный переход. При необходимости эту последнюю точку можно опустить ниже, чем момент опрокидывания двигателя.

•Модифицированная простая модель. В этом случае используется простая модель, но кривая «скорость вращения – крутящий момент» вводится до значения скорости, составляющей 99.99% от синхронной. В этом случае введенное пользователем значение скорости полной нагрузки используется программой только для расчета крутящего момента при полной загрузке и только для этой цели. Заданная характеристика должна иметь левую ниспадающую ветвь от точки опрокидывающего момента до синхронной (100%) скорости, годе момент равен нулю. Для большинства типов двигателей эта ветвь является почти вертикальной. При использовании такого подхода реальное проскальзывание ротора рассчитывается исходя из момента сопротивления приводимой машины, программа адекватно определяет скорость вращения пары двигатель - приводимая машина. Чтобы скорость вращения оставалась практически постоянной, левую ниспадающую ветвь характеристики нужно сделать почти вертикальной, а если вы хотите допустить существенное проскальзывание ротора, она может быть более пологой. Разумно использовать характеристику двигателя, поставляемого заводом-изготовителем.

При работе алгоритма, отвечающего за расчет соотношений давлениярасходы (PF соотношений), скорость вращения и вращающий момент рассчитываются не одновременно, а с опозданием на один шаг. Возможно, для повышения точности и обеспечения сходимости PF расчетов вам следует использовать меньшее значение шага интегрирования.

Специализированное окно «скорость вращения – вращающий момент»

В этом окне характеристика двигателя «скорость вращения – вращающий момент» представлена в табличном и в графическом виде. Чтобы войти в это окно, нажмите кнопку Кривая Скорость – Момент.