9 - 12 Изменение давления
Задание характеристики
Чтобы задать характеристику компрессора, воспользуйтесь следующей процедурой:
1В группе КПД выбором кнопки Адиабатич. или Политроп определите тип вводимых данных. Тип КПД должен быть один и тот же для всех кривых.
Все кривые должны быть одного типа.
2 Нажмите кнопку Добавить, и на экране появится окно кривой:
3 В этом окне можно задать следующие данные:
Данные |
Описание |
Имя |
Имя кривой |
Скорость |
Скорость вращения Компрессора или Детандера. Если |
|
задается одна кривая, скорость можно не задавать. |
Единицы расхода/ |
Единицы расхода и напора. |
Единицы напора |
|
Расход/Напор/КПД % |
Задайте любое число точек кривой. |
4Щелкните по кнопке Закрыть 
и вернитесь в окно кривой.
5Чтобы эта кривая использовалась при вычислении, установите соответствующий флажок в столбце Активиз.
6Для каждой кривой повторите шаги 2 – 5.
7Установите флажок в поле Характеристики.
Чтобы не использовать кривую в расчетах уберите соответствующий флажок.
Изменение давления 9 - 13
ХАЙСИС использует кривые для определения соответствующего КПД при рабочих условиях. Если Вы используете кривые, убедитесь, что на странице Параметры не задано значение КПД. В противном случае будет выдано сообщение об ошибке несоответствия.
Как только кривая создана становятся доступными клавиши
•Просмотр – позволяет просмотреть и отредактировать данные.
•Удалить – позволяет удалить выбранную кривую.
•Графики – позволяет просмотреть кривую в графике.
Удаление данных
Удалить информацию можно одним из двух следующих способов:
1Дважды щелкнуть по имени кривой в окне кривых.
2Отметить кривую и нажать кнопку Удалить.
ИЛИ
1Выбрать имя кривой и нажать кнопку Просмотр.
2Нажать кнопку Удалить ВСЕ.
Одна кривая
Если имеется только одна кривая, чтобы операция была рассчитана, необходимо задать одну из следующих комбинаций исходных данных (предполагается, что состав и температура питания известны):
•Входное давление и расход
•Входное давление и нагрузку
•Входное и выходное давление
•Входное давление и КПД (если для кривой задавался адиабатический КПД, то введите адиабатический КПД, и наоборот)
Несколько кривых
Если имеется несколько кривых и на странице Кривые указана рабочая скорость, будет использоваться только та кривая, которая соответствует заданной скорости. Заметьте, что рабочая скорость может отличаться от скоростей, для которых заданы кривые. Например, если Вы задали кривые для двух скоростей (1000 и 2000 об./мин), а в качестве рабочей скорости задали 1500 об./мин, ХАЙСИС будет интерполировать между двумя заданными кривыми. Кроме этого Вы должны задать входное давление и одну из следующих величин: расход, нагрузка, выходное давление или КПД, как это описано выше.
ХАЙСИС может рассчитать рабочую скорость на основе заданных Вами данных. В этом случае необходимо задать состав, давление и температуру питания и две из следующих четырех величин:
•Расход
•Нагрузка
•КПД
•Выходное давление
Как только Вы зададите необходимую информацию, скорость и две оставшиеся переменные будут рассчитаны.
9 - 14 Изменение давления
Динамический режим
Для создания стабильной реалистичной модели необходимо задать разумные кривые характеристики. Если компрессор и детандер 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:
Для детандера нулевое значение напора может быть только при нулевой скорости и нулевой производительности.
Несколько MW
Опция Несколько MW предназначена для опытных пользователей ХАЙСИС. Эта возможность позволяет смоделировать реалистичную картину при изменении молекулярного веса перекачиваемой среды.
Эта опция используется только в операции Компрессор.
При выборе опции Несколько MW на странице Параметры закладки Расчет страница Кривые выглядит следующим образом:
Изменение давления 9 - 15
В следующих таблицах приведены краткие описания полей и кнопок окон.
Данные |
|
Описание |
|
Наборы кривых ВНА |
|
Выводится список наборов кривых. Каждый набор |
|
|
|
кривых содержит данные, соответствующие одному |
|
|
|
молекулярному весу. |
|
|
|
|
|
Имя набора кривых |
|
Здесь можно изменить имя набора кривых. |
|
|
|
|
|
Проектный MW |
|
Здесь выводится средний молекулярный вес газа, на работу |
|
|
|
с которым рассчитан компрессор. По умолчанию |
|
|
|
используется значение, как в поле Действ. MW. |
|
|
|
Значение используется как начальное приближение и не |
|
|
|
влияет на расчета аппарата. |
|
MW кривой |
|
|
• Каждый набор кривых соответствует одному |
|
|
|
молекулярному весу газа. |
|
|
|
|
Действ. MW |
|
Это значение рассчитывается программой. В поле |
|
|
|
выводится действительный молекулярный вес газового |
|
|
|
потока. Имеется три варианта: |
|
|
|
|
• Если значение в этом поле равно значению в поле |
|
|
|
Проектный MW, значит компрессор работает с |
|
|
|
газом, на который рассчитан. |
|
|
|
• Если значение здесь больше, чем в поле |
|
|
|
Проектный MW, значит компрессор работает с |
|
|
|
более тяжелым потоком. |
|
|
Если же значение здесь меньше, чем в поле Проектный |
|
|
|
MW, значит компрессор работает с более легким потоком. |
|
|
|
|
|
Кнопка |
|
Описание |
|
Добавить набор кривых |
Добавляет набор кривых в поле наборов |
||
|
|
|
|
Удалить набор кривых |
|
Удаляет выделенный набор кривых из поля наборов |
|
|
|
|
|
Дополнительные |
|
Создает два набора кривых в дополнение к |
|
наборы |
|
выбранному. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные для этих двух наборов являются |
|
|
|
оценочными, и их следует использовать только |
|
|
|
для целей тестирования. В “рабочих” целях |
|
|
|
замените эти данные действительными |
|
|
|
характеристиками. |
|
|
|
|
9 - 16 Изменение давления
Создание набора кривых
Набор кривых можно создать одним из двух способов:
1Задайте данные по кривой (кривым). Все эти данные будут сохранены в наборе CurveCollection-1.
2Щелкните по кнопке Дополнительные наборы.
3Появятся два гипотетических набора кривых (с именами CurveCollection-2
и CurveCollection-3), созданных на основе набора CurveCollection-1 для более легкого и тяжелого газов.
Значения из CurveCollection-2 и 3 используются только для оценочных расчетов. Для реальных расчетов эти параметры необходимо уточнить.
ИЛИ
1Задайте данные по кривой (кривым). Все эти данные будут сохранены в наборе CurveCollection-1.
2Щелкните по кнопке Добавить набор кривых.
3Повторить шаг 1 для создания новой кривой.
4Повторить шаги 2 и 3 для задания всех имеющихся данных.
Несколько кривых ВНА
Выбор этого варианта позволяет моделировать компрессор с изменяющимся положением входного направляющего аппарата. Регулирование осуществляется для варьирования производительности компрессора.
Для использования этой возможности необходима предоставленная поставщиком оборудования диаграмма кривых при различных рабочих условиях входного направляющего аппарата.
При выборе кнопки Несколько кривых ВНА на странице Параметры
закладки Данные на странице Кривые появляется группа Набор кривых
ВНА.
Изменение давления 9 - 17
В следующих таблицах приведены краткие описания полей и кнопок окон.
Данные |
Описание |
|
|
Выводится список наборов кривых. Каждый набор кривых |
|
Наборы кривых ВНА |
содержит данные, соответствующие определенному |
|
|
входному направляющему аппарату. |
|
Имя набора кривых |
Здесь можно изменить имя набора кривых. |
|
|
|
|
Кривая ВНА |
Здесь задается положение ВНА, которому соответствуют |
|
введенные данные. |
||
|
||
|
|
|
|
Здесь можно задать положение ВНА. В процессе расчета |
|
Текущ. ВНА |
можно задавать различные значения, а в Динамике |
|
|
регулировать эту величину с помощью регулятора. |
Кнопка |
Описание |
Добавить набор кривых |
Добавляет набор кривых в поле наборов |
|
|
Удалить набор кривых |
Удаляет выделенный набор кривых из поля наборов |
|
|
Дополнительные |
Создает два набора кривых в дополнение к |
наборы |
выбранному. |
|
|
|
Данные для этих двух наборов являются |
|
оценочными, и их следует использовать только |
|
для целей тестирования. В “рабочих” целях |
|
замените эти данные действительными |
|
характеристиками. |
Создание набора кривых
Набор кривых можно создать одним из двух способов:
4Задайте данные по кривой (кривым). Все эти данные будут сохранены в наборе CurveCollection-1.
5Щелкните по кнопке Дополнительные наборы.
6Появятся два гипотетических набора кривых (с именами CurveCollection-2
и CurveCollection-3), созданных на основе набора CurveCollection-1 для более легкого и тяжелого газов.
Значения из CurveCollection-2 и 3 используются только для оценочных расчетов. Для реальных расчетов эти параметры необходимо уточнить.
ИЛИ
5Задайте данные по кривой (кривым). Все эти данные будут сохранены в наборе CurveCollection-1.
6Щелкните по кнопке Добавить набор кривых.
7Повторить шаг 1 для создания новой кривой.
8Повторить шаги 2 и 3 для задания всех имеющихся данных.
9 - 20 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 - 21
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 |
(9.11) |
|
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 |
(9.12) |
|
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 - 22 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.
Значения скорости вращения вводятся в процентах от синхронной скорости двигателя, а значения крутящего момента – в процентах от крутящего момента полной нагрузки.
Характеристика обязательно должна содержать точку, соответствующую нулевой скорости вращения.
Максимальная скорость в таблице не должна превышать величину, указанную в поле Максимальная величина Х, где приводится отношение скорости полной нагрузки к синхронной скорости.
В процессе интегрирования на характеристике двигателя высвечивается текущая рабочая точка.