AFT Fathom_在探究消防泵系统超压根源上的应用

CB&I Inc.
皮特曼, 新泽西,美国
铂金管道奖获得者 – 相关实验/现场数据

电厂内的消防泵系统在泵启动时会有超压情况, 实际运行中泵出口压力为200 psig (1379 kpa) ,而设计压力为175 psig (1207 kpa)。

Charles Williamson, P.E., CB&I高级工程师, 业主要求他探究压力出现波动的根源,并给出修改建议。 业主只能提供用于系统分析的设计信息和较少的系统数据。

“模拟方案, [AFT Fathom 和 XTS 延时分析模块] 能够基于现有条件进行评估.”

压力出现波动可能是由于泵启动时转速过高或安全阀响应不及时引起的。Williamson 推测这两种情况在一定程度上都发生了。然而, 当时有关这些参数的数据都没有收集。他就利用 AFT Fathom 和 XTS 模块重新计算该系统,以补足这些缺失的数据,然后用于分析。
为构建精准的物理模型,需要管道布置图,阀门阻力数据和泵的试验数据。通过对泵改变多个工作点进行现场试验,以校核整个系统。利用得到试验数据和设计数据, Williamson 确认模型的完整性和有效性(见 图 1).

Williamson 分别分析了泵转速和阀门调节对出口压力的影响,以及两种因素同时考虑时对出口压力的影响,从而得到初始的试验数据。

Williamson 认为,在泵启动初期泵转速对泵出口超压有影响,阀门的响应在这个事件的后期起主要作用。 在观察泵转速过程中, 发现最低速出现在第一个峰值后的7s时刻。7s平稳后, 第二个峰值出现在10s。他假设管道达到运行速度的时刻大约在10s。泵转速设定为从7s时刻开始增速,10s时达到100%转速,最后保持恒定转速。
Williamson 应用泵曲线模拟泵,从5s时追踪阀门瞬态行为。他发现阀门循环打开关闭两次,阀门立刻开始响应是不可能,如果压力达到设定点,阀门不会关闭。因此阀门第二次的打开行为是阀门的真实初始状态。阀门起初的响应大约在7s左右,此时泵已达到100%转速。当泵达到平稳转速时,阀门响应压力波动,打开直至整个模拟过程结束。很明显,阀门响应速度太慢了。

此场景下的结果见下图(见 图 2).
CB&I 是国际知名的能源公共基础设施服务公司. 拥有125年的发展历史,职工接近 42,000 人, CB&I 能够在安全保证和质量把控上提供完整可靠的解决方案.

通过使用创新性的方法和偏微分计算松弛技术, Williamson 重新创建了一个强大的模拟试验。当然这只是评估设备运行中的操作行为, 目的得出观察到的瞬态压力。这个瞬态评估能够重新获取那些得不到的试验数据。

图一

把这个分析结果提交业主后,业主就透漏说在安全阀上做了一些修改,这大大降低了阀门的响应时间。
据估计,最初设计为在3秒内打开的阀门需要长达10-20秒才能响应。该项目接下来的工作就是给安全阀设置更快速的响应时间。

图二

泵转速 (红色) 和 阀门位置 (绿色)在图的右侧以百分比的形式描述(虚线)。实际的出口压力(蓝色)与预测的压力相似在左侧以压力表示。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

− 1 = 7

This site is protected by wp-copyrightpro.com