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离心压缩机叶轮冲蚀失效的可靠性研究
1
作者 朱汪友 侯磊 熊至宜 《石油机械》 北大核心 2025年第7期12-21,共10页
目前冲蚀行为对离心压缩机叶轮(以下简称叶轮)长期可靠性的影响缺乏系统性的分析。为此,将叶轮冲蚀失效与可靠性分析相结合,采用数值模拟、数据驱动和蒙特卡罗模拟相协同的方法,建立了基于冲蚀失效的叶轮结构可靠性计算模型,实现了叶轮... 目前冲蚀行为对离心压缩机叶轮(以下简称叶轮)长期可靠性的影响缺乏系统性的分析。为此,将叶轮冲蚀失效与可靠性分析相结合,采用数值模拟、数据驱动和蒙特卡罗模拟相协同的方法,建立了基于冲蚀失效的叶轮结构可靠性计算模型,实现了叶轮冲蚀结构可靠性定量计算。研究结果表明:叶轮在不同的转速条件下,冲蚀劣化速度最快的时间在第1~3年之间,在第2~3年过程中,叶轮冲蚀劣化速度较快,应当对叶轮转子进行裂纹无损检测;在叶轮运行1~6 a期间,低转速(5660 r/min)情况下冲蚀导致的失效率介于16.13%~84.35%,高转速(9960 r/min)下失效率介于83.91%~99.84%,压缩机叶轮应避免在长时间高转速情况下运行。研究结论可为油气站场压缩机设备的可靠性计算与维修决策制定提供参考。 展开更多
关键词 离心压缩机叶轮 冲蚀失效 蒙特卡罗模拟 可靠性模型 最大冲蚀率
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空间Z形管路液-固两相流冲蚀特性分析 被引量：12
2
作者 孙键琳 张忠义 +3 位作者 何彤 石岩 高培鑫 于涛 《液压与气动》 北大核心 2022年第4期34-43,共10页
空间Z形管路是油气开采过程典型的结构形式,在工程作业中受到高压高速液-固两相流的作用,容易导致管路系统产生冲蚀磨损失效。基于液-固两相流冲蚀磨损理论,选取合适的冲蚀磨损理论模型,讨论了流速、颗粒直径、质量流量、黏度以及重力... 空间Z形管路是油气开采过程典型的结构形式,在工程作业中受到高压高速液-固两相流的作用,容易导致管路系统产生冲蚀磨损失效。基于液-固两相流冲蚀磨损理论,选取合适的冲蚀磨损理论模型,讨论了流速、颗粒直径、质量流量、黏度以及重力等不同流体参数对管路系统弯头处的冲蚀磨损情况。结果表明:管路弯头处的冲蚀区域受内流场的影响存在明显差异,出口端弯头处的最大冲蚀率大于进口端弯管端。流速、颗粒直径、质量流量与整体管路最大冲蚀率呈正相关关系,黏度与整体管路最大冲蚀率呈负相关关系。分析了不同工况下空间Z形管路的冲蚀特性,获得了流体参数对管路冲蚀的影响规律,为工程实际复杂管路系统冲蚀磨损寿命预测提供技术参考。 展开更多
关键词 空间Z形管路 液-固两相流 冲蚀磨损 最大冲蚀率 寿命预测
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文丘里管冲刷腐蚀数值模拟 被引量：10
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作者 杨鸿麟 吴玉国 +1 位作者 蒋硕硕 刘萌 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期193-199,共7页
目的预防液固两相流冲刷腐蚀对管道内表面性能的影响,特别是在发生冲刷腐蚀可能性较大的变径管处。方法基于计算流体力学和流固耦合原理,通过CFD中流固耦合技术,利用标准k-?涡流进行数值分析与离散相模型(DPM)进行流场分析。探究冲蚀角... 目的预防液固两相流冲刷腐蚀对管道内表面性能的影响,特别是在发生冲刷腐蚀可能性较大的变径管处。方法基于计算流体力学和流固耦合原理,通过CFD中流固耦合技术,利用标准k-?涡流进行数值分析与离散相模型(DPM)进行流场分析。探究冲蚀角度、流体速度、固体颗粒粒径、颗粒质量流量对文丘里管冲刷腐蚀行为的影响规律,预测变径管处发生冲刷腐蚀行为的位置及严重程度。结果文丘里管收缩角度从10°增加至70°时,最大冲蚀率先增加到3.82?10^(-5 )kg/(m^2?s),而在45°降到最小,后再次增加至6.23?10^(-5 )kg/(m^2?s);入口流速从8 m/s增加至20 m/s时,最大冲蚀率从9.44?10^(-7 )kg/(m^2?s)增加到5.09?10^(-6 )kg/(m^2?s);冲刷固体颗粒粒径从6.25μm增加至300μm时,最大冲蚀率从8.32?10^(-7 )kg/(m^2?s)减小7.64?10^(-8 )kg/(m^2?s);质量流量从0.002 kg/s增加到0.008 kg/s时,最大冲蚀率从8.41?10^(-8 )kg/(m^2?s)增加到4.21?10^(-7 )kg/(m^2?s)。结论冲刷腐蚀行为随着冲蚀角度增大,先增强后减弱,再增强;随流速增大而显著增强;随着粒径增大而逐渐减弱;随着质量流量的增大而增强。在文丘里管的收缩段(节流区)最易发生冲刷腐蚀行为,且管道下半部冲刷腐蚀行为更严重。应采用收缩角为45°的文丘里管、控制流体速度、减少小粒径颗粒及降低质量流量,来抑制冲刷腐蚀行为。 展开更多
关键词 安全 颗粒 冲刷腐蚀 文丘里管 液固两相流 最大冲蚀率
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π型管的冲刷腐蚀数值模拟 被引量：11
4
作者 王彦骅 吴玉国 +1 位作者 张绍川 张婉莹 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期259-266,共8页
目的基于液固两相流体在管道流输的情况,研究π型管在不同影响因素作用下的冲刷腐蚀程度。方法目前对π型管的研究尚少,因此确定模型为π型管。针对输气管道中π型管冲蚀磨损失效的问题,运用Ansys fluent软件中的DPM模型和k-ε模型,针... 目的基于液固两相流体在管道流输的情况,研究π型管在不同影响因素作用下的冲刷腐蚀程度。方法目前对π型管的研究尚少,因此确定模型为π型管。针对输气管道中π型管冲蚀磨损失效的问题,运用Ansys fluent软件中的DPM模型和k-ε模型,针对通入气液两相流介质时,液体中颗粒冲击π型管壁面的问题开展数值模拟研究。运用控制变量(管道进口流速、颗粒质量流量、颗粒直径)的方法,观察不同参数对π型管磨损的影响情况。结果π型管存在A、B两处腐蚀。在一定范围内增加π型管的入口流速,整体最大冲蚀率也发生明显改变,且逐渐递增。在一定范围内增加π型管内固体颗粒粒径,整体最大冲蚀率也发生明显改变,且逐渐减少。在一定范围内增加π型管的质量流量,整体最大冲蚀率也发生明显改变,且逐渐递增。结论A处的腐蚀范围大于B处的腐蚀范围。整体的最大冲蚀率随着流速的增大而增大。速度越大,流体的曳力越强,对腐蚀程度造成的影响越大。整体的最大冲蚀率随着质量流量的增大而增大。速度增长与最大腐蚀率近似可以看成线性增长,存在正相关关系。改变几组不同粒径颗粒的质量流量,观察整体最大冲蚀率与质量流量近似成线性相关,存在正相关关系。整体的最大冲蚀率随着颗粒直径的减少而逐渐减弱。颗粒直径越小,流体所携带的颗粒能力越强,造成的腐蚀程度越强。通过对比分析不同参数腐蚀程度,从而预测出冲蚀最容易发生腐蚀的位置为A、B两个弯头处。 展开更多
关键词 型管 冲蚀磨损 数值模拟 液固两相流 最大冲蚀率
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钢铁厂通风除尘系统新型90°弯头减磨特性研究
5
作者 张华 乐文毅 +5 位作者 冯晓峰 谢冬明 李安桂 吴禹卓 陈添乐 刘明坤 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期127-135,共9页
钢铁厂通风除尘系统中90°弯头部位的长时间冲蚀磨损会导致管道失效,严重影响生产安全。为了解决这一问题,首先根据实验数据和CFD-DPM数值模拟方法验证了冲蚀模型计算的准确性;然后,为减少弯头磨损,提出一种适用于通风除尘系统的90&... 钢铁厂通风除尘系统中90°弯头部位的长时间冲蚀磨损会导致管道失效,严重影响生产安全。为了解决这一问题,首先根据实验数据和CFD-DPM数值模拟方法验证了冲蚀模型计算的准确性;然后,为减少弯头磨损,提出一种适用于通风除尘系统的90°优化弯头,并分析颗粒速度、颗粒粒径和颗粒质量流量对弯头冲蚀的影响。结果表明:优化弯头的最大冲蚀率随颗粒速度变化的增长率比普通弯头低,在各流速下优化弯头的最大冲蚀率最高可减少33%左右,然而随着颗粒速度的增加,优化弯头的优化效果逐渐减弱;优化弯头对于75μm粒径的颗粒最大冲蚀率可以减少34%左右,对其他粒径的颗粒最大冲蚀率可减少27%左右,表明优化弯头对不同粒径的冲蚀均具有良好的减磨效果,对小粒径冲蚀减磨效果更明显;颗粒质量流量为0.01~0.02 kg/s时,最大冲蚀率可以减少35%左右,随颗粒质量流量增大,优化效果逐渐减弱。研究结果可为钢铁厂通风除尘系统弯头耐磨优化设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 最大冲蚀率 通风除尘系统 优化弯头 冲蚀模型
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