往復(fù)式壓縮機節(jié)能優(yōu)化軟件開發(fā)及典型零部件有限元分析研究

【摘要】：往復(fù)式壓縮機是合成氨生產(chǎn)中的心臟設(shè)備,同時也是高能耗設(shè)備,占氨合成工段能耗的70%左右。本文從該類壓縮機的熱力計算和動力計算著手,開發(fā)節(jié)能優(yōu)化軟件,利用軟測量技術(shù),使合成氨生產(chǎn)中的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)更為直觀;以安徽金禾實業(yè)有限公司合成氨廠MH-92/320-A氮氫氣壓縮機運行現(xiàn)狀為例,單機耗電量可節(jié)約2.34%。同時還對往復(fù)式壓縮機典型零部件進行有限元分析,為這些零部件的設(shè)計、改造提供科學(xué)依據(jù),更能保證其安全運行。本文主要的研究內(nèi)容和成果如下: (1)針對中、小型合成氨企業(yè)壓縮車間現(xiàn)用的工藝流程和工藝參數(shù),確定往復(fù)式壓縮機熱力計算、動力計算分析中的目標(biāo)函數(shù)及設(shè)計變量,建立節(jié)能降耗的優(yōu)化計算模型;用C++Builder6.0軟件編制和開發(fā)了往復(fù)式壓縮機節(jié)能優(yōu)化分析程序。該程序能進行常規(guī)的熱力及動力計算,通過優(yōu)化模型的計算分析,得出節(jié)能降耗的最優(yōu)方案。采用SQL Server軟件設(shè)計數(shù)據(jù)庫,建立具有數(shù)據(jù)方案保存、導(dǎo)入、刪除、更名等功能的數(shù)據(jù)庫管理模塊,為優(yōu)化程序計算數(shù)據(jù)服務(wù)。 (2)由于目前往復(fù)式壓縮機實際運行中不能直接測得可以直觀反映節(jié)能效果的參數(shù),本文利用軟測量技術(shù),把技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)作為不可測主導(dǎo)變量,以常規(guī)儀表可顯示的合成氣體流量、壓縮機的電壓、電流等指標(biāo)作為可測輔助變量,確立兩者數(shù)學(xué)關(guān)系,建立供技術(shù)經(jīng)濟效益分析的軟測量模型,并在節(jié)能優(yōu)化軟件總平臺中開發(fā)出相應(yīng)模塊,使節(jié)能優(yōu)化后的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得以直接讀取。 (3)利用ANSYS有限元計算分析軟件對壓縮機典型的零部件氣缸和曲軸進行有限元分析,實現(xiàn)了對其結(jié)構(gòu)的整體和局部應(yīng)力強度計算。另外在節(jié)能優(yōu)化軟件總平臺中實現(xiàn)對ANSYS的直接調(diào)用,方便用戶進行有限元計算分析。 課題的研究是各有關(guān)學(xué)科知識的交叉應(yīng)用,據(jù)此,建立了知識融合和技術(shù)創(chuàng)新的總平臺,既可降低電耗,又能提高安全生產(chǎn)可靠性,將有實際的經(jīng)濟效益與社會意義。 【關(guān)鍵詞】：往復(fù)式壓縮機 節(jié)能降耗 優(yōu)化 有限元分析 軟測量技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH45
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 主要符號說明8-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 往復(fù)式壓縮機概述13-15
• 1.2.1 往復(fù)式壓縮機的工作原理14
• 1.2.2 往復(fù)式壓縮機研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本論文研究內(nèi)容及意義15-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容16
• 1.3.2 研究意義16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 第二章 往復(fù)式壓縮機節(jié)能優(yōu)化分析18-32
• 2.1 往復(fù)式壓縮機優(yōu)化分析概述18-21
• 2.1.1 目標(biāo)函數(shù)18
• 2.1.2 約束條件和可行域18-19
• 2.1.3 數(shù)學(xué)模型19
• 2.1.4 最優(yōu)化計算方法的分類及常用方法19-21
• 2.2 往復(fù)式壓縮機設(shè)計基礎(chǔ)21-28
• 2.2.1 總體設(shè)計21-22
• 2.2.2 壓縮機的工作過程22-23
• 2.2.3 熱力計算23-26
• 2.2.4 動力計算26-28
• 2.3 往復(fù)式壓縮機節(jié)能優(yōu)化分析28-31
• 2.3.1 一次優(yōu)化29
• 2.3.2 二次優(yōu)化29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 軟測量技術(shù)在壓縮機技術(shù)經(jīng)濟分析的應(yīng)用研究32-39
• 3.1 軟測量技術(shù)概述32-33
• 3.2 軟測量技術(shù)的內(nèi)容33-34
• 3.2.1 二次變量的選擇33-34
• 3.2.2 輸入數(shù)據(jù)的處理34
• 3.2.3 軟測量模型的建立34
• 3.2.4 軟測量模型的在線校正34
• 3.3 技術(shù)經(jīng)濟效益計算分析34-38
• 3.3.1 生產(chǎn)能力計算分析35
• 3.3.2 耗電量與經(jīng)濟效益計算分析35-37
• 3.3.3 等溫效率與機械效率的計算分析37
• 3.3.4.兩種方法校核計算與分析37-38
• 3.3.5 實際生產(chǎn)運行核算38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 往復(fù)式壓縮機節(jié)能優(yōu)化軟件的開發(fā)39-55
• 4.1 軟件工程簡述39
• 4.2 軟件需求分析39-41
• 4.2.1 主系統(tǒng)39-40
• 4.2.2 數(shù)據(jù)處理40-41
• 4.2.3 數(shù)據(jù)管理41
• 4.2.4 輔助功能41
• 4.3 操作系統(tǒng)平臺和開發(fā)工具41-42
• 4.3.1 操作系統(tǒng)平臺-Windows XP41
• 4.3.2 可視化開發(fā)工具C++ Builder6.041-42
• 4.3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具-MS SQL Server200042
• 4.4 程序結(jié)構(gòu)42-43
• 4.5 軟件設(shè)計43-52
• 4.5.1 程序主界面和菜單設(shè)計43-45
• 4.5.2 熱力計算模塊程序設(shè)計45-47
• 4.5.3 動力計算模塊程序設(shè)計47-50
• 4.5.4 技術(shù)經(jīng)濟效益分析程序設(shè)計50-51
• 4.5.5 節(jié)能優(yōu)化軟件系統(tǒng)對ANSYS的直接調(diào)用51-52
• 4.6 軟件實現(xiàn)52-54
• 4.6.1 Form(窗體)的使用52
• 4.6.2 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存取52-53
• 4.6.3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計53-54
• 4.7 本章小節(jié)54-55
• 第五章 工程應(yīng)用實例55-69
• 5.1 應(yīng)用實例來源55-56
• 5.2 熱力計算56-61
• 5.3 動力計算及優(yōu)化結(jié)果61-67
• 5.4 技術(shù)經(jīng)濟效益分析67-68
• 5.5 本章小節(jié)68-69
• 第六章 往復(fù)式壓縮機關(guān)鍵部件的有限元分析研究69-93
• 6.1 有限元分析簡介69-72
• 6.1.1 有限元分析69-70
• 6.1.2 ANSYS有限元分析軟件70-71
• 6.1.3 耦合場分析71-72
• 6.2 氣缸的有限元分析72-87
• 6.2.1 第Ⅰ級氣缸有限元分析72-78
• 6.2.2 第Ⅶ級氣缸有限元分析78-87
• 6.2.3 氣缸有限元分析結(jié)論87
• 6.3 曲軸的有限元分析87-92
• 6.3.1 有限元建模,網(wǎng)格劃分87
• 6.3.2 加載分析87-89
• 6.3.3 曲軸靜強度分析89-91
• 6.3.4 曲軸有限元分析結(jié)論91-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 第七章 總結(jié)與展望93-97
• 7.1 本文總結(jié)93-95
• 7.2 課題展望95-97
• 參考文獻97-101
• 致謝101-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參與導(dǎo)師項目102

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