一種旋風分離器的設計方法和系統的製作方法
2023-12-04 01:16:56 1
一種旋風分離器的設計方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋風分離器的設計系統和方法，所述系統包括用於預存生成旋風分離器的數學模型的控制存儲模塊、用於存儲用戶輸入的設計旋風分離器的參數的參數存儲模塊、用於根據參數利用預存的旋風分離器的數學模型確定旋風分離器的單管數量的單管數量模塊、用於根據單管數量設計單管的分布結構的布局結構模塊和用於生成旋風分離器的CAD布管圖的CAD生成模塊。本發明通過利用計算機通過用戶輸入的設計旋風分離器的參數，通過計算公式，自動的生成數學模型，並輸出旋風分離器的CAD布管圖，本發明不需要設計員具有分離器製造的專業知識，利用本發明輸入參數就可以控制輸出CAD布管圖，顯著降低旋風分離器設計時間和工作量。
【專利說明】一種旋風分離器的設計方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種旋風分離器的設計方法和系統。
【背景技術】
[0002]在進行旋風分離器設計時，現有的設計方法是通過重複一系列過程來確定最優設計參數，這些過程包括:收集、分析處理初始工藝參數；計算出工況下的實際工藝參數；設計旋風單管分布結構；設計計算旋風分離器結構尺寸；估算分離器壓降；估算分離器的分離顆粒效率；計算分離器壁厚、強度校核；所有這些計算均由設計員手算完成。
[0003]這種方法工作量大、調整時間長、設計周期長、計算精度不高、容易出現偏差、成本高等問題，同時，這種方法常規上需要設計員具有深厚的專業知識背景，豐富的設計經驗進行經驗推測設計，並非人人都能使用這種方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的，就是克服現有技術的不足，提供一種旋風分離器的設計方法和系統，該技術通過計算機輸入設計參數通過計算公式，自動的生成數學模型，並輸出旋風分離器的CAD布管圖，這種方法和系統不需要設計員具有深厚的流體力學、分離器建模、分離器製造的專業知識，即使不熟悉旋風分離器的設計員也可以利用該模型容易的調整設計輸入來控制設計輸出的控制製造參數，並且可以顯著降低旋風分離器設計時間和工作量。
[0005]為了達到上述目的，採用如下技術方案:
[0006]一種旋風分離器的設計系統，包括:
[0007]控制存儲模塊，其用於預存生成旋風分離器的數學模型；
[0008]參數存儲模塊，其用於存儲用戶輸入的設計旋風分離器的參數；
[0009]單管數量模塊，其用於根據參數利用預存的旋風分離器的數學模型確定旋風分離器的單管數量；
[0010]布局結構模塊，其用於根據單管數量設計單管的分布結構；
[0011]CAD生成模塊，其用於生成旋風分離器的CAD布管圖。
[0012]進一步地,所述參數存儲模塊存儲的參數包括自定義參數和額定參數,所述自定義參數包括設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量和介質標況下密度，所述額定參數包括製作單管的材料需用應力和材料屈服強度；所述單管數量模塊還用於根據設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量、介質標況下密度，利用配套的公式計算出分離器的實際處理量、壁厚和單管總壓降。
[0013]進一步地，還包括校驗模塊，其用於根據壁厚和材料計算水壓試驗下旋風分離器的環向應力，並判斷其是否在預設的閾值範圍內。
[0014]進一步地，所述布局結構模塊根據單管數量，將單管排列在以旋風分離器的中心軸為軸心形成的一個以上同心圓上，所述靠近中心軸的單管靜壓比遠離中心軸的靜壓高，旋風分離器以中心軸為圓心軸劃分為4等份，各等份範圍內的單管靜壓和相等。[0015]進一步地，所述單管包括左旋單管和右旋單管，在每一同心圓上的左旋單管和右旋單管依次交替排列；在同一時針順序方向，左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列或左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列；在一同心圓上左旋單管與其相鄰同心圓上直線距離最小的為右旋單管。
[0016]一種旋風分離器的設計方法，包括以下步驟:
[0017]步驟一:存儲用戶輸入的設計旋風分離器的參數；
[0018]步驟二:根據參數利用預存的旋風分離器的數學模型確定旋風分離器的單管數量;
[0019]步驟三:根據單管數量設計單管的分布結構；
[0020]步驟四:生成旋風分離器的CAD布管圖。
[0021]進一步地，所述步驟四之後還包括以下步驟:根據壁厚和材料計算水壓試驗下旋風分離器的環向應力，並判斷其是否在預設的閾值範圍內，若是，則該旋風分離器通過安全校核，若否，則該旋風分離器的安全校核失敗，提示用戶。
[0022]進一步地，所述步驟二包括根據設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量、介質標況下密度，利用配套的公式計算出分離器的實際處理量、壁厚和單管總壓降，並確定所需單管數。
[0023]進一步地，所述步驟三包括將單管排列在以旋風分離器的中心軸為軸心形成的一個以上同心圓上，靠近中心軸的單管靜壓比遠離中心軸的靜壓高，且旋風分離器以中心軸為圓心軸劃分為4等份，各等份範圍內的單管靜壓和相等。
[0024]進一步地，所述單管包括左旋單管和右旋單管，在每一同心圓上的左旋單管和右旋單管依次交替排列；在同一時針順序方向，左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列或左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列；在一同心圓上左旋單管與其相鄰同心圓上直線距離最小的為右旋單管。
[0025]與現有技術相比，本發明的有益效果在於:
[0026]本發明虛擬地生成包括用戶在實際生產製造中使用的計算方法和數學公式的組合的數學模型，通過執行模型計算，得到接近最優的單臺額定處理量、單管額定處理量、旋風管數量、旋風管布置圖和壓降值，從而可以在無需任何高深專業知識的情況下，自動生成數學模型，另外可以利用本發明調整設計輸入來控制設計輸出的控制製造參數，很容易設計多管式旋風分離器。
[0027]本發明不需要設計員具有深厚的流體力學、分離器建模、分離器製造的專業知識，即使不熟悉旋風分離器的設計員也可以利用該模型容易的調整設計輸入來控制設計輸出的控制製造參數，並且可以顯著降低旋風分離器設計時間和工作量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明所述旋風分離器的設計系統的結構示意圖；
[0029]圖2是本發明所述旋風分離器單管的布局結構示意圖；
[0030]圖3是本發明所述旋風分離器的第二實施例的結構示意圖；[0031]圖4是本發明所述旋風分離器的設計方法的步驟流程圖；
[0032]圖5是本發明所述步驟S50的步驟流程圖。
[0033]圖示:1 一參數存儲模塊；2—控制存儲模塊；3—單管數量模塊；4一布局結構模塊；
[0034]5—CAD生成模塊；6—安全校驗模塊。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合附圖以及具體實施方法來詳細說明本發明，在本發明的示意性實施及說明用來解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
[0036]請參閱圖1，其為本發明所述一種旋風分離器的設計系統，包括控制存儲模塊2、參數存儲模塊1、單管數量模塊3、布局結構模塊4和CAD生成模塊5。
[0037]所述參數存儲模塊I用於存儲用戶輸入的設計旋風分離器的參數。所述參數存儲模塊I存儲的參數包括自定義參數和額定參數，所述自定義參數包括設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量和介質標況下密度，所述額定參數包括製作單管的材料需用應力和材料屈服強度。除了上述的參數外，還包括所有設計所需要的參數，在此不--列出。
[0038]所述控制存儲模塊2用於預存生成旋風分離器的數學模型。通過一系列的計算公式、條件參數等構成了本發明的旋風分離器的數學模型。 [0039]所述單管數量模塊3用於根據用戶輸入的設計旋風分離器的參數，利用預存的旋風分離器的數學模型確定旋風分離器的單管數量。所述單管數量模塊3還用於根據設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量和介質標況下密度，利用配套的公式計算出分離器的實際處理量、壁厚和單管總壓降。
[0040]通過參數存儲模塊I存儲的參數，旋風分離器的實際處理量計算公式為:
η _ η 273+ ^1 P0
[0041]01 -β0χ273 + ^ X-
[0042]其中=Qtl—分離器在標準工況下的處理量，單位m3/h Atl—標準工況下的溫度；
[0043]P。一標準工況下的絕對壓力，單位MPa山一額定工況下的溫度；
[0044]P1—額定工況下的絕對壓力，單位MPa ;z—額定工況下天然氣的壓縮因子，0.825。
[0045]單管數量計算公式為:
Q1
[0046]η ——
q
[0047]其中=Q1—分離器的實際處理量，單位m3/h ;q—單管額定處理量，單位m3/h ；
[0048]η—單管數量。
[0049]單管的壓降計算公式:
[0050]AP1 =-ξιρν2
[0051]式中:ξ -PSC-100型導葉式旋風管的阻力特性參數；
[0052]P 一額定工況下天然氣的密度,單位kg/m3 ；v一旋風管的表觀截面氣速,單位m/s。
【權利要求】
1.一種旋風分離器的設計系統，其特徵在於，包括: 控制存儲模塊，其用於預存生成旋風分離器的數學模型； 參數存儲模塊，其用於存儲用戶輸入的設計旋風分離器的參數； 單管數量模塊，其用於根據參數利用預存的旋風分離器的數學模型確定旋風分離器的單管數量； 布局結構模塊，其用於根據單管數量設計單管的分布結構； CAD生成模塊，其用於生成旋風分離器的CAD布管圖。
2.根據權利要求1所述的旋風分離器的設計系統，其特徵在於:所述參數存儲模塊存儲的參數包括自定義參數和額定參數，所述自定義參數包括設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量和介質標況下密度，所述額定參數包括製作單管的材料需用應力和材料屈服強度；所述單管數量模塊還用於根據設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量、介質標況下密度，利用配套的公式計算出分離器的實際處理量、壁厚和單管總壓降。
3.根據權利要求2所述的旋風分離器的設計系統，其特徵在於:還包括校驗模塊，其用於根據壁厚和材料計算水壓試驗下旋風分離器的環向應力，並判斷其是否在預設的閾值範圍內。
4.根據權利要求 1或3所述的旋風分離器的設計系統，其特徵在於:所述布局結構模塊根據單管數量，將單管排列在以旋風分離器的中心軸為軸心形成的一個以上同心圓上，所述靠近中心軸的單管靜壓比遠離中心軸的靜壓高，旋風分離器以中心軸為圓心軸劃分為4等份，各等份範圍內的單管靜壓和相等。
5.根據權利要求4所述的旋風分離器的設計系統，其特徵在於:所述單管包括左旋單管和右旋單管，在每一同心圓上的左旋單管和右旋單管依次交替排列；在同一時針順序方向，左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列或左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列；在一同心圓上左旋單管與其相鄰同心圓上直線距離最小的為右旋單管。
6.一種旋風分離器的設計方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一:存儲用戶輸入的設計旋風分離器的參數； 步驟二:根據參數利用預存的旋風分離器的數學模型確定旋風分離器的單管數量； 步驟三:根據單管數量設計單管的分布結構； 步驟四:生成旋風分離器的CAD布管圖。
7.根據權利要求6所述的旋風分離器的設計方法，其特徵在於，所述步驟四之後還包括以下步驟:根據壁厚和材料計算水壓試驗下旋風分離器的環向應力，並判斷其是否在預設的閾值範圍內，若是，則該旋風分離器通過安全校核，若否，則該旋風分離器的安全校核失敗，提示用戶。
8.根據權利要求6所述的旋風分離器的設計方法，其特徵在於:所述步驟二包括根據設計溫度、設計壓力、操作溫度、操作壓力、單臺額定處理量、介質標況下密度，利用配套的公式計算出分離器的實際處理量、壁厚和單管總壓降，並確定所需單管數。
9.根據權利要求6所述的旋風分離器的設計方法，其特徵在於，所述步驟三包括將單管排列在以旋風分離器的中心軸為軸心形成的一個以上同心圓上，靠近中心軸的單管靜壓比遠離中心軸的靜壓高，且旋風分離器以中心軸為圓心軸劃分為4等份，各等份範圍內的單管靜壓和相等。
10.根據權利要求9所述的旋風分離器的設計方法，其特徵在於:所述單管包括左旋單管和右旋單管，在每一同心圓上的左旋單管和右旋單管依次交替排列；在同一時針順序方向，左旋單管按照其靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列或左旋單管按照其 靜壓升序排列，右旋單管按照其靜壓降序與左旋單管交替排列；在一同心圓上左旋單管與其相鄰同心圓上直線距離最小的為右旋單管。
【文檔編號】G06F17/50GK104008215SQ201310055452
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月21日 優先權日:2013年2月21日
【發明者】王英, 孫旭, 文鳳嬌, 黃巖, 梁桂涓, 高安泰, 邱中平, 吳成平, 李紅, 李成志, 宋慧君, 廖川, 苟志勇, 任偉琳 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發展股份有限公司, 湛江南海西部石油合眾近海建設有限公司