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基于HYSYS的往复式天然气压缩机橇数字孪生系统

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石油机械 2024年第5期52卷 53-62页

作者：曹颜玉李想张笑影孟繁城张行海洋石油工程股份有限公司特种设备分公司中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国石油大学(北京)高端油气装备智能设计与制造研究中心

针对海上平台电驱往复式天然气压缩机橇工艺机理分析映射难、运行监测不够全面、智能化运维水平较低等问题,创建了一套基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统。设计了数字孪生系统驱动方法,为HYSYS机理模型的输入参数采集和计算结果映射... 详细信息

针对海上平台电驱往复式天然气压缩机橇工艺机理分析映射难、运行监测不够全面、智能化运维水平较低等问题,创建了一套基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统。设计了数字孪生系统驱动方法,为HYSYS机理模型的输入参数采集和计算结果映射,以及系统的数据循环传输和功能执行提供理论基础。针对整体建模较为复杂的整橇天然气2级压缩流程进行了简化,并以此为基础进行了HYSYS软件仿真模型构建,将HYSYS模型冷却水流量的仿真计算结果与设备设计性能参数进行分析对比,验证了模型的映射性能。基于MySQL数据库和MATLAB编程构建了HYSYS与数据库的通信接口。搭建了数字孪生系统可视化软件操作平台,配套了硬件系统并进行了功能验证和有效性、实时性测试。研究结果表明:基于HYSYS机理模型的整橇数字孪生系统可实时有效地实现天然气2级压缩流程较为全面的状态参数计算、在线监测和工艺机理分析映射。

关键词：海上平台电驱往复式天然气压缩机橇数字孪生 HYSYS机理模型智能化运维

超临界CO_(2)与PAG润滑油互溶性的分子动力学模拟

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石油学报（石油加工） 2024年第5期40卷 1353-1363页

作者：杨风允陈锋刘俊曹颜玉张晓敏贾津耀姬忠礼吴小林中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249 油气生产安全与应急技术重点实验室北京102249 中海油研究总院有限责任公司北京100028 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249 海洋石油工程股份有限公司天津300461

选取超临界CO_(2)和聚乙二醇合成油(PAG润滑油)作为研究对象,采用分子动力学模拟方法,考察超临界CO_(2)体系、PAG润滑油体系及二者混合体系在不同温度、压力、CO_(2)含量、PAG润滑油含量等条件下CO_(2)和PAG润滑油的互溶性变化规律。结... 详细信息

选取超临界CO_(2)和聚乙二醇合成油(PAG润滑油)作为研究对象,采用分子动力学模拟方法,考察超临界CO_(2)体系、PAG润滑油体系及二者混合体系在不同温度、压力、CO_(2)含量、PAG润滑油含量等条件下CO_(2)和PAG润滑油的互溶性变化规律。结果表明:对于CO_(2)摩尔分数100%、PAG润滑油质量分数22.23%的混合体系,在压力为10 MPa、温度由313.15 K升至353.15 K时,混合体系的溶解度参数差值增大80.5%,分子间结合能减小13.8%,CO_(2)和PAG润滑油互溶性减弱;在温度为393.15 K、压力由10 MPa升至50 MPa时,混合体系溶解度参数差值减小55.7%,分子间结合能增大19.1%,CO_(2)和PAG润滑油互溶性增强;混合体系中CO_(2)摩尔分数由25%升高至100%时,体系密度和溶解度参数均增大,CO_(2)溶解性能提高,此时溶解度参数差值降低了52.9%,CO_(2)和PAG润滑油互溶性增强。当混合体系中PAG润滑油的质量分数增加至60%以上时,CO_(2)和PAG润滑油的互溶性主要与润滑油含量有关。CO_(2)和润滑油互溶性变化规律的研究结果为海上高压超临界CO_(2)压缩机的研发和应用提供理论支撑。

关键词：超临界CO_(2) 润滑油分子动力学模拟溶解度参数互溶性周期性盒子

海洋撬装往复式压缩机数字孪生框架及可视系统设计

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化工设备与管道 2024年第5期61卷 62-71页

作者：曹颜玉胡子涛侯春来张晓敏王文明海洋石油工程股份有限公司特种设备分公司天津300450 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249

由于海洋撬装往复式压缩机的实时监测不全面、智能化运维水平低,为提升海洋撬装压缩机的作业安全性,创建了往复式压缩机数字孪生系统。设计了海洋撬装往复式压缩机数字孪生系统五维模型框架,包括压缩机物理实体、虚拟实体、虚实数据交... 详细信息

由于海洋撬装往复式压缩机的实时监测不全面、智能化运维水平低,为提升海洋撬装压缩机的作业安全性,创建了往复式压缩机数字孪生系统。设计了海洋撬装往复式压缩机数字孪生系统五维模型框架,包括压缩机物理实体、虚拟实体、虚实数据交互、数据分析和作业逻辑预测。通过3D MAX构建三维模型,建立Unity 3D虚拟场景,构建数字孪生虚拟实体,利用虚拟现实技术提升交互性;通过MODBUS协议等采集PLC可编程控制器的实时数据和历史数据,实现对压缩机作业的监测;采用PID控制逻辑对作业逻辑进行分析预测,预知压缩机的故障状态。通过应用案例论证了海洋撬装往复式压缩机数字孪生系统的可行性。较于传统的作业方式,数字孪生系统的应用能够显著提高海洋撬装压缩机的智能运维水平和工作效率,降低操作风险,并减少设备损坏和事故发生的概率。

关键词： Unity 3D 数字孪生虚拟现实海洋撬装压缩机五维模型

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二氧化碳物性计算方法研究

仪器仪表标准化与计量 2024年第3期 20-23页

作者：贾津耀陈锋刘俊杨风允曹颜玉张晓敏姬忠礼中海油研究总院有限责任公司北京市100028 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京市102249 海洋石油工程股份有限公司天津市300461

针对目前二氧化碳在各领域中的重要性,本文分析了PR方程计算二氧化碳物性的基本原理,利用基于PR方程的商业软件(REFPROP与Aspen Plus)对二氧化碳混合物性质进行了计算分析。通过计算结果对比,验证了不同软件在具体工况条件下物性计算结... 详细信息

针对目前二氧化碳在各领域中的重要性,本文分析了PR方程计算二氧化碳物性的基本原理,利用基于PR方程的商业软件(REFPROP与Aspen Plus)对二氧化碳混合物性质进行了计算分析。通过计算结果对比,验证了不同软件在具体工况条件下物性计算结果的准确性及可靠性。当面对复杂多变的现场压缩机工况条件时,根据实际的物性参数预测,有助于保护压缩机本体及配套管路中的仪器仪表,保障设备安全运行。

关键词：二氧化碳物性 PR方程 REFPROP Aspen Plus

四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中力学性能对比分析

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仪器仪表标准化与计量 2024年第2期 32-35页

作者：贾津耀陈锋王志华曹颜玉张晓敏杨风允姬忠礼中海油研究总院有限责任公司北京市100028 中国石油大学(北京) 北京市102249 海洋石油工程股份有限公司天津市300461

往复式压缩机在运行过程中的振动可能会导致仪器仪表损坏,研究振动问题对于仪器仪表保护具有重要意义。本文研究了四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中的力学性能,采用SOLIDWORKS软件建立模型,利用ANSYS软件对四拐与六拐曲轴进行静力学与模... 详细信息

往复式压缩机在运行过程中的振动可能会导致仪器仪表损坏,研究振动问题对于仪器仪表保护具有重要意义。本文研究了四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中的力学性能,采用SOLIDWORKS软件建立模型,利用ANSYS软件对四拐与六拐曲轴进行静力学与模态分析,探究了四拐与六拐结构对曲轴等效应力、变形量、固有频率与振型的影响。结果表明,六拐曲轴相对四拐曲轴等效应力分布更均匀,两种曲拐在轴颈与曲柄连接处以及曲柄两端均容易发生破坏。六拐曲轴在低速运行下易发生共振;而四拐曲轴由于固有频率较大、低阶振型扭转变形较小,因此抗振动性能更佳。研究结果可为四拐与六拐曲轴的选型设计提供指导。

关键词：往复式压缩机模态分析静力学曲轴

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滑动轴承—转子系统油膜失稳分析

滑动轴承—转子系统油膜失稳分析

作者：曹颜玉天津大学

学位级别：硕士

大型旋转机械是现代工业社会的关键设备之一,在影响转子轴承系统稳定性的多种非线性激励因素当中,非线性油膜力对转子轴系稳定性的影响尤为突出。事实表明,大型旋转机械重大事故发生的多半原因是由于低频振动失稳引起的,因此研究在非线... 详细信息

大型旋转机械是现代工业社会的关键设备之一,在影响转子轴承系统稳定性的多种非线性激励因素当中,非线性油膜力对转子轴系稳定性的影响尤为突出。事实表明,大型旋转机械重大事故发生的多半原因是由于低频振动失稳引起的,因此研究在非线性油膜力作用下转子轴承系统的低频失稳机理是转子动力学研究中的重要课题之一。在实际工程当中,大型转子轴承系统均是多跨柔性转子系统,因此单单研究单跨转子系统必然不能够揭示机组大系统当中所特有的一些非线性现象。目前,对转子轴承系统稳定性的研究多限于单跨Jeffcott转子,而对转子轴系非线性动力学的研究较少。本文应用非线性动力学的基本理论和方法,研究了单跨刚性Jeffcott转子、单跨柔性6DOF转子轴承系统以及两跨三支撑轴系在非线性油膜力作用下的运动稳定性问题,论文的工作主要分以下几个方面:1.对非线性转子动力学研究现状进行综述;2.建立刚性Jeffcott转子动力学模型,应用广义平均法求解自治系统、非自治系统平均方程,画出了系统的Hopf分岔图;3.对单跨转子模型进行数值计算,研究了系统油膜涡动和低频失稳情况,得到了系统在不同参数下的时间历程图、相图、poincare映射图、频谱图等特征图形。结果表明:无量纲质量偏心比对系统的动力学运动特性具有影响,同时发现了刚性转子的两种突发失稳现象;4.建立了单跨柔性6DOF转子模型,讨论转子系统的全局运动性态,并将得到的结论与刚性Jeffcott转子相应结论进行了比较;5.建立两跨三支撑柔性转子轴系模型,研究轴系在无量纲质量偏心比、润滑油动力粘度、长径比和圆盘在转轴上的位置四个参数取不同值时,系统失稳转速的变化,轴承失稳后,故障如何向其它方向传递等问题,并将结论与单跨柔性转子系统相应结论进行比较。本文从单跨刚性转子、单跨柔性转子以及两跨柔性转子三方面对转子轴承系统的运动稳定性进行了较为全面的探讨,揭示了一些非线性转子动力学规律,为汽轮机转子失稳的诊断和控制提供了一定的依据。

关键词：转子轴系非线性油膜力油膜涡动突发失稳 Hopf分岔

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新型立柱储油式半潜平台水动力特性频域分析

船舶力学 2023年第2期27卷 208-217页

作者：陶路舒赵波曹颜玉李云高秀峰西安交通大学西安710049 海洋石油工程股份有限公司特种设备分公司天津300451

近年来,海上油气工业的远海化与超深水化对半潜平台的响应性能与储送油能力提出了新的考验。为适应更高的工作要求,我国设计生产了世界上首座具有凝析油储存和动力定位穿梭油轮外输功能的立柱储油式半潜生产平台,其运行时储油量的大幅... 详细信息

近年来,海上油气工业的远海化与超深水化对半潜平台的响应性能与储送油能力提出了新的考验。为适应更高的工作要求,我国设计生产了世界上首座具有凝析油储存和动力定位穿梭油轮外输功能的立柱储油式半潜生产平台,其运行时储油量的大幅度变化会对平台水动力特性产生影响。本文建立了考虑储油量变化的储油式半潜平台水动力模型并对其进行了频域水动力分析。结果表明:储油量越大,垂荡与横摇一阶波浪力越小,横荡一阶波浪力越大;横摇与垂荡方向的辐射效应受储油量影响大,辐射阻尼随储油量增多而减小,满载状态下最多分别减小22%与42%,附加质量变化规律类似;垂荡RAOs随储油量的增多而减小,最大差值约1 m/m,横摇RAOs在储油量6000 t时达到最大值1.45°/m;储油量变化使垂荡和横摇方向的自然频率发生偏移。

关键词：半潜平台立柱储油频域分析自然频率偏移

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换热器管程破裂工况下安全阀泄放量计算

石油化工设计 2015年第2期32卷 10-12,5页

作者：曹颜玉海洋石油工程股份有限公司特种设备公司天津300452

管程破裂是换热器压力泄放阀设计中最常见的一种超压工况。ASME相关换热器规范[1]中明确要求换热器需要配置足够泄放能力的泄压装置以避免超压导致的换热器内部损坏情况的发生,但并没有提供如何进行泄压装置的选型以及管程破裂工况下泄... 详细信息

管程破裂是换热器压力泄放阀设计中最常见的一种超压工况。ASME相关换热器规范[1]中明确要求换热器需要配置足够泄放能力的泄压装置以避免超压导致的换热器内部损坏情况的发生,但并没有提供如何进行泄压装置的选型以及管程破裂工况下泄放量的计算方法。API RP 520 Part I[2]以及API RP 521[3]虽然提供了一些对于换热器管程破裂工况下PRV设计的指导方针,但这些方针太过于宏观而不能进行详细的计算或用于换热器超压泄放分析计算中。介绍了一种换热器管程破裂工况下安全阀泄放量的计算方法,解决了换热器低压侧安全阀的设计问题。

关键词：换热器管程破裂安全阀泄放量

大型常压容器的有限元分析与设计——ANSYS在工程中的应用

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中国造船 2008年第A2期49卷 280-283页

作者：曹颜玉赵福海焦国林海洋石油工程股份有限公司天津塘沽300451

对海洋平台上大型方罐容器进行力学分析，在一定的强度准则下通过ANSYS软件得到容器的变形与应力云图，再经过加强——计算——加强反复论证和改善罐体的结构设计，最终得到最佳方案，并总结出一系列大型方罐容器的设计方法。

关键词：大型常压容器有限元方法弹性力学结构力学