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BOG压缩机不同启动方式热分析及缸盖螺栓预紧力分析压缩机不同启动方式热分析及缸盖螺栓预紧力分析

杜鑫;燕翌;李云

【摘要】Makinguseoffiniteelementanalysistoanalyzeandcomparethe

BOGcompressorsthreestartingprocesseswereimplementedfromthe

changeofcylindertemperaturefieldandtheboltpreloaddistribution.The

resultshowsthat,asforthepre-coolingstartingprocessat-160℃,the

cylindersmaximaltemperaturedifferenceandtheboltsmaximalpreload

unevennessstayat52℃and20.4％,respectively,andthisstartingprocess

isthemoststable;regardingto-40℃pre-admissionprocess,thecylinder

smaximaltemperaturedifferenceandtheboltsmaximalpreload

unevennessstayat67℃and25.4％,andthisstartingprocessisthemost

unstable.Thedirectstartingprocessstaysbetweenthem.%采用有限元分析

方法从气缸温度场变化与螺栓预紧力两方面对BOG压缩机的3种启动方式进行分

析比较.分析得出-160℃预冷启动过程的气缸最大温差和最大螺栓预紧力不均匀度

分别为52℃和20.4％,因此该启动过程最为平稳;而-40℃预进气启动过程的两个指

标分别是67℃和25.4％,启动过程最不平稳;直接启动介于二者之间.

【期刊名称】《化工机械》

【年(卷),期】2017(044)006

【总页数】6页(P649-654)

【关键词】BOG压缩机;启动方式;气缸温度场;螺栓预紧力

【作者】杜鑫;燕翌;李云

【作者单位】西安交通大学化学工程与技术学院;西安交通大学化学工程与技术学

院;西安交通大学化学工程与技术学院

【正文语种】中文

【中图分类】TQ051.21

LNG用BOG压缩机进气温度一般在-160～-120℃，气缸由进气端至排气端在稳

定工况下将会形成高达数十摄氏度的温度梯度。气缸各部位将产生严重的热变形，

对压缩机的安全运行造成一定的影响，因此对BOG压缩机的启动方式和启动过程

中气缸部位的热学力学研究是极其必要的。目前BOG压缩机主要存在两种启动工

况：一种是常温直接启动，在常温下压缩机即开始启动进行气体压缩；另一种是预

冷启动，启动过程中只通入低温气体，进排气阀处在强制开启状态，压缩机零负载

运转，待缸内温度稳定后再带载运行。

现有一种新的启动方式，即-40℃预进气启动方式，该方案是先给压缩机通入-40℃

低温气体进行压缩，待气缸温度稳定后再通入-160℃气体压缩。笔者将评估这种

新的启动方式对压缩机启动过程平稳性的影响。

现有文献对BOG压缩机启动过程中的瞬态和稳态温度场、缸盖螺栓连接件的静态

力学特性进行了一定研究[1～4]。然而，BOG压缩机常温下启动至超低温工作温

度的过程中，气缸缸盖均会经历剧烈的温度变化，在启动过程中缸盖螺纹连接件的

瞬态力学特性尚未得到关注。因此，本研究主要分为两部分，第1部分主要利用

有限元方法进行温度场模拟，在前人分析的基础上，改善气缸温度场模拟边界条件

设置，比较BOG压缩机在各种启动方式下气缸温度场的特点；第2部分将温度场

分析结果加载至瞬态应力分析，研究缸盖螺纹连接件在不同启动方式中的应力特性。

1模型简介与网格划分

图1中主体为BOG压缩机气缸，上端为进气管接管法兰和进气阀阀孔，下端为排

气管接管法兰和排气阀阀孔。气缸轴向背侧与活塞杆、中体隔热腔连接，正侧由一

块缸盖密封，沿缸盖轴向均匀布置12个M36