Programm zur Berechnung der Magnitude von Wasserschlag-Effekten und deren Beseitigung
AFT Impulse ist ein Programm für die Berechnung von Transienten und Druckstößen in Rohrleitungsnetzen jeglicher Größe und Komplexität (offene und geschlossene Systeme, komplexe Leitungsnetze und Rohrschleifen). Das Programm AFT Impulse ist die erste Konstruktionssoftware für die Berechnung und Simulation von Instationaritäten in hydraulischen Systemen mit absetzbaren und nicht-absetzbaren Schwebstoffen in Schlämmen, Abwässern usw.
AFT Impulse berechnet das dynamische Verhalten der Fluide unter Berücksichtigung der stofflichen Eigenschaften, der Betriebsbedingungen und Arbeitsweise der definierten Anlage. Die mit AFT Impulse erstellten Modelle können vereinfacht werden, um in der Anfangsphase des Projekts schnell wichtige Schlussfolgerungen zu treffen, oder präzise sämtliche Details des Leitungsnetzes darzustellen.
Das PFA-Modul für AFT Impulse hilft dem Planer bei der Erkennung von Schwingungen im Leitungsnetz und der Vermeidung der dadurch entstehenden Probleme; insbesondere beim Einsatz von Kolben- und anderen Verdrängerpumpen.
AFT Impulse ermöglicht Konstrukteuren eine erhebliche Steigerung ihrer Produktivität und erhöht die Anlagensicherheit. AFT Impulse ist international erprobt, bewährt und anerkannt. Die Software wurde bereits bei einer Vielzahl von Projekten weltweit erfolgreich eingesetzt. Ein globales Kundennetz ist vorhanden.
Vorteile
Eigenschaften
Lernen Sie die Arbeit mit AFT Impulse kennen.
Einfach ein AFT-Fathom-Modell öffnen oder mit AFT Impulse den stationären Zustand der Anlage analysieren.
AFT Impulse verfügt über eine intuitive graphische Benutzeroberfläche. Zur Erstellung eines Modells müssen nur die Bauteile der Anlage durch Drag & Drop zusammengestellt werden.
Das Programm gibt für jedes Bauteil die Mindestparameter an und erleichtert damit dessen rasche Definition.
AFT Impulse berücksichtigt bei den hydraulischen Berechnungen die variablen bzw. konstanten thermophysikalischen Eigenschaften des geförderten Mediums, wobei verschiedenste Arten von Medien und Mischungen sowie deren Temperaturabhängigkeit definiert werden können. Im Gegensatz zu AFT Fathom kann jedoch der Wärmeaustausch bei den Berechnungen mit AFT Impulse nicht berücksichtigt werden.
Für die in stationären Bedingungen errechneten Ergebnisse gibt es verschiedene Darstellungsformen, die benutzerspezifisch angepasst werden können.
Alle Daten, Ergebnisse, Grafiken und Diagramme können in MS-Office importiert werden.
Nach Analyse der stationären Bedingungen kann der Benutzer Ereignisse wie Pumpenanlauf oder -stopp, Ventilöffnung oder -schließung definieren, die Instationaritäten auslösen.
Die Auswirkungen der Instationarität können als Tabelle, als Hüllkurve mit Höchst- und Mindestdrücken, Druckänderungen im Zeitverlauf oder direkt als Werte im Anlagenschema ausgegeben werden. Dabei können die Drücke oder alle sonstigen vom Programm errechneten Werte angezeigt werden.
Für die Errichtung seines Anlagenmodells durch AFT Impulse stehen dem Anwender eine ganze Reihe von Aggregaten und Armaturen zur Verfügung.
Dabei besteht keine Mengenbeschränkung für die Bauteile, die mit AFT Impulse berechnet werden können.
Verzweigungen mit bis zu 25 Leitungen pro Knoten ohne Beschränkung der Knotenanzahl.
Definition von zeitlich variablen Randbedingungen für Druck und Durchfluss.
Es können alle Arten von Pumpen mit Eingabe der Kennlinie definiert (Kreisel-, Schrauben-, Zahnradpumpen usw.), ein konstanter Massen- oder Volumendurchflusswert eingegeben werden. Zudem ist die Möglichkeit der Viskositätskorrektur nach der ANSI/HI-Methode vorgesehen.
Pumpen:
- Mit variabler Drehzahl
- Trägheitseffekte der Pumpe
- Bildet jede Art von Pumpen nach
- Viskositätskorrekturen
- Parallel- bzw. Reihenschaltung der Pumpen
Alle Arten von Ventilen wie Steuerventile, Sicherheitsventile, Absperrschieber, Flachschieber, Rückschlagventile usw.
Übliche Armaturen und Druckstoßsicherungen wie Windkessel, Wasserschlösser, Druckstoßventile, Unterdruckventile oder Entlüftungsventile sind voreingestellt.
Berechnung von Bauteilen und Armaturen, deren Kennlinie einem polynomialen Ausdruck folgt.
Die Instationaritäten oder Transienten können durch Ereignisse oder zeitgesteuert ausgelöst werden und neue Ereignisse können Systemparametern zugeordnet werden, um das Systemverhalten während der Transienten darzustellen.
Hier zeigen wir Ihnen, wie Ihnen AFT Impulse bei der Berechnung von Transienten in Turbinen hilft.
Das neue Verbindungselement Turbine bei AFT Impulse ist für die Modellierung von Wasserturbinen vorgesehen, die über einen angeschlossenen Generator Strom produzieren. Die verschiedenen Wasserturbinenarten werden üblicherweise in zwei Kategorien eingeteilt:
- Aktionsturbinen (z. B. Peltonturbinen)
- Reaktionsturbinen (z. B. Francis- oder Kaplanturbinen)
Mit AFT Impulse können ausschließlich Reaktionsturbinen nach dem Francis-Prinzip modelliert werden.
Für die Darstellung des Betriebsverhaltens von Francis-Turbinen werden Daten des vierten Quadranten verwendet. Die Daten des vierten Quadranten stellen die richtige Beziehung zwischen Durchfluss, Druckverlust, Torsionsmoment und Drehzahl für die computergestützte Berechnung her.
Der Druckverlust und das Torsionsmoment der Turbine wird durch eine Reihe von Kennlinien definiert, die von der Stellung der Leitschaufeln abhängen.
AFT Impulse bietet jetzt auch die Möglichkeit, Shapefiles aus GIS-Programmen (Geographic Information Systems) wie ArcGis oder Mapinfo zu importieren, um daraus schnell und einfach ein Modell zu erstellen. Dazu müssen Sie lediglich die Rohrleitungen und Verbindungen in Ihrer GIS-Anwendung erstellen.
Sie können dann die definierten Parameter direkt in die AFT-Programme importieren. Die Lage in der Anlage, Längen, Durchmesser, Steigungen usw. der Rohrleitungen können direkt ins Modell eingelesen werden. Zur einfachen und schnellen Dateneingabe von Rohrleitungen und Verbindungsstücken stehen zudem noch weitere Möglichkeiten zur Verfügung.
In einer Anlage mit Druckstoßgefahr müssen Sicherheitssysteme zum Einbau in die Anlage berechnet werden, um die Auswirkungen der möglichen Druckstöße auf ein vertretbares Niveau zu senken.
Die statische Auslegung der Rohrleitungen muss vorübergehendem Überdruck und Unterdruck standhalten.
Unter anderem können mit AFT Impulse folgende Druckstoßsicherungen modelliert werden:
- Schwungrad
- Schwallkammern bzw. Wasserschlösser
- Windkessel
- Speisetanks
- Druckstoßventile
- Rückschlagventile
- Sicherheits- bzw. Überdruckventile
- Vakuumbrecher
AFT Impulse berechnet die transienten hydraulischen Kräfte und ermöglicht das Einlesen der Ergebnisse in CAESAR II und Rohr2.
AFT Impulse berechnet die während einer hydraulischen Instationarität auftretenden Kräfteschwankungen.
Bei der Berechnung der Kräfte werden von AFT Impulse die konstanten Lasten durch das Medium und das Gewicht der Rohre sowie der Komponenten nicht berücksichtigt. Diese Elemente müssen daher vor der Durchführung einer detaillierten Stressanalyse getrennt eingegeben werden, um die Rohrhalterungen korrekt auszulegen.
Zur Erleichterung dieser Aufgabe verfügt AFT Impulse über Hilfsprogramme, die für eine reibungslose Kommunikation mit verschiedenen Programmen zur Durchführung von Flexibilitäts- und Stressanalysen der Rohrleitungen, wie ROHR2 und CAESAR II, sorgen.
Informieren Sie sich über das Zusatzmodul für die Erweiterung des Anwendungsbereichs und der Entwurfs- und Konstruktionsleistung von AFT Impulse.
«SSL – Settling Slurries» berechnet die Viskositäts- und Reibungsänderungen beim Pumpen von sedimentierenden oder nicht sedimentierenden Medien mit Feststoffen und anderen nicht newtonschen Fluiden.
«PFA – Pulsation Frequency Analysis“ ermöglicht die Berechnung der akustischen Resonanzfrequenz des Fluids, um Schwingungsproblemen im Rohrnetz vorzubeugen.
Merkmale
Hier stellen wir Ihnen die wichtigsten Merkmale von AFT Impulse vor.
Neue Benutzeroberfläche.
Unterstützung von 32-bit- und 64-bit-Betriebssystemen.
Verwendung von SI- und englischen Einheiten.
Das Programm verfügt über benutzerdefinierte Bibliotheken für Flüssigkeiten, Rohre, Werkstoffe und Armaturen.
Der Anwender kann eigene Bibliotheken erstellen, ändern und importieren.
Modellierung von Leitungsnetzen bzw. komplexen Rohrsystemen jeglicher Größe:
- Offene und geschlossene Systeme
- Komplexe Leitungsnetze
- Schleifen
Erstellung, Analyse und Vergleich verschiedener Szenarien und Konfigurationen des gleichen Systems, wobei alle Informationen in der gleichen Datei gespeichert werden.
Mit einem speziellen Zusatzmodul kann der Anwendungsbereich erweitert und die Entwurfs- und Konstruktionsleistung erhöht werden.
Erstellung, Analyse und Vergleich verschiedener Szenarien und Konfigurationen des gleichen Systems, wobei alle Informationen in der gleichen Datei gespeichert werden.
Alle Daten, Ergebnisse, Grafiken und Diagramme können in MS-Office importiert werden.
Berechnung von Druckverlusten und Strömungsverteilung in: Rohrleitungen, Turbinen, Ventilen, Filtern, Windkesseln, Wasserschlössern usw. Darstellung als Tabelle, Grafik oder Werte im Anlagenschema.
Für die Berechnung der stationären Bedingungen wird das Newton-Raphson-Verfahren und für de Instationaritäten die Merkmalsmethode herangezogen:
- Massenerhaltungsgleichung
- Momentgleichung (Bernoulli)
- Merkmalsmethode
Bei den Pumpen kann das Programm automatisch die Affinitätsgesetze anwenden.
Dabei können folgende Transienten definiert werden:
- Über Frequenzumrichter gesteuerter Anlauf oder Stopp
- Anlauf oder Stopp mit oder ohne Trägheit
- Anlauf oder Stopp nach Quadranten
Für die Berechnung der Druckverluste durch Armaturen wurde der angepasste Turbulenzfaktor K mitberücksichtigt.
Für die Berechnung der Druckverluste durch Ventile wird die Konstante Kv mitberücksichtigt.
Das Programm verfügt über ein Tool mit dem linear oder gleichprozentig schließende Ventile definiert werden können.
Bei den Windkesseln kann ein Sicherheitsventil vorgesehen werden.
Berechnung der Viskositäts- und Reibungsänderungen beim Pumpen von nicht sedimentierenden Fluiden mit Feststoffen (Schlämme) und nicht-newtonschen Fluiden (thixotrope und rheopektische Fluide) in Rohrleitungssystemen.
Bei Fehlern erhält der Benutzer Hinweise, die ihn bei der Korrektur unterstützen.
Einige Bauteile wie Rückschlag-, Sicherheits-, und Entlüftungsventile sowie Vakuumbrecher enthalten bereits die Funktionslogik und der Benutzer kann die Parameter einstellen. Bei anderen Ventilen muss der Benutzer das gewünschte Betriebsverhalten einstellen.
Druckstoßsicherungen wie Sicherheitsventile, Druckstoßventile, Windkessel, Wasserschlösser und Vakuumbrecher können entsprechend dimensioniert und die Ergebnisse direkt an den Bauteilen abgelesen werden. Im folgenden Beispiel wird gezeigt, wie sich der Anstieg des Wasserspiegels in einem Druckwasserschloss beim Anhalten einer Turbine ändert.
Es können alle Arten von (newtonschen und nicht newtonschen) Fluiden mit variablen oder konstanten Eigenschaften berechnet werden.
Berechnung von Fluiden mit Schwebstoffen (Schlamm) möglich.
Puede calcular transitorios con fluidos con partículas en suspensión (slurry).
Berechnungsergebnisse werden in Tabellenform dargestellt.
Die Felder der Ergebnistabellen, die Grafiken und die Farbdiagramme können benutzerspezifisch angepasst werden.
Der Anwender kann Grafiken aller berechneten Parameter erstellen.
Ferner kann der Anwender nach festgelegten Parametern Farbdiagramme des Modells erstellen.
Die Ergebnisse und Grafiken können in MS-Office importiert werden.
Anwendungen
FAQ
Wie kann ich eine Flüssigkeitsmischung definieren?
Flüssigkeitsmischungen werden mit dem Zusatzmodul «Chempak» definiert. Die Standarddatenbank von AFT enthält keine Mischungen.
Können mit AFT Impulse Brandschutzanlagen modelliert werden?
Ja, denn mit dem Verbindungselement Sprinkler kann die Funktionsweise dieser Anlagen dargestellt werden. Für die einfache Auswertung verschiedener Szenarien dieser Art steht der Szenarien-Manager zur Verfügung.
Können mit AFT Impulse nicht newtonsche Fluide modelliert werden?
Ja, AFT Impulse verfügt über verschiedene nicht newtonsche Fluidmodelle wie Fluide nach den Potenzgesetzen oder Bingham-Fluide.
Wie wurde die Zuverlässigkeit von AFT Impulse überprüft?
AFT Impulse wurde durch Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den in der Referenzliteratur veröffentlichten Werten überprüft. Auch wurden die Ergebnisse zahlreicher weltweit durchgeführter Projekte in den letzten 20 Jahren seit Markteinführung der Software in den Vergleich einbezogen.
Wann sollte eine Druckstoßstudie durchgeführt werden?
Druckstöße entstehen in allen hydraulischen Anlagen. Da Druckstöße direkte Auswirkungen auf die Anlagensicherheit haben, müssen alle Anlagen untersucht werden.