AFT xStream ist eine Anwendung zur dynamischen Simulation des Verhaltens von kompressiblen Medien in Rohrleitungssystemen. Es ermöglicht die Analyse der Systemreaktion auf transiente Ereignisse und die Beobachtung des Verhaltens der systemdefinierenden Parameter wie Volumenströme, Drücke, Geschwindigkeiten und sonstiges.

Die Berechnungskomponente der Anwendung ermöglicht dabei die Untersuchung stationärer Zustände mit kompressiblen Medien.

Simulieren und lösen Sie Ihre Probleme mit Transienten in Gas- und Dampfleitungen

  • Zuverlässige Simulation von schnellen Transienten in Gas- und Dampfleitungssystemen unter Berücksichtigung sonischer Verblockung.

  • Bewerten Sie umfassend die Systemreaktion und die transienten Kräfte in den Rohrleitungen nach einem Not-Halt einer Gas- oder Dampfturbine.

  • Sagen Sie die Drücke, Temperaturen und transienten Förderströme beim plötzlichen Stillstand einer Turbine oder eines Kompressors voraus.

  • Simulieren Sie Befüll- und Ablassvorgänge von Tanks und berechnen Sie, in innerhalb welcher Zeit ein gewünschter Druck erreicht wird.

  • Vorhersage transienter Drücke und Durchflussmengen durch einen möglichen Rohrbruch in einem Wärmetauscher

  • Passen Sie auf einfache Weise die Eingabedaten für das System an, z. B. transiente Ventilstellungen, Kompressorlaufzeiten, Regelsollwerte, Drücke, Temperaturen und vieles mehr.

  • Leiten Sie zeitabhängige Transienten und sonstige Systemereignisse ein.

Häufige Anwendungen

  • Stellen Sie sicher, dass die Extremwerte für Druck, Temperatur und Durchfluss innerhalb der zulässigen Auslegungswerte liegen.

  • Bestimmen Sie die Kräfteungleichgewichte in den Rohrleitungen zur anschließenden Dimensionierung der Halterungen.

  • Analysieren Sie die bestehende Systeme, um die Ursache von Betriebsstörungen zu ermitteln.

Funktionsweise

AFT xStream™ enthält ein Berechnungsmodul für den stationären Zustand, dessen Ergebnisse als Anfangsbedingungen in die Transientenanalyse übernommen werden. Für die Berechnung der stationären Bedingungen wird ein modifiziertes Newton-Raphson-Matrix-Iterationsvefahren herangezogen. Die Auflösung der instationären Moment- und Massengleichungen für Strömungen in Rohrleitungen erfolgt nach der Merkmalsmethode.

Zusatzmodule für AFT xStream

Mit diesen zusätzlichen Software-Tools können Sie Projekte schnell und effizient abwickeln. Die Module arbeiten mit den bereits bestehenden AFT xStream-Modellen.

Pulsationsfrequenzanalyse

Hilft bei der Erkennung und Vermeidung von Resonanzfrequenzen in den Systemen, die vor allem bei Kolbenkompressoren entstehen.

Hauptmerkmale von AFT xStream

  • Integriertes Berechnungsmodul des stationären Zustands für die automatische Initialisierung des Systems der Transienten.

  • Automatisiertes Bilden von Rohrleitungsabschnitten in Abhängigkeit von den stationären Schallgeschwindigkeiten.

  • Logik für kombiniert-transiente Ereignisse zur Modellierung komplexer Steuerungsabläufe.

  • Integrierte Erzeugung von Grafiken und Berichten.

  • Animationstools zur visuellen Interpretation komplexer transienter Wechselbeziehungen.

  • Erzeugung von Kräfteungleichgewichts-Dateien, die in den dynamischen Stressanalysemodellen von CAESAR II®, ROHR2, AutoPIPE und TRIFLEX® geöffnet werden können.

  • Oberfläche mit isometrischen und 2D-Ansichten.

  • Integrierte Medienbibliotheken (einschließlich NIST REFPROP und ASME-Dampftabellen) und Armaturen, die erweitert und angepasst werden können.

  • Zusätzliches Chempak®-Tool, das eine Datenbank mit über 600 Gasen enthält und die Definition von nicht reaktiven Gemischen sowie die Simulation von dynamischen Gasgemischströmen ermöglicht.

Entwickelt für Fluidsysteme mit:

  • Dampf

  • Erdgas

  • Druckluft

  • Wasserstoff

  • Chemische und petrochemische Prozessgase

  • Und viele weitere

Erzeugung von Berichten mit AFT xStream

Verwaltung von Auslegungsvarianten

  • Organisieren Sie Ihre Auslegungsszenarien, Betriebsbedingungen, bestehenden Infrastrukturen und Erweiterungen in einer einzigen Datei mit der Szenarienverwaltung.

  • Führen Sie verschiedene Szenarien im Batchverfahren aus und exportieren Sie die Ergebnisse in Excel.

  • Vergleichen Sie mühelos die Eingabedaten der Auslegungszenarien, um die Änderungen zwischen den Systemen zu erkennen.

  • Überprüfen Sie die Eingabedaten ganz einfach im Diagramm.

  • Vergleichen Sie das Transientenverhalten verschiedener Betriebsszenarien in einer einzigen Grafik.

Darstellung und Bereinigung von Daten

  • Passen Sie Parameter an und organisieren Sie sie, um relevante Daten zu isolieren.

  • Zeigen Sie die Ergebnisse in verschiedenen Maßeinheiten an, die ohne erneute Ausführung des Modells geändert werden können.

  • Filtern Sie Ihre Ergebnisse, um die interessanten Daten leichter zu erkennen.

  • Exportieren oder kopieren Sie die Ergebnisse in Excel für eine weitere Analyse.

  • Nutzen Sie Auslegungswarnungen, um Parameter außerhalb der zulässigen Bereiche schnell zu erkennen.

  • Stellen Sie die Parameter nach Modellabschnitten dar.

Visualisierung der Ergebnisse

  • Sparen Sie Zeit durch die Erstellung von fertigen Grafiken zur direkten Übernahme in die Berichte.

  • Verwalten Sie die Grafiken und Mustervorlagen zum Vergleich mit verschiedenen Systemkonfigurationen.

  • Stellen Sie verschiedene zeitabhängige Parameter grafisch oder animiert dar, um Ursache-Wirkungsbeziehungen im System zu verstehen.

  • Geben Sie Durchflusswerte ein, um den zeitabhängigen Gesamtdurchfluss zu berechnen.

  • Ordnen Sie Parameter visuell konkreten Stellen im System zu.

  • Nehmen Sie eine Farbcodierung Ihres Systems vor, um den Ergebnisbereich eines bestimmten Parameters darzustellen.

  • Animieren Sie die Rohrleitungen mit Farbschlüsseln, um das Transientenverhalten aufzuzeigen.

Merkmale der Modellierung von AFT xStream

  • Wählen Sie Werkstoffe, Größen, Rohrleitungsarten und -pläne aus integrierten oder benutzerspezifischen Bibliotheken aus.

  • Nutzen Sie die verfügbaren bibliografischen oder empirischen Daten für die Bestimmung der Druckverluste durch die Systemkomponenten, die zur visuellen Vereinfachung den Rohrleitungen zugeordnet sind.

  • Erfassen und klassifizieren Sie häufige Komponenten und Rohrleitungen in benutzerspezifischen Bibliotheken.

  • Reduzieren Sie redundante Spezifikationen beim Import der Modelldatei.

  • Zeichnen Sie Ihr Modell in isometrischer Darstellung oder als Draufsicht auf Grundlage eines Luftbilds.

  • Nehmen sie mit der globalen Bearbeitungsfunktion schnell und einfach gruppenweise Änderungen an Komponenten und Rohrleitungen vor.

  • Modellieren Sie die Komponentenverluste mit Cv, K, Kv oder Widerstandskurven.

  • Steuern Sie Drücke und Volumenströme über Regelventile und geben Sie deren Einbauort, Leistung und Ausfallreaktion ein.

  • Bauen Sie reaktive Komponenten wie Rückschlagventile, Abblaseventile oder Vakuumbrecher ein, um das Systemverhalten zu prüfen.

  • Modellieren Sie den Systemschutz mit internen oder nach außen führenden Abblaseventilen.

  • Zeigen Sie die effektiven Werte der Faktoren Cv und K für alle Ventile des Systems an.

  • Nutzen Sie die mitgelieferte Datenbank oder geben Sie eigene Fluidspezifikationen zur Berechnung der Eigenschaften ein.

  • Definieren Sie Fluidgemische mit der Datenbank NIST REPROF oder dem Zusatztool Chempak.

  • Verfeinern Sie die Modellierung als reales Gas mit Zustandsgleichungen (Redelich-Kwong, drei Parameter, ideale Gase, Interpolation).

  • Berücksichtigen Sie Änderungen in der Zusammensetzung, Dichte und Viskosität mit spezifischen Fluideigenschaften für die einzelnen Rohrleitungen.

  • Bauen Sie reaktive Komponenten wie Rückschlagventile, Abblaseventile oder Vakuumbrecher ein, um das Systemverhalten zu prüfen.

  • Modellieren Sie die Stellen im System mit dem Risiko sonischer Verblockung und berechnen Sie entsprechenden Verluste.

  • Induzieren Sie eine transiente Reaktion bei Änderungen eine Ventils, eines Drucks, einer Pumpe usw.

  • Nutzen Sie die Ereignislogik zur Modellierung von Komponenten, die in der Steuerung in Wechselbeziehung stehen.

  • Berechnen und exportieren Sie die Kräftewerte für die Stressanalyse von Rohrleitungen.

  • Dimensionieren, positionieren und prüfen Sie Druckstoßdämpfer wie Membrandruckbehälter, Abblaseventile und Vakuumbrecher.

  • Berücksichtigen Sie die Modellierung mit variabler Reibung bei erheblichen Änderungen der Durchflusswerte.

  • Nutzen Sie Ventilkennlinien zur Darstellung der spezifischen Reaktionen.

  • Nutzen Sie die Pulsationsfrequenzanalyse zur Berechnung und Analyse von Resonanzfrequenzen (mit einem Zusatzmodul).

Pulsationsfrequenzanalyse

Zusatzmodul für AFT xStream

Mit diesem Modul können Ingenieure Resonanzfrequenzen in Systemen erkennen und vermeiden, die vor allem beim Betrieb von Kolbenpumpen auftreten. Wenn die von der Pulsation angeregten Frequenzen in die Nähe der Schallresonanzfrequenzen eines Fluidsystems gelangen, kann es zu Problemen kommen. Das Modul wird zur Berechnung der Schallresonanzfrequenzen verwendet, die zu Schäden an den Systemgeräten führen können.

Mit dem AFT xStream-Modul zur Pulsationsfrequenzanalyse ermöglicht Ihnen:

  • Die Vermeidung von Systemschwächungen oder Ausfällen.

  • Betriebs- und Wartungskosten senken.

  • Unterbrechungen der Produktionsprozesse minimieren.

Das PFA-Modul von AFT xStream ermöglicht Ihnen:

  • Voraussage und Verständnis von Resonanzfrequenzen in Systemen mit Kolbenkompressoren, damit sie im Betrieb vermieden werden können.

  • Die grafische Darstellung der Resonanzfrequenz eines Systems als Antwort auf eine simulierte Pulsationsfrequenz.

  • Nutzung bereits bestehender AFT xStream-Modelle.

Mit dem Modul kann ein Großteil des Analyseprozesses über eine Reihe von Schritten automatisiert werden:

  1. Die Erstellung des Modells in AFT xStream.
  2. Bestimmung der Pulsationseigenschaften.
  3. Anwendung der Funktion zur Erzeugung der Pulsationsquelle.
  4. Ausführen des Modells.
  5. Erzeugung der Bode-Grafik zur Darstellung der Frequenz in Abhängigkeit der Amplitude.

xStream Method of Characteristics

xStream solves:

  • Conservation of mass

  • Conservation of Momentum

  • Conservation of energy (not in Impulse)

Assumptions:

  • One dimensional.

  • Pipe is rigid (in Impulse it is not like this) and constant area

    Then wavespeed = sonic velocity

  • Gravity is constant

Some more assumptions when applying the MOC.

Limitations:

  • No heat transfer calculations during transient.

  • Single phase only.

  • Moving shocks