大型往复式压缩机作为石油、化工等领域压缩和输送介质的核心设备,应用极其广泛,压缩机稳定安全运行与否直接关系到生产经济效益和人员安全。往复式压缩机工作特性,尤其是气阀工作特性及管道内气流脉动对压缩机稳定运行至关重要,因此,本文联合压缩机工作过程及管道气流脉动进行研究,具体研究如下:(1)对往复式压缩机工作过程进行分析,依据进气、压缩、排气及膨胀过程的热力学参数变化建立压缩机气缸、气阀、阀腔、管道部分数学模型,联立各阶段方程,获得考虑阀腔和管道气流脉动的压缩机工作过程数学模型。(2)依据压缩机工作过程模拟分析流程,利用MATLAB软件编程,用龙格-库塔法求解压缩机工作过程数学模型,获得压缩机气缸压力变化规律,排气阀片运动规律,排气阀腔压力变化规律及排气管道质量流量变化规律。对比未考虑阀腔气流脉动的模拟结果,分析阀腔气流脉动对压缩机工作特性影响。分析气阀弹簧刚度系数、阀片升程、弹簧预压缩量及压缩机转速对压缩机工作特性的影响。(3)基于平面波动理论,推导管道基本元件的转移矩阵、刚度矩阵,建立复杂管道系统总的转移矩阵与刚度矩阵。根据计算管道的边界情况,利用MATLAB编程计算管道气柱固有频率,与文献中的测试值比较,误差均小于8%,验证了计算模型的正确性。(4)分析某大型天然气往复式压缩机管道气流脉动,根据声学边界条件计算管道系统气柱固有频率,结果显示未发生共振,采用考虑阀腔气流脉动的往复式压缩机工作过程模拟得到的管道质量流量变化曲线作为边界条件,提高边界条件精度,计算管道系统压力脉动,并根据API 618判断管道系统需要改进,参考气流脉动理论计算和工程要求对管系提出优化方案,经过改进,管道系统压力不均匀度控制在标准允许范围内。以某海洋平台往复式压缩机缓冲罐为原型,应用CFD模拟技术,对内伸管结构缓冲罐进行模拟,并分析部分结构参数对缓冲罐工作的影响规律。