過程控制工程師和操作員在保持泵送系統高效可靠運行方面面臨許多挑戰。對于正排量（PD）或PD型泵的用戶來說，解決由泵的沖程引起的破壞性脈動的問題非常普遍并且不可避免。這些脈動通常會猛烈地使管道顫動或震動，從而導致噪音，過早磨損，并可能使管道本身完全斷裂，或損壞泵下游流路中的重要部件。傳統上，解決方案是在泵的排放側安裝脈沖阻尼器。
脈動阻尼器是一種液壓氣動裝置，當安裝在靠近泵的排放側時，可以減輕這些脈動并使流量穩定。使用減震器，幾乎不存在振動，并且層流代替了以前的流體湍流。現在可以輕松獲得適用于測量，計量，混合和許多其他應用的一致流量。脈動阻尼器有幾種設計，最常見的一種是內部裝有彈性囊的氣缸罐外殼。
氣囊在未潤濕的一側充有用于化學和工業應用的氮氣，或充有用于水和中性溶液的壓縮空氣。由化學順應性彈性體材料制成的氣囊僅用作氣體的安全殼。膀胱內氣體的壓縮吸收了脈沖的壓力能量。由于脈沖數取決于泵和整個系統的速度，因此脈沖通常具有極高的頻率。差異將存在，并且將取決于每個唯一應用程序的細節。標稱的氣囊將以系統最低工作壓力的75％的水平預先充入大約氣體。這將在大多數時間內將流體保持在阻尼器中，除非在低壓循環期間泵工作時所有流體都從阻尼器中釋放出來。當泵運行時，高頻氣體壓縮和排出不僅保持穩定的連續流量，而且保持系統內的平均壓力。
這項技術在業界公認是減少使用PD泵時減少脈動的公認解決方案。通常，脈動阻尼器的尺寸取決于PD泵，而不是整個系統。脈動阻尼器選型時經常被忽略的是背壓控制閥，安全釋放閥，泵吸穩定器，主動閥和止回閥的其他組件（請參見下面的圖1）。當主要考慮的是脈動阻尼器的尺寸時，為什么需要考慮附加組件？答案是，盡管脈動阻尼器可以吸收泵脈沖的正能量，但它并不總是能夠解決由于液壓瞬變事件而對泵和管道系統造成更大潛在損害的原因。
圖1.一家煉油廠的系統設置，顯示了脈動阻尼器，溢流閥和背壓閥的位置
水錘原因
每當泵系統的流速發生變化時，就會產生一個液壓瞬態現象，通常稱為“水錘”或“喘振事件”。在流速變化期間，壓力會急劇上升或下降，并可能導致災難性的后果。流速變化可能是由于動力損失，緊急停機或什至通過機械，氣動或人員手段意外干預引起的停機（跳閘）引起的。
如果在泵停止期間發生瞬變，則負壓波將以高達4,000英尺/秒的速度快速傳播到泵的下游，具體速度取決于流體類型，粘度，管道高度，管道粗糙度，彎曲度等。熄滅后，壓力立即下降可能會導致負壓，該負壓會因塌陷管壁而損壞管子。在泵停止期間，通常會發送信號以關閉下游的止回閥，然后該閥的關閉將與負壓波發生接觸。這導致壓力急劇上升，高壓波現在以與負波相同的速度傳播回泵。通常在排放口上放置一個止回閥，但是它可能關閉得不夠快，無法防止高壓波通過并撞擊泵，從而造成損壞。一旦止回閥完全關閉，壓力波將在止回閥和關閉的下游閥之間來回傳播，從而導致水錘和管道震顫的嘎吱聲。壓力波最終將分散，主要是因為管壁將吸收其能量，從而導致過早磨損。負波的產生需要向系統提供能量，以防止壓力降到0 psig以下。不幸的是，脈動阻尼器內部存儲的流體（可用能量）的尺寸可能太小，無法對壓降產生重大影響。壓力波將在它和關閉的下游閥門之間來回傳播，從而導致水錘和管道的巨大聲音震動和嘎嘎作響。壓力波最終將分散，主要是因為管壁將吸收其能量，從而導致過早磨損。負波的產生需要向系統提供能量，以防止壓力降到0 psig以下。不幸的是，脈動阻尼器內部存儲的流體（可用能量）的尺寸可能太小，無法對壓降產生重大影響。壓力波將在它和關閉的下游閥門之間來回傳播，從而導致水錘和管道的巨大聲音震動和嘎嘎作響。壓力波最終將分散，主要是因為管壁將吸收其能量，從而導致過早磨損。負波的產生需要向系統提供能量，以防止壓力降到0 psig以下。不幸的是，脈動阻尼器內部存儲的流體（可用能量）的尺寸可能太小，無法對壓降產生重大影響。負波的產生需要向系統提供能量，以防止壓力降到0 psig以下。不幸的是，脈動阻尼器內部存儲的流體（可用能量）的尺寸可能太小，無法對壓降產生重大影響。負波的產生需要向系統提供能量，以防止壓力降到0 psig以下。不幸的是，脈動阻尼器內部存儲的流體（可用能量）的尺寸可能太小，無法對壓降產生重大影響。
當泵運行時，下游的閥門突然關閉時，會產生高壓波，該高壓波將朝著阻尼器和泵傳播。單向閥的關閉速度可能不足以防止所有或部分高壓能量到達并損壞泵。一旦止回閥完全關閉，水錘效應將繼續減弱，直到其能量被流道中的系統管壁和設備吸收。因為這是高壓事件，所以安裝的脈動阻尼器是否應該能夠（即使不能完全緩解）高壓波的影響？畢竟，它被設計為通過壓縮膀胱內的氣體來接受能量。
浪涌分析軟件解決方案
解決方案是全面研究管道系統，尤其是前面提到的組件。喘振分析軟件可以生成管道系統的仿真模型，在其中可以獨立于實際系統測試和評估不同的條件。在軟件可用之前，這種類型的分析對于工程師來說是耗時且費力的過程。現在，除了確定解決問題的首選設備之外，分析還將快速執行計算和過程，以量化瞬態的性質和程度。
在正常的PD泵運行期間，通過在脈動阻尼器上安裝差壓變送器，可以現場驗證許多計算和尺寸調整，例如液體到氣體的體積變化。PD泵下游排放壓力的測量可以在有或沒有脈動阻尼器的情況下確定。安裝在泵出口側的泄壓閥的設計可從瞬態和系統隔離中打開，其大小可通過軟件確定，背壓控制閥的大小可設定為承受預設壓力。一旦分析完成，結果通常會指示浪涌容器的使用。
初次檢查時，調壓容器的設計和功能似乎與脈動阻尼器相同，只是它的尺寸要大得多。該設計是內部裝有彈性囊的儲罐之一，其中包含適合該應用的正確氣體。但是，脈動阻尼器的設計目的是從泵的高頻脈沖中吸收非常少量的能量。因此，它們的尺寸可以緊湊。調壓容器必須在單個瞬態事件中大量提供或接受能量，以快速防止對系統的泵，管道和連接件造成重大損壞。
當安裝在靠近泵的排放側并處于泵跳閘條件下時，調壓容器的尺寸必須足夠大，可以立即向管道系統輸送足夠的流體，并防止形成可能導致色譜柱分離和管子塌陷的負壓。對于下游突然關閉的閥門，調壓容器應盡可能靠近閥門的入口側放置。閥門的突然關閉會產生高壓波能，可以通過對喘振容器的膀胱內的氣體進行壓縮來吸收。
通過使用喘振分析軟件，可以保護PD泵系統免受泵沖程的脈動損害，還可以防止潛在的代價高昂的災難性瞬態事件。該軟件的模型將涵蓋眾多潛在結果，并且可以使用瞬態監視設備在安裝現場對結果進行現場驗證。
圖2.瞬態監視系統捕獲了系統中的水錘效應。
瞬態監控設備專門設計用于以每秒500次的速度讀取系統壓力變化，并以每組100次的速度記錄數據，這是因為用戶建立了應用程序獨有的預定邊界。該數據將被存儲，直到進行內容分析（參見上面的圖2）。這種類型的分析可以通過工作現場的可量化和可記錄的結果來確認模型對性能的期望。盡管脈動阻尼器的定型過程沒有浪涌設備解決方案所需的定型過程大，但最終結果是設計并確認了泵/管道系統具有高效和可靠的性能。
