基于模态分析的往复压缩机管线故障诊断及减振方法研究

发布时间：2017-04-11 05:02

  本文关键词：基于模态分析的往复压缩机管线故障诊断及减振方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在石油化工企业中,往复式压缩机作为压缩气体介质的设备得以普遍应用。由于其运动机理的独特性,在运行中易引起管线的振动,对企业的安全生产造成了极大的威胁。基于这种情况,本文将利用在汽车、航天、家电和建筑等行业广泛应用的模态分析方法,通过理论研究与实验探索,研究往复式压缩机管线故障诊断及减振的方法。主要任务及研究成果有：现阶段研究往复压缩机管线振动的文章虽然很多,但是缺乏对振动机理和减振方法的全面整理,本文总结出一套完整的往复压缩机管线振动机理及其判定方法,并相应的总结出适用于不同振动原因的减振方法。研究关于模态分析的定义、分类、参数辨识方法以及本课题需要用到的相关理论基础；分析了三种模态分析方法在往复压缩机管线减振上的应用情况,以及其各自的优点和局限性；研究如何利用三种模态分析方法通过模态参数的辨识得到管系的模态参数,利用模态参数来判断引起管系振动剧烈的原因；通过融合三种模态分析方法找出一种通过更改管线的质量、刚度、阻尼来改变管线的固有频率的方法。利用Autopipe有限元分析软件,建立排气管线的模型,计算排气管道的各阶模态参数。与试验模态、工作模态所得结果进行比对,验证两者的结果,并利用两者的结果指导有限元模型的修改。在完善之后的有限元模型上进行管线结构改造模拟。在不改变管线走向、长度的情况下,通过其他减振措施,如改变支持位置或者在特定位置施加支持和阻尼来观察管线各阶模态的变化情况,最终达到减振的效果。利用数采器及专业模态分析软件,分别对排气管线进行试验模态分析与工作模态分析。根据振动响应数据得到各模态参数,与有限元分析结果进行对比,确定最终模态成分,并指导有限元模型修改。通过工作变形分析,推导模态参数的改变对结构参数(质量、阻尼、刚度)产生的影响,确定在哪个部位进行何种形式的结构修改可以最为有效使管线固有频率避开激振力的频率。进而在有限元模型上进行结构改造模拟,最终在排气管线上进行减振改造。
【关键词】：往复压缩机 管线故障诊断 模态分析 管线减振
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 课题研究的背景与意义17-18
• 1.2 模态分析在往复压缩机管线故障诊断与减振领域应用现状18-19
• 1.3 课题研究的主要内容19-20
• 1.4 课题研究方案及拟解决关键问题20-22
• 1.4.1 研究方案20-21
• 1.4.2 拟解决的关键问题21-22
• 1.5 课题研究所需条件与难点22-25
• 1.5.1 课题研究所需要条件22-23
• 1.5.2 本课题难点23-25
• 第二章 往复压缩机排气管道振动机理及减振方法分析25-35
• 2.1 往复压缩机排气管道振动机理及判定方法25-30
• 2.1.1 由机组振动导致管线振动的机理及判定25
• 2.1.2 由气柱压力脉动导致的管线振动机理及判定25-28
• 2.1.3 由共振引起的管线振动机理及判定28-30
• 2.2 往复压缩机排气管道减振方法30-33
• 2.2.1 针对机组振动引起管线振动的减振方法30
• 2.2.2 针对压力脉动引起管线振动的减振方法30-32
• 2.2.3 针对共振原因的管线减振方法32-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 模态分析的理论研究及应用现状35-47
• 3.1 模态分析方法的分类介绍35-36
• 3.1.1 有限元分析方法35
• 3.1.2 试验模态分析方法35-36
• 3.1.3 工作模态分析方法36
• 3.2 测试模态参数辨识方法36-37
• 3.2.1 时域法36-37
• 3.2.2 频域法37
• 3.2.3 时频法37
• 3.3 本课题所需相关模态理论37-44
• 3.3.1 模态分析中矩阵的解耦37-38
• 3.3.2 传递函数和频响函数38-39
• 3.3.3 相关函数39-40
• 3.3.4 PolyMAX法求解模态参数40
• 3.3.5 PolyMax法求模态参预因子和极点40-41
• 3.3.6 PolyMax法求振型41
• 3.3.7 频响函数拟合曲线稳态图的理论研究41-42
• 3.3.8 基于MAC置信方法的模态真实性判定研究42
• 3.3.9 模态复杂性(MOV)42-43
• 3.3.10 模态相位共线性(MPC)43
• 3.3.11 模态平均相位偏移(MPD)43-44
• 3.4 工作变形分析概述及相关理论44-45
• 3.4.1 工作变形分析简介44
• 3.4.2 工作变形分析与工作模态分析的联系和区别44-45
• 3.4.3 工作变形分析相关理论45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 利用模态分析方法进行往复压缩机管线参数识别的实验研究47-89
• 4.1 实验目的47
• 4.2 2D型往复压缩机实验台实验47-69
• 4.2.1 2D型往复压缩机实验台及测试系统简介47-50
• 4.2.2 2D型往复压缩机管道振动测试分析50-52
• 4.2.3 试验模态分析52-59
• 4.2.4 工作模态分析59-63
• 4.2.5 有限元建模分析63-64
• 4.2.6 管道变频激振实验64-68
• 4.2.7 2D型往复压缩机实验台模态实验小结68-69
• 4.3 L型往复压缩机实验台实验69-87
• 4.3.1 L型往复压缩机实验台简介69-71
• 4.3.2 L型压缩机振动测试分析71-72
• 4.3.3 管道气柱模态分析72-73
• 4.3.4 试验模态实验73-78
• 4.3.5 工作模态分析78-80
• 4.3.6 工作变形分析80-82
• 4.3.7 有限元建模分析82-84
• 4.3.8 L型压缩机管线减振减振改造84-86
• 4.3.9 L型压缩机实验小结86-87
• 4.4 本章小结87-89
• 第五章 基于模态分析的往复压缩机管线减振方法的现场应用89-113
• 5.1 华北某储气库往复压缩机管线振动超标原因判别89-93
• 5.1.1 机组及管线受力分析89-90
• 5.1.2 排气管线及缓冲罐模态分析90-93
• 5.1.3 管线振动原因总结93
• 5.2 西北某作业区天然气增压站外输压缩机管线振动分析及减振93-105
• 5.2.1 机组及管线振动情况概述93-96
• 5.2.2 管线模态分析96-100
• 5.2.3 管线振动原因总结100-101
• 5.2.4 管线减振措施101-105
• 5.3 东北俄油输送管线某增压泵站输油泵管线振动分析及减振105-109
• 5.3.1 机组及管线振动情况概述105-107
• 5.3.2 入口管道、出口管道模态分析107-108
• 5.3.3 管线振动原因分析108-109
• 5.3.4 减振改造建议109
• 5.4 华北某石化连续重整装置重整氢增压机出口管线振动测试分析109-111
• 5.4.1 机组振动测试分析109-110
• 5.4.2 排气管线机械模态分析110-111
• 5.4.3 分析结论111
• 5.5 本章总结111-113
• 第六章 总结与展望113-115
• 6.1 总结113-114
• 6.2 展望114-115
• 参考文献115-119
• 致谢119-121
• 研究成果及发表的学术论文121-123
• 作者和导师简介123-124
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书124-125

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：298339