往复压缩机管线振动分析及控制

发布时间：2017-05-02 18:12

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【摘要】：本文分别从管线结构振动和气流脉动两个方面着手,通过理论计算和实验测试的方法进行了研究。 管线结构振动方面,针对具体工程实例,利用软件CAESAR Ⅱ进行管道的固有频率分析和谐响应分析,计算各工况下的管线固有频率,激振条件下的激振频率、最大位移等。根据计算结果通过调整管线布置,改变管夹类型、位置等措施进行减振。经改进,管线最大振动烈度由原来的26mm/s降低到4mm/s,减振效果明显,同时表明：避免共振可以有效的减小管线振动；管线刚度影响管线固有频率。 管道内部气流脉动方面,利用气流脉动分析软件PLUS依据平面波动理论来求解具体实际管道内压力脉动的大小及分布,并通过实验的方法进行验证。经计算改进,管道内脉动压力值由原来的29.2KPa降低至14.0KPa,管道水平激振力由原来的2145N降低至1598N。实验表明：模拟结果与实际测量结果基本吻合；理论值稍稍高于实验测试值。 利用由高速数据采集仪、多功能组态软件DASYLab等组成的压力脉动采集系统研究管线内的压力脉动。实验表明：缓冲罐能显著减小管道内的压力脉动,实验系统缓冲罐脉动消减率在50%-85%范围内；换热器能显著减小管内的气流脉动,实验换热器脉动消减率为72.4%,但是同时会产生高达29.29KPa的压力损失；孔板能显著减小管线内的压力脉动,实测脉动消减率在9.8%～93.6%范围内。相同厚度不同孔径比的孔板,孔径比为0.5时,消减作用最强,尤其是对孔板前侧管线内的气流脉动。孔板在厚度为4mm～36mm范围内的变化和角度在5°～45°范围内的变化对滤波作用影响不大。正内角孔板,普通孔板,负内角孔板的滤波效应依次减弱,但压力损失却逐步升高。 本文得出的主要结论有：调整管线结构能改变管线刚度,从而改变管线固有频率,进而调节管线的振动状态；合理选择缓冲罐的体积能够有效控制气流脉动；压缩机出口换热器能大大减小气流脉动,但会产生较大的压力损失；孔板能显著减小气流脉动,但同时产生较大的压力损失,孔板气流脉动消减效率与压力损失成正相关。
【关键词】：往复式压缩机 管线振动 压力不均匀度 固有频率 气流脉动 孔板
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH45
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 符号说明15-16
• 第一章 绪论16-26
• 1.1 国内研究现状16-18
• 1.2 国外发展情况18-25
• 1.3 本文主要工作25-26
• 第二章 往复式压缩机管道振动的基本理论26-40
• 2.1 平面波动理论26-34
• 2.1.1 无阻尼的平面波动方程26-28
• 2.1.2 考虑阻尼的平面波动方程28-29
• 2.1.3 气杜固有频率29-30
• 2.1.4 压力脉动分析30-34
• 2.2. 一维非定常气流方程34-36
• 2.2.1 连续方程35
• 2.2.2 动量方程35
• 2.2.3 能量方程35-36
• 2.3 管道结构振动的有限元分析36-38
• 2.3.1 基本方程36-37
• 2.3.2 有限元分析37-38
• 2.4 小结38-40
• 第三章 管道结构振动分析40-52
• 3.1 往复压缩机管道振动的控制规范40
• 3.2 脉动和振动的限定40-43
• 3.3 管线消振常见措施43-44
• 3.4 管线结构的频率分析44
• 3.5 工程算例44-50
• 3.5.1 实例背景及参数45-46
• 3.5.2 结果分析及改进46-50
• 3.6 小结50-52
• 第四章 气流脉动分析52-64
• 4.1 气流脉动分析简介52
• 4.2 气流脉动分析的一般步骤52-54
• 4.3 脉动消减装置的理论计算54-59
• 4.3.1 缓冲罐D消减脉动的理论计算56-57
• 4.3.2 缓冲罐E消减脉动的理论计算57-59
• 4.4 工程算例59-63
• 4.4.1 工艺参数59-61
• 4.4.2 工况分析及计算61-62
• 4.4.3 结果分析及改进62-63
• 4.5 小结63-64
• 第五章 脉动消减的实验研究64-95
• 5.1 实验目的和主要内容64
• 5.2 实验原理及装置64-71
• 5.2.1 压缩机系统64-68
• 5.2.2 测试系统68-71
• 5.3 实验过程71-93
• 5.3.1 压缩机出口管线上缓冲罐压力脉动测试实验72-78
• 5.3.2 压缩机出口管线上换热器压力脉动测试实验78
• 5.3.3 压缩机出口管线上孔板压力脉动测试实验78-93
• 5.4 小结93-95
• 第六章 结论与展望95-97
• 6.1 工作总结及结论95-96
• 6.2 课题研究展望96-97
• 参考文献97-99
• 致谢99-100
• 研究成果和发表论文100-102
• 作者及导师简介102-103
• 附件103-104

【参考文献】

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本文编号：341453