高扬程泵站压力管道振动特性研究

发布时间：2017-06-15 11:03

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【摘要】：我国的高扬程输水泵站大部分都建于上世纪七八十年代,随着常年的生产运行,很多泵站都存在着不同程度的安全隐患,如管道振动幅度大、运行噪音大等问题,其中,压力管道振动会直接影响整个泵站输水管路运行的安全和效率。本文开展高扬程泵站压力管振动特性研究,进一步分析管道振动的激励原因,研究管道的振动机理,对于保障大型泵站压力管道的安全运行,提高泵站压力管道的运行效率具有重大的现实意义。本文以甘肃省景泰川电力提灌工程二期总干七泵站1#压力管道为研究对象,采用DASP(Data AcquisitionSignal Processing)软件进行实验测试,并利用ANSYS建立流固耦合数值模型,对泵站压力管道和机组进行激励源辨识,确定压力管道运行期间最容易振动变形的部位,得到不同工况下的压力管道振动的主要振源及其主频,进而分析管道的振动特性。具体的研究内容包括:①DASP现场试验测试,数据采集和整理,为激励源分析做好数据准备;②采用时域分析法研究试验工况下引起管道振动的原因以及管道在不同工况下容易振动变形的位置;③采用频谱分析法分析压力管道在开停机过程和稳定运行过程中的振源及相应主频,通过功率谱法确定不同工况下引起管道振动的主振源;④建立流固耦合有限元仿真模型,通过附加水体质量法模拟水体对管壁的振动影响,对不同工况进行有限元模拟分析;⑤通过现场试验和流固耦合有限元结果对比,分析压力管道的振动特性。主要研究结论包括以下内容:(1)基于DASP测试系统结果分析得到:高扬程泵站压力管道振动的振源有水流激励、离心泵等设备引起的机械振动、电磁振动以及管道自身的振动。开机过程的主振源为水流激励,机械振动是稳定运行过程的主要振源,关机过程的主要振源先为电磁振动,随后变为机械振动。(2)基于ANSYS建立流固耦合模型,采用附加水体质量法进行了数值模拟,分析结果表明;在管道运行过程中弯管段与大小管相接段振动比较明显,模拟结果和DASP的现场试验分析结果吻合。本文研究得到的结论不仅可以为同类待建工程的管道结构设计提供有价值的参考,还能对高扬程输水泵站压力管道的建设、维护、安全运行有一定的参考作用。
【关键词】：高扬程泵站 压力管道 振动特性 时域分析 频谱分析 流固耦合
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV675
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状及发展11-14
• 1.2.1 输水管道振动研究的发展历程11-12
• 1.2.2 输水管道振动国内外研究现状12-13
• 1.2.3 输水管道流固耦合的研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容及研究方法14-17
• 1.3.1 研究的主要内容14-16
• 1.3.2 研究方法与路线16-17
• 2 泵站压力管道现场实验17-29
• 2.1 振动测试方法17-18
• 2.1.1 传统振动测试方法17
• 2.1.2 DASP振动测试系统17-18
• 2.2 压力管道振动实验测试系统设计18-22
• 2.2.1 实验对象概况18-20
• 2.2.2 压力管道振动情况现场调查20-21
• 2.2.3 DASP现场测试流程21-22
• 2.3 振动响应测试设备22-26
• 2.3.1 测试设备的相关参数22-23
• 2.3.2 拾振器的测点布置23-26
• 2.4 参数设定及数据采集26-27
• 2.4.1 基本操作26-27
• 2.4.2 示波与采样27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 实验数据整理29-34
• 3.1 实验工况设计29
• 3.2 数据导出与分析29-33
• 3.2.1 编辑滤波30
• 3.2.2 各工况时域波形输出30-33
• 3.3 数据存储和管理33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 泵站压力管道激振分析34-60
• 4.1 输流管道振动机理34
• 4.2 振源分析34-35
• 4.2.1 水流激励引起的振动34-35
• 4.2.2 机械原因引起的振动35
• 4.2.3 电磁干扰引起的振动35
• 4.3 离心泵运行振动特性分析35-38
• 4.4 压力管道激励源分析38-54
• 4.4.1 时域分析38-47
• 4.4.2 频谱分析47-54
• 4.5 各工况主要振源分析54-58
• 4.5.1 分析方法54-55
• 4.5.2 功率谱分析计算55-58
• 4.6 本章小结58-60
• 5 泵站压力管道流固耦合有限元仿真分析60-88
• 5.1 ANSYS软件在流固耦合中的应用60-63
• 5.1.1 ANSYS中求解流固耦合问题的方式方法60
• 5.1.2 模型计算基本理论60-62
• 5.1.3 附加水体质量62-63
• 5.2 建立有限元模型63-66
• 5.2.1 工程实例63-65
• 5.2.2 边界约束条件65-66
• 5.2.3 计算工况66
• 5.3 模态仿真分析66-85
• 5.3.1 工况一66-71
• 5.3.2 工况二71-76
• 5.3.3 工况三76-81
• 5.3.4 工况四81-85
• 5.4 激振特点分析85-86
• 5.5 本章小结86-88
• 6 结论与展望88-90
• 6.1 结论88
• 6.2 展望88-90
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果90-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-97

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 李京胜;孙桥;;DASP在环境振动测量中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

2 李公法;孔建益;幸福堂;王兴东;刘怀广;刘源l

本文编号：452231