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在我国西北地区建成了许多高扬程泵站及扬水灌区,它们的出现和发展,创造了巨大的经济效益、生态效益和社会效益。但经过几十年来的生产运行,都存在着不同程度的安全隐患。在运行过程中,通常会存在振动幅度大、噪音大的问题。其中,压力管道振动会直接影响整个泵站输水管路的安全运行。本文开展高扬程泵站压力管道激励源辨识与其结构减振研究,对于保障大型泵站压力管道的安全运行具有重大的现实意义。
针对管道结构设计缺陷和泵站压力管道不同运行工况下的管道振动问题,本文以甘肃省景泰川电力提灌工程一期总干二泵站4#管道为研究对象,采用测试实验、信号分析以及FLUENT流态模拟等综合研究方法,对泵站压力管道进行激励源辨识及其结构减振研究,得到不同工况下的压力管道振动的主要振源及其主频,提出相应地减振措施,同时为泵站压力管道的优化设计提供理论依据。研究内容包括;①研究不同工况下管道振动信号特性,为激励源分析做好数据准备;②研究不同工况下引起管道振动的主要振源及其主频,为压力管道的振动原因提供理论依据;⑨研究管道结构减振方法,为减小管道振幅以及延长其使用寿命提供技术支持。主要研究结论包括以下内容。
(1)论文首先阐述了DASP(Data Acquisition& Sisal Processing)振动测试实验的实现,内容包括:实验对象的选择,测点的布置和拾振器的安装等测试系统的组装工作,进行数据采集,滤波编辑及数据整理和保存的方法。通过DASP振动测试最终得到所需工况下的振动信号数据,为后续激励源的研究做好前期数据准备工作。
(2)论文对测试实验得到的振动信号进行激励源辨识。在进行激励源分析前首先进行了MATLAB小波去噪分析,以排除噪声在信号分析中的干扰。利用时域分析和频谱分析方法对各个工况的振动信号进行分析,得出每个工况的振源主频;然后采用功率谱方法,计算分析了不同工况下的主要振源,分析表明:离心泵等设备引起的机械振动是管道振动的主要原因,水流激励次之,针对激励振源的分析结论进而提出减振措施。
(3)论文采用FLUENT流体软件模拟压力管道内部水流流态,验证了由振动信号分析所得的水流流态的一致性,同时为压力管道减振方法提供理论依据。论文研究指出调整管径、总管倾角能够减小压力管道的振幅,而管距的变化对管道的振动不起作用。
本文研究结果表明基于DASP的泵站压力管道振动测试,且与FLUENT的对比分析,能够更好地、更加科学地分析出管道的主要振源,得到的一些研究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。