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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。但大型泵站经过长期的生产运行,普遍存在着不同程度的因管道振动引起的安全隐患。这种隐患主要表现为振动幅度大、噪音大、结构损伤严重等问题。这种剧烈的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。 针对管道设计中存在的结构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,采用现场测试实验以及Algor流态模拟、模态分析等综合研究方法,对泵站压力管道进行了瞬态应力变形分析及其结构减振技术方面的研究,得出了压力管道振动固有频率和不同工况下的变形结果,提出相应的管道减振技术措施;研究的成果可为大型泵站的安全运行提供技术支撑,同时为泵站压力管道的优化设计提供理论依据。 具体的研究内容包括:①通过DASP现场测试,研究不同工况下压力管道的振动频率及变形特性;②应用ALGOR有限元软件进行流固耦合的仿真模拟,研究不同工况下水流的流速与流态,为压力管道的振动原因提供理论依据;③应用ALGOR进行仿真模拟,分析压力管道固有模态,并在此基础上进行瞬态应力分析,研究不同工况下管道变形特征;④分析、研究管道结构优化方法,为减小水流对管道的冲击从而减小激振以及延长其使用寿命提供技术支持。 主要研究结论包括: (1)论文阐述了应用DASP(Data Acquisition&Signal Processing)进行现场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。运用SSI和ERA两种时域模态分析方法,对现场试验采集的数据信号进行处理,辨识泵站压力管道的模态参数。 (2)论文采用ALGOR有限元软件对压力管道内部流体进行3D模拟,得到水流流态及水流对管道的作用力,验证了由振动信号分析所得的水流流态的一致性。分析了压力管道的固有模态,并在前两个计算结果的基础上进行瞬态应力分析,得到不同工况下管道的变形,进一步验证了现场试验的可靠性。 (3)论文最后对管道结构振动提出了理论性方案,并对管道优化进行了假设,经多次仿真模拟指出调整总管倾角能够减小不稳定水流对压力管道的激励作用,从而的出管道优化方案。 本文研究结果表明基于DASP的泵站压力管道振动测试,且与algor仿真模拟的对比分析,能够更好地、更加准确地分析出管道的振动变形,得到的研究结论不仅可以为同类待建工程的管道结构设计提供理论依据,还能对高扬程输水泵站压力管道的建设、维护、安全运行有一定的技术参考。