高炉减压阀组有限元模态分析

《高炉减压阀组有限元模态分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中国冶金装备网—中国冶金人的网高炉减压阀组有限元模态分析摘要为了掌握高炉减压阀组的振动特性，提高减压阀组抗振性，以某厂的高炉减压阀组为研究对象，利用SolidEdge软件建立三维模型，ANSYS-Workbench软件建立有限元模型，通过有限元计算，对其进行模态分析，得到减压阀组前六阶固有频率和振型，并提出改进措施，为减压阀组结构优化提供了理论依据。关键词减压阀组有限元模态分析FiniteElementModalAnalysisofthePressureReducingValveofBFZhangLiang1HuXuePing1HanQin2(1:WISDRIEngineerin

2、g&ResearchIncorporationLimited,IronmakingBusinessDepartment,WuHan4302232：ChinaChangJiangEnergyCorp.(Group)WuhanChangyuanHydro-turbinegeneratormanufacturingCo.LtdWuHan430074)ABSTRACTInordertolearnthevibrationcharacteristicsofthepressurereducingvalvesetofblastfurnaceandimproveanti-vibrationprop

3、ertyofthepressurereducingvalveset,basedonthestudyontheoperationofthepressurereducingvalveset,weobtainnaturalfrequencyandvibrationmodeatfirstsixmodesthroughthemodalanalysis,utilizingSolidEdgesoftwaretobuild3DmodelandusingANSYS-Workbenchtoestablishthefiniteelementforcalculation.Allthesestudiesp

4、rovidethetheoreticalbasisforthestructureimprovementforthepressurereducingvalve.   KEYWORDSPressureReducingValveFiniteElementModalAnalysis中国冶金装备网—中国冶金人的网1引言减压阀组作为煤气净化系统中重要设备，其作用是调控高炉炉顶压力，在自动化控制下，使高炉在合理的炉顶压力下正常运行[1]。由于现在高炉大型化，炉顶压力逐渐提高，减压阀组使用时产生的压力差也逐渐增大，煤气流速增强，引起减压阀组振动加大。在实际生产过程中，就曾出现过因振动过大引起的管

5、道破裂致使煤气泄露事故。因此，研究减压阀组振动特性就显得很有实际意义。本文通过分析，改进结构，提高了减压阀组固有频率，改善了抗振性，避免共振。2模型建立2.1三维实体模型以某厂的高炉净煤气减压阀组为研究对象，建立三维模型。该减压阀组长度为8m,两端为封头结构形式，中间由3个支管连接起来，每个支管中间安装一个蝶阀，其中两个蝶阀通径为DN800，一个为DN400。建立其三维实体模型的时候考虑到其计算精度的影响和有限元模型的计算规模，对其进行相应简化。蝶阀的主轴(含阀板)与阀体是轴承连接，其本身振动特性对于整个减压阀组的振动特性影响很小，因此，在建立三维模型时，省略蝶阀主轴，保留法兰。

6、利用SolidEdge软件所建模型如图1所示。图1减压阀组三维模型2.2有限元模型通过ANSYS-Workbench软件提供的接口文件类型，将减压阀组的三维模型导入ANSYS-Workbench软件中。采用HEX单元对其进行网格划分，得到223143个节点，69750个单元。减压阀组主要材料为16MnR，其弹性模量为210GPa,泊松比为0.3，密度为7800kg/m3。所建模型如图2所示。中国冶金装备网—中国冶金人的网图2减压阀组有限元模型3理论基础模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算分析取得，这样一个计算过程称为

7、模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析。通过模态分析搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应[2]。将高炉减压阀组整体结构近似看作线性系统，根据弹性力学有限元法，得到减压阀组振动系统的运动微分方程：(1)式中：、、—总体质量矩阵，阻尼矩阵，刚度矩阵；—位移向量；—外部激振力向量.对减压阀组进行的约束模态分析，暂不考虑外力，即，得到系统的自由振动方程。由于结构阻尼比较