气液两相流管道振动测试分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第12期49一气液两相流管道振动测试分析曹建强，郝点，秦金(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东东营257061)[摘要]对大型多相流实验管道进行了振动测试和分析，用双通道数据采集器对单相气和两相流进行了频谱测试。通过频谱分析，分析了管内为单相气和气液两相流时振动频谱信号的异同，发现在单相气中加入液相后，振动频谱频带范围明显变宽，振动能量值变大。[关键词]气液两相流；管道；频谱分析；测试气液两相混合物在管道中的流动是石油化工两相流动产生的复杂作用力。同时，管外的随机装置中常见的流体流动过程之一，具有与单相流

2、载荷作用也可能引起管道的振动，但这种振动大动所不同的许多复杂因素。气液两相流体在管道多时间短暂并很快消失，故一般不予考虑。具体中输送时流动形态复杂多变，各不完全相同，可分析两相流管线振动原因，需从以下三个方面考形成多种流型，各处的密度不完全相同，在流体虑：(1)两相流体脉动变化；(2)两相流管道流动速度和流动方向发生变化时会引起管道系统内部流体的流动状况；(3)管道系统的机械动力的剧烈振动。为搞清振动的原因，以便采取措施不平衡。减轻管线的振动，应当对管线内的流体振源进行2测试参数及方案分析。测试对象：某大型多相流实验环道。l管道中流体的流型划分

3、和振动原因测试仪器：测试采用PL302双通道数据采集器1．1流体的流型划分／频谱分析仪和恩泰克PM(PredictiveMaintenance)基气液混合物在水平管道中流动时，曼德汉流本状态监测软件，传感器采用加速度传感器。型图(图1)将其区分成6种不同的流型：泡状流、段测试参数：振动速度有效值，m／s；振动加塞流(块状流)、层状流、波状流、段塞流(塞状流)速度有效值(电压输出)，lav；和环雾状流。测试方向：管道水平方向和垂直方向。测试工况：水平管道系统分两种方案进行测试。一种是测试水平管道内只有气体时的振动信号，另一种是测试水平管道内气体和

4、液体以不同瑙量混合时的振动信号。具体的气液流量组合形式赛如表1所示。测得水平管处的振动响应情况，得到霉振动速度、加速度频谱。鬃表1水平管测试工况列表工况气量(Nm’／h)液量(m／h)流型气相表观速度，(s)14500图l曼德汉水平管流型判别图260004450O．6波状流1．2气液两相流管道振动原因56000．6波状流对于气液两相流管道，管道系统振动的成因十分复杂。一般来说，主要的诱因可能来自系作者简介：曹建强(1984一)，男，河北石家庄人，中国石油统中设备的外部动力，也可能是管道输送的气液大学(华东)硕士研究生，研究方向为化工过程机械。学

5、兔兔www.xuetutu.com50一■故障诊断2010年第13卷石油与化工设备一3测试结果及分析离心泵转速频率：=2850／60=47．5Hz3．1实验中所用流体机械简介叶轮旋转扰动频率：，f=jr2×／T／1：47．5×此次实验中给气体增压用的压缩机为5=237．5HzV-13／12．5型往复压缩机，排气量13m／min，排气式中：／7"1一离心泵的叶片数。压力l2．5×10pa，实际转速525r／min，双缸作用。3．2单相气管道振动频谱分析往复压缩机转速频率：G=525／60=8．75Hz在进行频谱分析前，首先分析所有可能引起脉动主激

6、发频率：厂r=17／7／／60=(525×管道振动的因素，有两相流不稳定流动因素、管2)／60=17．5Hz道自身的自由振动以及管外的随机载荷作用。由式中：n一压缩机转速，r／min；脚一激发频率于管外随机载荷作用而引起的振动大多短暂且很的阶次，单作用~Zm=l，双作用缸埘=2。快消失，故一般不予考虑。振动测试获得的典型单相气管道速度频谱图输送液体由单级单吸清水离心泵进行。离心和加速的频谱图如图2、图3、图4、图5所示。泵的实际转速为2850r／min，叶片数为5。．【I}l4锄一¨^^，r^^u、√0√u、．^、一～～^图2单相气(450)水

7、平速度谱图3单相气(600)水平速度谱5《‘6J‘．fl』、n，、从^图4单相气(450)水平加速度谱图5单相气(600)测点6加速度谱由图2和图3可知，当水平管内为单相气体压缩机间歇排气产生的气流脉动引起的。时，振动的速度谱频率成分简单，振动能量集从加速度频谱可以看出，频率范围在中，振动谱线多分布在2～20Hz范围内。单相0-5000Hz，能量谱线大多集中在500～2000Hz范围气流量为450Nm／h时，速度频谱的峰值频率为内。当单相气流量增加时，有能量谱线分布在更高8．75Hz，最大幅值106．211um／s；单相气流量为的频率下。600

8、Nm／h时，速度频谱的峰值频率为8．75Hz，最对比能量谱密度值，在单相气流量为600Nm／大幅值216．061m／s。由计算可知，单相气管道振h时的