往复压缩机管线振动耦合特性分析与控制

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1、．．。：‘．听位代皆：１００１７学导：２０１２０２０１３化索石油化义＃祕硕±研究生学位论文＇ｒ：．．．．．题目往复压缩机管线振动絹合特性分析与控制研究生王童专业领域机械工程校内导师赵杰副教授校外导师＇郑学鹏高工．．厂；，－．—１日期：２０１５年６月１９日化京石洒化工学院学位论文原创性声明：所呈交的学位论文，本人郑重声明，是本人在导师的指导下独立迸行研究工作所取得的成果。除文中己经法明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的

2、个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：ｉ等日期：ｂＳ关于论文使用授权的说明学位论义作者完全了解北京石油化工学院有关保留和使用学位论文的规定，目Ｐ：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京石油化工学院。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阀和借閱；学校可公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。□论文暂不公开注释；本学位论文属于暂不公开范围，在年解密＾后适用本授权书。□非暂不公开论文注释：本学位论文不属于

3、替不公开范围，适用本授权书。．＞成－会＇Ｓ作者签名：１日期：’合Ｉ」校内导师签名：１／义’日期；学位论文数据集中图分类号TB123学科分类号4601520论文编号1001720152013密级公开学位授予单位代码10017学位授予单位名称北京石油化工学院作者姓名王莹学号201202013获学位专业名称机械工程获学位专业代码085201过程流体装备设计及可课题来源北京市自然科学基金研究方向靠性技术论文题目往复压缩机管线振动耦合特性分析与控制关键词压缩机管线，气固耦合，有限元，动力特性，振动控制论文答辩日期2015年5月31日*论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会

4、情况姓名职称工作单位学科专长校内指导教师赵杰副教授北京石油化工学院化工机械中国石化工程建设校外指导教师郑学鹏高工化工机械有限公司(SEI)评阅人1评阅人2评阅人3评阅人4答辩委员会主席冯清晓高工SEI化工机械答辩委员1冯清晓高工SEI化工机械答辩委员2刘录教授北京石油化工学院化工机械答辩委员3张卫义教授北京石油化工学院化工机械答辩委员4周翠红副教授北京石油化工学院环境工程答辩委员5张宝生副教授北京石油化工学院环境工程注：一.论文类型：1.产品研发2.工程设计3.应用研究4.工程/项目管理5.调研报告6.其他二.中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三.学科分类号在中华人民共和国国家标准（

5、GB/T13745-9）《学科分类与代码》中查询。四.论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要往复压缩机管线振动耦合特性分析与控制摘要往复式压缩机在石化、电力、采矿等多个工业领域应用广泛，但是其工作原理本身引发的管道内周期性的压力脉动激励，会使管道系统产生剧烈振动，严重影响了装置的安全运行。近年来，对流固耦合的研究已经逐渐成为工程应用的热点。本文主要借助有限元分析软件ANSYS对充气管道进行流固耦合分析和工程实际问题的研究，主要做了以下五个方面的工作：1、对往复式压缩机管线的机械结构系统振动理论和管内气柱系统有限元分析理论进行了阐述。对于单独分析流体域和固体域存在的不足，引出了气固

6、耦合理论，基于伽辽金法建立了气固耦合有限元方程，为基于ANSYSWorkbench建立充气管道的流固耦合振动数值模型和边界条件的合理设置提供支撑。2、搭建了管道振动特性测试实验平台，对孔板+缓冲罐消振进行了实验研究，实验结论最佳孔板孔径比选取区间为0.4~0.5，与工程中推荐的孔径比区间相吻合。此外，通过对实验管道系统充气前后的对比分析，得出耦合因素造成的振动响应，为气固耦合仿真模拟的正确性提供验证。为后续耦合场模拟提供基础数据。3、基于上述实验系统建立数值模型，通过实验脉动值对模型施加边界条件进行仿真，验证了模拟方案的可行性。并讨论了气固耦合对典型复杂管线系统模型模态特性的影响，结果表明

7、，随介质密度、流速、压力和弹性模量增加，固有频率显著升高，但振型基本不变。4、就工程实际中一套在役压缩机机组及进出口管线的剧烈振动问题进行了分析，基于上述分析，在可忽略耦合效应的前提下，提出了引入结合部等效参数修改的技术建立还原真实振动现场模型的思路。实测结果验证了模型的准确性，对一体化模型提出增加6个支撑的结构动力优化方案，数值验证结果表明，优化后系统最大振动位移降幅达到97%，振动能量分布均匀。关键词：压缩机管线，气