往复式柱塞泵输液系统管道振动分析.pdf

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1、经验交流2012年第5期(总第121期)·机械研究与应用·往复式柱塞泵输液系统管道振动分析李小锋，孙学本(1．酒钢(集团)动力厂设备科，甘肃嘉峪关735100；2．重庆工业自动化仪表研究所，重庆401123)摘要：对实际应用管道进行了简化，分析了管道系统振动的原因，阐述了矩阵转移法的基本原理及应用范围，应用MATLAB进行了分析计算。最后得出振动原因为液柱固有频率跟管道固有频率接近，二者产生共振，从而引发管道共振，也从工程角度验证了矩阵转移法在解决复杂管系液柱固有频率的正确性及有效性。关键词：管系振动；矩阵转移法；MATLAB中图分类号：TH

2、12文献标识码：B文章编号：1007-4414(2012)05-0180—03PipevibrationanalysisofinfusionsystemforreciprocatingpistonpumpLiaoXiao—feng．SunXue—ben(1．Equipmentdepartmentofpowerplant，JiuquanIron&steel(Group)Co．，Ltd，JiayuguanGausu735100，China；2．Chongqinginstituteofindustrialautomationandinstrumen

3、t，Chongqing401123，China))Abstract：Thepracticalpipelineissimplified，thereasonsofthepipelinesystemvibrationareanalyzed，thebasicprinciplesandscopeofapplicationofthematrixtransfermethodisillustrated，andMATLABisappliedfortheanalysisandcalculation．Itisconcludedthatthenaturalfrequ

4、encyofpipeisclosetothenatural~equeneyoftheexcitation~equencywithliquidcol—umn，whichcausesthepiperesonance．CorrectnessandeffectivenessofMatrixtransfermethodareverifiedfromanengineer—ingperspectivewhichsolvingnaturalfrequencyoftheliquidcolumnofcomplexpipesystem．Keywords：pipin

5、gvibration；matrixtransfermethod；naturalfrequencyofpipel引言决办法。在酒钢动力厂制氧部新投入使用的供水系统进2．2激振频率的计算行试车过程中，从柱塞式水泵出来的一段管道发生剧当泵为旋转式往复动力系统时，泵的周期性吸排烈的振动，不仅发出很大的噪音而且严重影响使用。油将导致流体脉动。因此其脉动频率等于泵对工作尽管检修小组针对剧烈的管道部位进行了加固，增加液体的激发频率。其频率等于了支吊架约束，振动程度有所减小，但由于支吊架容=2×=2×=336(Hz)(1)易松动仍然无法完全解决管道振动问题。

6、为此，作者其中：m为柱塞泵的柱塞数，此处为7；凡为泵的转速，带领设备组成员进行了振动分析。图1为根据现场1440r／min。管系的简化图，图中的标号为管道节点序号。2．3液柱固有频率的计算管道系统内所容纳的液体称为液柱。因为液体有一定的质量，可以被压缩、膨胀，所以液柱类似弹性的振动系统，在一定激振力的作用下会形成振动。采用传递矩阵法计算复杂管系液柱固有频率的方法是压缩机异径管目前使用最多的计算方法，也是很多气流脉动与管道图1管道简化图振动分析程序包内有关气柱固有频率计算的主要理论依据¨J。矩阵转移法是把一个复杂的管道系统2管道系统振动分析看成

7、由各种管道元件构成。这些元件是等截面管、容2．1管道系统振动的原因器、分支管道流入总管道构成的汇流点和两根不同截管道振动的原因很多，但究其根本还是回转动力面管道构成的异径管等。对于每一种元件，都设法找源产生的激振力与管道的固有频率或液柱固有频率到上、下游点脉动压力和脉动速度之问的关系。然后接近，从而出现共振产生的。笔者将逐个分析激振频根据边界条件得到复杂关系液柱固有频率方程。借助MATLAB，即能算出任何复杂管道系统的各阶液柱率，液柱固有频率以及管道的固有频率，最终确定解收稿日期：2012—09-05作者简介：李小锋(1976一)，男，甘肃泾

8、川人，助理工程师，主要从事机械设备检修与维护、管理。·18O··机械研究与应用·2012年第5期(总第121期)经验交流固有频率。其计算方法如下：2．5计算过程简单