800MN模锻压机管道振动特性分析

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压力管道系统广泛应用在海洋工程、石油能源工业以及重型加工等行业。由于管内压力液体的非定常流动不可避免,因此如何控制或减小其引起的管道振动成为了当前急需研究的问题。特别地对于运行在高压、大流量等极端工况下的800MN模锻压机,一旦由于管道振动等原因导致机器振动,加上环境应力的作用,振动故障将迅速扩展,对整个庞大系统将造成灾难性后果,因此,研究800MN模锻压机管道振动特性,对于提高大压机工作效率,保证其工作性能以及生产安全具有深远的意义。本文首先推导了液压冲击以及压力脉动在800MN模锻压机管道结构单元诸如直管、异径管的传递与反射规律,得出管道系统末端存在的阀门是导致液压冲击以及增大压力冲击波的主要原因,同时还得出适当选择800MN模锻压机管道的位置及其长度可以有效地控制管道中的压力脉动值,另外从结构上还提出了减小液压冲击以及消减压力脉动的措施。然后对800MN模锻压机管道中的特殊结构单元如异径管单元、弯管单元、三通管单元以及节流阀阀口处的流场进行了数值模拟分析,得到了800MN模锻压机管道内的湍流耗散以及局部的漩涡流是激发管道振动的主要原因,同时还针对在三通管处模拟了在有无压力脉动的情况下,管内流场的变化,得出了压力脉动会进一步加大管道振动。最后建立了800MN模锻压机第一组12个泵站管道系统中从增压缸到主工作缸的进油压力管道部分的物理模型图,对系统模型进行了静力与动力分析,包括管道一次应力校核、二次应力校核、管系固有频率及相关振型分析、谐振力作用下的管道最大变形量、最大位移结果以及简单直管的液柱固有频率计算。通过仿真计算,该管道模型能满足在高压大流量环境下正常工作,另外分别对简单直管的液柱固有频率前五阶、泵的激励频率、以及管系结构的固有频率的前五阶进行了比较,发现不存在三者频率重合区,因此不存在管道系统共振的情况,达到了建立低振型管道系统的目的。
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