本文關(guān)鍵詞：海洋平臺壓縮機(jī)組甲板結(jié)構(gòu)振動特性分析及改進(jìn)

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【摘要】：往復(fù)壓縮機(jī)在動力機(jī)械中屬于振動問題比較特殊的一類,其振動狀態(tài)比較復(fù)雜。在往復(fù)壓縮機(jī)運(yùn)行時,如果其產(chǎn)生的激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率接近將出現(xiàn)共振狀態(tài)。處于共振狀態(tài)下運(yùn)行的往復(fù)壓縮機(jī),其振動幅度會不斷加強(qiáng)。當(dāng)激振力的頻率、大小及作用點(diǎn)與系統(tǒng)的模態(tài)和固有頻率以最壞的方式組合在一起,就會發(fā)生劇烈的振動。往復(fù)壓縮機(jī)的劇烈振動將引起連接螺栓斷裂、管道開裂、主軸承破壞,甚至壓縮機(jī)基礎(chǔ)振裂。因此,進(jìn)行壓縮機(jī)組的振動特性研究,并采取各種有效的措施來消除有害振動,使往復(fù)壓縮機(jī)組的振動控制在允許范圍內(nèi),對保證壓縮機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要意義。 海洋平臺往復(fù)天然氣壓縮機(jī)通常采用撬裝方式,即壓縮機(jī)及相關(guān)設(shè)備安裝在撬塊基礎(chǔ)(簡稱壓縮機(jī)撬)上,壓縮機(jī)撬固定在平臺的甲板上。因此,壓縮機(jī)組的振動主要包括壓縮機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、撬及安裝甲板等。本文以某海洋平臺往復(fù)天然氣壓縮機(jī)組為例,對其振動特性進(jìn)行分析,主要研究內(nèi)容如下： (1)應(yīng)用有限元分析ANSYS WorkBench軟件建立了目標(biāo)平臺壓縮機(jī)組的有限元模型,對壓縮機(jī)組進(jìn)行了模態(tài)分析,得到壓縮機(jī)組前24階模態(tài)的固有頻率、位移值和振型圖。結(jié)果表明：壓縮機(jī)組的固有頻率低,遠(yuǎn)低于壓縮機(jī)的工作頻率,壓縮機(jī)被安裝在柔性梁結(jié)構(gòu)上,安裝甲板剛度低,在外界載荷的作用下容易產(chǎn)生變形和振動。 (2)通過諧響應(yīng)分析,得到壓縮機(jī)組在激振力作用下的響應(yīng)值和變形云圖。結(jié)果表明：壓縮機(jī)安裝甲板縱向剛度不足是引起壓縮機(jī)組振動過大的原因,通過增加甲板縱梁數(shù)量,提高縱梁剛度的方法來減小振動。對結(jié)構(gòu)改造后的壓縮機(jī)組的諧響應(yīng)分析表明,結(jié)構(gòu)改造后壓縮機(jī)組的振動響應(yīng)值明顯降低。 (3)為了驗(yàn)證有限元計(jì)算結(jié)果,分別對改造前和改造后壓縮機(jī)組的振動進(jìn)行現(xiàn)場測試,并對獲取的振動信號進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)改造后壓縮機(jī)組的振動強(qiáng)度減小,驗(yàn)證了有限元分析的正確性 本文針對海洋平臺壓縮機(jī)組的振動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬及測試分析,為海洋平臺壓縮機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：海洋平臺 壓縮機(jī)組 模態(tài)分析 諧響應(yīng)分析 ANSYS WorkBench
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.38;U661.44
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究目的和意義12-13
• 1.2 壓縮機(jī)組介紹13-14
• 1.2.1 壓縮機(jī)組及安裝方式13-14
• 1.2.2 壓縮機(jī)組抑振設(shè)計(jì)原則14
• 1.3 壓縮機(jī)組振動研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 壓縮機(jī)組振動研究概況14-15
• 1.3.2 海洋平臺壓縮機(jī)組振動研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題的研究背景16-17
• 1.5 論文主要工作17-19
• 第二章 有限元分析理論及振動信號分析方法19-28
• 2.1 有限元方法19-21
• 2.2 結(jié)構(gòu)振動的有限元分析21-25
• 2.2.1 模態(tài)分析理論22-23
• 2.2.2 諧響應(yīng)分析理論23-25
• 2.3 振動信號分析方法25-27
• 2.3.1 時域分析法25-26
• 2.3.2 頻域分析法26
• 2.3.3 時頻分析法26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 海洋平臺壓縮機(jī)組有限元模型28-37
• 3.1 有限元模型的建立28-33
• 3.1.1 有限元模型的簡化28
• 3.1.2 單元類型的選擇28-29
• 3.1.3 模型建立方法29-33
• 3.2 模型網(wǎng)格劃分33-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 海洋平臺壓縮機(jī)組振動特性的數(shù)值模擬37-54
• 4.1 模態(tài)分析37-40
• 4.1.1 確定載荷及邊界條件37-38
• 4.1.2 結(jié)果與討論38-40
• 4.2 諧響應(yīng)分析40-48
• 4.2.1 載荷及邊界條件的確定40-42
• 4.2.2 結(jié)果與討論42-48
• 4.3 結(jié)構(gòu)改進(jìn)及分析48-52
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施48-50
• 4.3.2 結(jié)果與討論50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 海洋平臺壓縮機(jī)組振動測試與分析54-70
• 5.1 振動測試方法54-58
• 5.1.1 儀器與設(shè)備54
• 5.1.2 測點(diǎn)布置54-56
• 5.1.3 測試信號處理56-58
• 5.2 結(jié)果與討論58-69
• 5.2.1 中壓壓縮機(jī)組A機(jī)58-61
• 5.2.2 中壓壓縮機(jī)組B機(jī)61-64
• 5.2.3 中壓壓縮機(jī)組C機(jī)64-67
• 5.2.4 壓縮機(jī)組周圍甲板67-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 本文還需完善的工作71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-76
• 作者簡介76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1103523