本文選題：管道振動 + 振動分析��； 參考：《中國石油大學(xué)(華東)》2015年碩士論文

【摘要】：在石油天然氣工業(yè)中,往復(fù)式壓縮機(jī)是一種重要的增壓設(shè)備。由于其工作的不連續(xù)性,會產(chǎn)生壓力脈動問題,從而引起上下游管道與設(shè)備發(fā)生振動。管道振動劇烈時發(fā)生振動疲勞破壞,導(dǎo)致管道氣體泄漏,造成安全事故。本文結(jié)合理論分析與聲學(xué)和力學(xué)軟件計算,分析了引發(fā)壓縮機(jī)管道系統(tǒng)振動的原因,利用ABAQUS軟件研究了管道固有頻率的變化規(guī)律,根據(jù)美國石油協(xié)會制定的壓縮機(jī)防振設(shè)計方法提出了相對應(yīng)的振動分析方法,研究了壓縮機(jī)不同減振措施的減振機(jī)理,并利用CAESAR II對蘇里格氣田天然氣壓縮機(jī)入口管道進(jìn)行了力學(xué)分析與疲勞分析,利用DIMGO程序與CAESAR II軟件對2D50型壓縮機(jī)管道系統(tǒng)進(jìn)行了減振設(shè)計,防止管道發(fā)生共振從而導(dǎo)致振動疲勞破壞,保證了管道系統(tǒng)的實際安全運(yùn)行,具有重要的工程意義。壓縮機(jī)管道系統(tǒng)中產(chǎn)生振動的原因主要有三種:壓縮機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動驅(qū)動機(jī)身與基礎(chǔ)而引發(fā)的振動;壓縮機(jī)吸排氣的不連續(xù)性使管道內(nèi)產(chǎn)生壓力脈動,從而對管道內(nèi)氣柱形成激發(fā),引起氣柱振動;振動著的氣柱在管道彎頭、閥門、異徑管等截面積變化處產(chǎn)生激振力,使管道系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械振動。管道布管方式越簡單,彎頭數(shù)量越少,管道相應(yīng)的固有頻率就越小;約束間距越小,即固定約束數(shù)量越多,管道的剛度越大,變形能力越小,管道相應(yīng)的固有頻率也就越大;管卡與管道的接觸面積越大,約束管道能力越強(qiáng),管道相應(yīng)的固有頻率也就越小;管道產(chǎn)生裂紋時,固有頻率會減小,但下降幅度不顯著。在實踐工程設(shè)計中,一般根據(jù)壓縮機(jī)的排出壓力與壓縮機(jī)每個氣缸的額定功率值來選擇防振設(shè)計方法。振動分析主要涉及聲學(xué)分析和力學(xué)分析。利用DIMGO程序?qū)嚎s機(jī)和管道系統(tǒng)的壓力脈動情況進(jìn)行分析。利用CAESAR II主要對管道進(jìn)行靜力分析、動力分析與SN曲線法疲勞分析。通過對蘇里格氣田天然氣壓縮機(jī)入口管道進(jìn)行力學(xué)分析,得出管道的運(yùn)行情況處于安全范圍的結(jié)論。設(shè)置緩沖罐、氣流脈動衰減器、在管道系統(tǒng)中安裝孔板是消減氣流脈動的主要減振措施。增加管道支承約束數(shù)量或者改變約束方式是防止機(jī)械共振的有效措施。對2D50型壓縮機(jī)管道系統(tǒng)進(jìn)行減振設(shè)計,通過排氣緩沖器管路側(cè)法蘭處安裝孔板,采取增加止推約束與添加防振管卡的調(diào)整措施,保證了壓縮機(jī)管道系統(tǒng)的順利投產(chǎn)和安全運(yùn)行。
[Abstract]:Reciprocating compressor is an important supercharging equipment in petroleum and natural gas industry. Because of the discontinuity of its work, the pressure pulsation will occur, which will cause the upstream and downstream pipelines and equipment to vibrate. Vibration fatigue damage occurs when pipeline vibration is intense, resulting in pipeline gas leakage and safety accident. Based on the theoretical analysis and the calculation of acoustic and mechanical software, this paper analyzes the causes of the vibration of the compressor pipeline system, and studies the variation law of the natural frequency of the pipeline by Abaqus software. According to the anti-vibration design method of compressors developed by the American Petroleum Association, a corresponding vibration analysis method is put forward, and the mechanism of vibration reduction of compressors with different damping measures is studied. The mechanical analysis and fatigue analysis of the inlet pipeline of natural gas compressor in Sulige gas field are carried out by using CAESAR II, and the vibration reduction design of the pipeline system of 2D50 compressor is carried out by using DIMGO program and CAESAR II software. It is of great engineering significance to prevent pipeline resonance and lead to vibration fatigue failure and ensure the practical safe operation of pipeline system. There are three main causes of vibration in compressor pipeline system: vibration caused by reciprocating movement of compressor piston to drive fuselage and foundation, discontinuity of compressor suction and exhaust causes pressure pulsation in pipeline, Thus, the gas column in the pipeline is excited, which causes the vibration of the gas column, and the vibrating air column produces the exciting force at the change of the section area of the pipe elbows, valves, diameters and so on, which causes the mechanical vibration of the pipeline system. The simpler the pipe arrangement is, the less the elbow number is, the smaller the natural frequency of the pipe is, the smaller the constraint spacing is, the more the fixed constraint is, the greater the stiffness of the pipe is, the smaller the deformation capacity is, the greater the corresponding natural frequency of the pipeline is. The larger the contact area between the pipe clamp and the pipe is, the stronger the binding capacity of the pipe is, the smaller the corresponding natural frequency of the pipe is, and the smaller the natural frequency is when the pipe cracks occur, but the decrease is not significant. In the practical engineering design, the vibration proof design method is generally selected according to the compressor discharge pressure and the rated power value of each cylinder of the compressor. Vibration analysis mainly involves acoustic analysis and mechanical analysis. The pressure fluctuation of compressor and pipeline system is analyzed by DIMGO program. CAESAR II is mainly used for static analysis, dynamic analysis and SN curve fatigue analysis. Based on the mechanical analysis of the inlet pipeline of natural gas compressor in Sulige gas field, it is concluded that the operation of the pipeline is in the safe range. Installation of buffer tank, air pulsation attenuator and orifice plate in pipeline system are the main damping measures for reducing airflow pulsation. It is an effective measure to prevent mechanical resonance by increasing the number of pipe supports or changing the restraint mode. The vibration reduction design of the 2D50 compressor pipeline system is carried out. Through the installation of orifice plate at the flange side of the exhaust buffer, the adjustment measures of increasing the thrust constraint and adding the anti-vibration pipe card are adopted to ensure the smooth production and safe operation of the compressor pipeline system.
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE974

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本文編號：2115574