[發明專利]一種管道振動響應的整體測量方法

有效

• 申請號: 201710740952.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107590321B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 李帥軍;沈石頭;劉少有;吳淏;劉修良;余志庭;李俊益
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01H17/00;G06F17/14;G06F17/16;G06F113/14;G06F119/14;G06F111/04
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

本發明公開了一種管道振動響應的整體測量方法，涉及工程測量領域，包括：S1：基于待測的管路系統結構，建立管路模型，并基于管路模型建立動力學模型；S2：在待測的管路系統中布置多個用于采集管壁振動信號的測點；S3：加速度傳感器采集測點的管壁振動加速度信號，同時通過傅里葉變換將采集得到的時域振動加速度信號轉換為頻域振動加速度信號；S4：根據時域振動加速度信號或頻域振動加速度信號，確定管路系統中等效的激勵源的位置和大小，得到等效的激勵源向量；S5：將得到的激勵源向量帶入動力學模型中，并結合公式得到管路上待考察位置的振動響應情況。本發明通過少數測點振動的測量來精確預測整個管路任意點的振動響應情況。

技術領域

本發明涉及工程測量領域，具體涉及一種管道振動響應的整體測量方法。

背景技術

流體管路廣泛應用于船舶與海洋工程、能源與電力工業、石油化工，航行器動力系統以及日常生活中，管路系統在輸送流體的同時，會將振動能量沿管壁和管內流體傳播到管路系統的各個位置，造成管路及與管路相連的其他元件和精密儀器的破壞，影響管路系統安全和管路動力系統的正常運行，嚴重時甚至會造成巨大的經濟損失，因此，管路系統的振動測試便成為管路系統設計過程較為重要的一個環節。

管路振動測量的常用方法是在管路的關注點和關鍵位置點布置加速度傳感器，通過加速度傳感器，將測量的管路的振動信號傳遞給信號采集處理系統，然后根據需要從信號采集處理系統提取數據進行繪圖分析。但對于大型的管路系統而言，當需要關注的振動位置較多時，則需要在管路上設置較多的測點，并使用大量的加速度傳感器，造成人力、物力和財力的較大消耗，并且由于管路系統的復雜結構和位置特征，有些測點不具備安裝加速度傳感器的空間條件，或者測點所在位置測試環境惡劣，不適宜人長期工作，導致無法測量這些關鍵測點的振動情況。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種管道振動響應的整體測量方法，通過少數測點振動的測量來精確預測整個管路任意點的振動響應情況。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是，包括：

S1：基于待測的管路系統結構，建立管路模型，并基于管路模型建立動力學模型：

Φ_start＝UΦ_end+Q(F,U,D) (1)

其中，Φ_start表示管路始端的狀態向量，Φ_end表示管路末端的狀態向量，U表示管路末端和管路始端之間的傳遞矩陣，Q(F,U,D)為由管路振動的激勵源向量F、傳遞矩陣U和管路邊界條件D組成的初始狀態向量；

S2：在待測的管路系統中布置多個用于采集管壁振動信號的測點，每個測點均設置加速度傳感器；

S3：加速度傳感器采集測點的管壁振動加速度信號，同時通過傅里葉變換將采集得到的時域振動加速度信號轉換為頻域振動加速度信號；

S4：根據采集的時域振動加速度信號或轉換得到的頻域振動加速度信號，進行振源的識別，確定管路系統中等效的激勵源的位置和大小，得到等效的激勵源向量；

S5：將得到的激勵源向量帶入動力學模型(1)中，并結合公式Φ_r＝EW^-1F得到管路上待考察位置的振動響應情況，其中，Φ_r為待考察位置各方向振動響應組成的狀態向量，F為激勵源向量，W^-1為由傳遞矩陣U、邊界條件D組成的矩陣的逆陣，E表示提取矩陣，其用于提取待考察位置的狀態向量。

在上述技術方案的基礎上，所述邊界條件D包括管路結構的支撐形式和管內流體的阻抗。

在上述技術方案的基礎上，管路系統中布置的測點均勻分布于管路系統中。