[發明專利]輸氣站增壓泵進出口管道的振動評價方法

有效

• 申請號: 202010026268.8
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111222277B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王仕強;張志東;何莎;陳文斌;楊剛;夏傳強;李超;劉洪智;駱吉慶
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F30/28;G06F119/14
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本發明公開了一種輸氣站增壓泵進出口管道的振動評價方法，其主要是依次通過結構特性分析評價、流致振動分析評價和強制機械響應分析評價來判定進出口管道的振動是否合格。本發明能夠對進出口管道的振動狀況進行有效的分析評價，從而及時了解到進出口管道的振動狀況，尤其是在不同程度的振動工況下，管道的長期疲勞運行的振動檢測。便于對超出振動允許范圍的管道及時采取防振或減振措施，避免因管道破裂引起爆炸，造成嚴重事故。

技術領域

本發明屬于特種設備技術領域，尤其涉及一種輸氣站增壓泵進出口管道的振動評價方法。

背景技術

在石油行業，輸氣場站增壓泵是使用最常見的大型設備之一，增壓泵在未開啟時，相應連接部件都是靜止的，但增壓泵一旦開啟，管道系統就會隨之振動。在不同工況下，多數管道的振動將會加劇，振動的程度與管道中的壓力、管道的配備和設計密切相關。尤其是輸氣場站增壓泵進出口管道，源于內部流體和外部機械激勵誘發的振動，在不同程度的振動工況下，長期疲勞運行，嚴重影響管道的支座、焊縫及螺栓等連接部件的可靠性，輕則引起泄漏，重則由破裂引起爆炸，造成嚴重事故。

目前，振動測試技術已能夠獲取較為準確的振動信息，具有較為成熟的信號處理方法。當前振動測試主要涉及檢查機械設備運轉的振動特性，檢驗其工作質量，能夠測定機械系統動態響應特性，測定設備的沖擊能力與承受振動的能力，分析產生振動的原因，尋找振源。但是針對輸氣場站增壓泵進出口管道的振動測試技術研究較少，與機械旋轉設備相比，管道振動的測試方法截然不同，除了每一條管道在工況、內部介質及機構上的差異外，在數據處理和測點的選取也不相同。因此，亟需解決輸氣場站增壓泵進出口管道的振動測試技術。

振動評價技術目前主要應用在非旋轉部件的機械振動、設備的故障診斷及狀態監測，部分設備的振動評價已形成了標準，并且能夠根據標準判定設備的運轉狀態。而國內管道振動測試與評估研究較多的主要涉及核電站管道系統的振動測試與評價技術，尚無輸氣場站增壓泵進出口管道振動評價技術。

因此，在輸氣場站中工藝系統管道的完整性顯得尤為重要，為了避免此類事件的發生，需及時了解增壓泵進出口管道的振動情況，方便提前做好管道減振措施。而振動是評價管道安全運行的一個重要指標，以便對超出振動允許范圍內的危險管道及時采取防振措施。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述問題，提供一種輸氣站增壓泵進出口管道的振動評價方法。本發明通過對輸氣站增壓泵進出口管道的振動狀況的分析評價，能夠及時了解到進出口管道的振動狀況并采取相應措施，從而達到安全生產的目的。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種輸氣站增壓泵進出口管道的振動評價方法，包括以下步驟：

(1)結構特性分析評價

通過有限元分析，采用離散型多自由度系統模型，通過建立進出口管道幾何模型、網格劃分、材料力學參數設置和施加邊界條件，計算出進出口管道本體的固有頻率；將固有頻率與根據實測振動測試信號計算得出的頻率譜進行比較，若固有頻率與頻率譜的相近值或倍頻值在設定范圍內，則判定進出口管道的振動不合格，結束評價；若固有頻率與頻率譜的相近值或倍頻值在設定范圍外，則轉入步驟(2)；

(2)流致振動分析評價

通過有限元分析，采用流固耦合方法計算，通過建立進出口管道幾何模型、CFD網格劃分、介質參數設置和流體加載，計算出進出口管道的激勵頻率；將激勵頻率與根據實測振動測試信號計算得出的頻率譜進行比較，若激勵頻率與頻率譜的相近值或倍頻值在設定范圍內，則判定進出口管道的振動不合格，結束評價；若激勵頻率與頻率譜的相近值或倍頻值在設定范圍外，則轉入步驟(3)；

(3)強制機械響應分析評價