高扬程泵站压力管道振动特性研究

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1、分类号___________密级______________UDc___________学号201210103028#lit也汆老^^NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPowerw硕卞立论文高扬程泵站压力管道振动特性研究王亚楠导师姓名、职称____________徐存东教授__________________申请学位工学硕士学科名称水工结构工程提交论文日期2015年4月22日答辩日期2015年5月15日学位授予单位、授予日期_________华北水利水电大学独立完成与诚信声明本人郑

2、重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。签字曰期：签字日期：风_心1学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利

3、水电大学可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）签字曰期：爲签字曰期:分类号：密级：UDC:单位代码：10078华北水利水电大学硕士学位论文高扬程泵站压力管道振动特性研究RESEARCHONVIBRATIONCHARACTERISTICSOFPRESSUREPIPELINEATHIGH-LIFTPUMPINGSTATION研究生姓名：王亚楠指导教师：徐存东教授专

4、业名称：水工结构工程所在学院：水利学院2015年5月华北水利水电大学硕士学位论文高扬程泵站压力管道振动特性研究摘要我国的高扬程输水泵站大部分都建于上世纪七八十年代，随着常年的生产运行，很多泵站都存在着不同程度的安全隐患，如管道振动幅度大、运行噪音大等问题，其中，压力管道振动会直接影响整个泵站输水管路运行的安全和效率。本文开展高扬程泵站压力管振动特性研究，进一步分析管道振动的激励原因，研究管道的振动机理，对于保障大型泵站压力管道的安全运行，提高泵站压力管道的运行效率具有重大的现实意义。本文以甘肃省景泰川电力提灌工程二期总干七泵站1#压力管道为

5、研究对象，采用DASP（DataAcquisition&SignalProcessing）软件进行实验测试，并利用ANSYS建立流固耦合数值模型，对泵站压力管道和机组进行激励源辨识，确定压力管道运行期间最容易振动变形的部位，得到不同工况下的压力管道振动的主要振源及其主频，进而分析管道的振动特性。具体的研究内容包括：①DASP现场试验测试，数据采集和整理，为激励源分析做好数据准备；②采用时域分析法研究试验工况下引起管道振动的原因以及管道在不同工况下容易振动变形的位置；③采用频谱分析法分析压力管道在开停机过程和稳定运行过程中的振源及相应主频，通

6、过功率谱法确定不同工况下引起管道振动的主振源；④建立流固耦合有限元仿真模型，通过附加水体质量法模拟水体对管壁的振动影响,对不同工况进行有限元模拟分析；⑤通过现场试验和流固耦合有限元结果对比，分析压力管道的振动特性。主要研究结论包括以下内容：（1）基于DASP测试系统结果分析得到：高扬程泵站压力管道振动的振源有水流激励、离心泵等设备引起的机械振动、电磁振动以及管道自身的振动。开机过程的主振源为水流激励，机械振动是稳定运行过程的主要振源，关机过程的主要振源先为电磁振动，随后变为机械振动。（2）基于ANSYS建立流固耦合模型，采用附加水体质量法进

7、行了数值模拟，分析结果表明；在管道运行过程中弯管段与大小管相接段振动比较明显，模拟结果和DASP的现场试验分析结果吻合。本文研究得到的结论不仅可以为同类待建工程的管道结构设计提供有价值的参考，还能对高扬程输水泵站压力管道的建设、维护、安全运行有一定的参考作用。关键词：高扬程泵站，压力管道，振动特性，时域分析，频谱分析，流固耦合IIABSTRACTResearchonVibrationCharacteristicsofPressurePipelineatHigh-liftPumpingStationABSTRACTAlargeproporti

8、onofhigh-liftwatertransferpumpingstationswereconstructedduringthe1970sand1980sinChina.Acc