管道智能减振器制造技术

技术编号:13602040 阅读:36 留言:0更新日期:2016-08-27 18:34
本发明专利技术的目的在于提供管道智能减振器,包括管箍、托架、中间框架结构、下层橡胶减振器,所述管箍为两个半圆型管箍围在一起组成的圆环结构,管道从圆环结构内部通过,圆环结构与管道之间安装橡胶阻尼圈,管箍固定在托架上,托架固定在中间框架结构上,中间框架结构与基础结构之间安装下层橡胶减振器,中间框架结构里设置功率放大模块,功率放大模块的两侧分别设置与其相连的惯性式电磁作动模块,中间框架结构的顶板上设置加速度传感器,加速度传感器连接功率放大模块。本发明专利技术主要针对船舶上普遍存在的管路系统振动进行隔离,可以有效地控制管路系统宽频带的振动向船体结构的传递。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种减振装置,具体地说是管道减振装置。
技术介绍
管路系统在各种工业领域中都有非常重要的应用,尤其是在船舶工业领域,管路系统(如生活用水管路及冷却用水管路)普遍存在于各类船舶上,发挥着重要的作用。但管路的振动噪声一直没有得到很好地控制,强烈的管道振动不仅会使管路附件特别是管道的连接部件发生松动,还会向舱内辐射噪声,同时通过管道支撑激励船体结构向舱内和水下辐射噪声。对管路系统的振动控制目前还是以被动控制技术为主,如采用隔振(如管夹或弹性马脚支撑)、动力吸振器及在管道表面敷设阻尼材料等等。申请号为201110031028.8的专利公开了一种降低管道振动的调谐质量阻尼器结构,实际上是一种动力吸振器,但由于采用周向均匀布置的弹簧和环状质量,所以可以对多个方向的振动起作用。但其缺点是只对吸振器共振频率的振动起控制作用,而且实施时很难调节需要的共振频率,当管道振动频率发生变化时也没有效果。申请号为201110054805.0的专利公开一种针对管道减振降噪的周期性阻尼结构,在管道外侧按一定的间隔粘附多个阻尼片,通过设计可以得到某些频率无法传递的周期性带隙。但缺点也是只对某些频带起作用。申请号为200820156003.4的专利公开了一种管道管夹隔振器,其中在管道与上、下金属板之间设置橡胶件作为隔振垫,利用橡胶件的阻尼隔振作用,阻隔管道的振动传播。申请号为201210378946.2的专利则公开了一种设备层管道隔振结构,采用双层隔振结构,提高了隔振效率。但这种被动式的隔振结构只能对中高频的振动进行有效隔离,对于管道的低频振动无法取得理想的控制效果,且不能适应泵的运行工况变化引起的管道振动频率的变化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能够有效地控制管路系统传递到基础结构上振动的
管道智能减振器。本专利技术的目的是这样实现的:本专利技术管道智能减振器,其特征是:包括管箍、托架、中间框架结构、下层橡胶减振器,所述管箍为两个半圆型管箍围在一起组成的圆环结构,管道从圆环结构内部通过,圆环结构与管道之间安装橡胶阻尼圈,管箍固定在托架上,托架固定在中间框架结构上,中间框架结构与基础结构之间安装下层橡胶减振器,中间框架结构里设置功率放大模块,功率放大模块的两侧分别设置与其相连的惯性式电磁作动模块,中间框架结构的顶板上设置加速度传感器,加速度传感器连接功率放大模块。本专利技术还可以包括:1、中间框架结构的外部安装罩壳。本专利技术的优势在于:1、本专利技术基于管道被动双层管夹结构,相对于单层被动管卡更具优势。当管路系统振动时,中间质量能消耗掉一部分来自管道传来的激振力,因此双层的管卡结构比单层管卡有更好的被动隔振效果。2、双层管卡结构的中间质量用来安装振动主动控制单元的传感器、执行机构和功放模块,由于中间质量上下均有橡胶减振器,因此阻抗较小,所以需要的主动控制力较小,能耗少;3、为了保证主动隔振功能的实现,本专利技术采用两个惯性式电磁作动模块作为主动控制机构;4、针对惯性式电磁作动模块,本专利技术设计在其导向轴和动子之间加装滚珠轴承进一步提高电磁作动模块的稳定性,降低其失真度;5、本专利技术将两个惯性式电磁作动模块在中间框架结构内部左右对称布置,通过调节不同的电磁作动模块的出力大小,可以同时控制管路振动传递到中间质量的垂向振动和水平振动;6、本专利技术不但将主被动隔振装置有机合理地结合在一起,而且将功率放大模块和加速度传感器集成到整体的隔振装置中,有效地利用了空间,具有尺寸小、安装和使用方便的特点;7、本专利技术由被动的橡胶减振器承担管道的静载,且保证了惯性式电磁作动
模块的工作空间,所以即使在主动隔振完全失效的情况下,系统的被动隔振部分仍能起到隔振的作用,其可靠性和安全性要高于完全的主动隔振。本专利技术主要针对船舶上普遍存在的管路系统振动进行隔离,可以有效地控制管路系统宽频带的振动向船体结构的传递。附图说明图1为本专利技术的爆炸图;图2a为本专利技术未设置罩壳的示意图,图2b为本专利技术设置罩壳的示意图;图3为本专利技术的侧视图;图4为本专利技术在管路系统中的安装示意图;图5为本专利技术应用于管路系统振动控制实例的主动隔振效果(1号测点);图6为本专利技术应用于管路系统振动控制实例的主动隔振效果(2号测点)。具体实施方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述:结合图1-6,本专利技术主要包括:橡胶阻尼圈1、两个半圆型管箍2、托架3、中间框架结构4、两个惯性式电磁作动模块5、功率放大模块6、加速度传感器7、两个下层橡胶减振器8、罩壳9。橡胶阻尼圈1通过管箍2和托架3之间螺栓连接的预紧力将其压紧在管道和管箍2之间,管箍2和托架3通过螺栓连接,托架3与中间框架结构4通过螺栓连接,中间框架结构4与两个下层橡胶减振器8通过螺栓连接,两个下层橡胶减振器8与基础结构通过螺栓连接,这样构成被动的双层管夹结构。橡胶阻尼圈1为第一层被动减振,管箍2、托架3、中间框架结构4以及安装在其内部的加速度传感器7、两个惯性式电磁作动模块5和功率放大模块6为中间质量,两个下层橡胶减振器8为第二层被动减振。两台四轴惯性式电磁激振模块5作为主动执行机构对称布置在中间框架结构4内部的左右两侧,功率放大模块6和加速度传感器7内置于中间框架结构4的内部空腔内,加速度传感器7用于测量中间框架结构4的振动加速度即中间质量的振动响应,作为主动控制单元的误差信号,罩壳9安装在中间框架结构4表面,为中间框架结构4内的两台四轴惯性式电磁激振模块5、功率放大器6以及加速度传感器7提供保护,还能起到电磁屏蔽的作用。本专利技术采用双层隔振设计,两个轴对称布置的惯性式电磁作动模块5作为
主动隔振的执行机构,产生的控制力直接作用在中间质量上。由于中间质量的阻抗相对比较小,所以需要的控制力也相对较小,同时双层隔振能提供比单层隔振更优的隔振效果,主被动控制的结合能大幅度提高隔振的效率。隔振对象的载荷完全由被动的橡胶隔振器以及中间质量来承担,不仅保证了两个惯性式电磁作动模块5的工作空间,而且在主动隔振部分失效时仍能发挥被动隔振的功能。本专利技术应用于管路振动控制的安装示意图如图4所示,在管路系统中两个位置布置了管道智能减振器,将集成布置在中间质量上的加速度传感器的加速度响应作为误差信号用于振动主动控制,同时用来评价管道振动的传递。管路系统振动主动控制的流程如下:泵的转速信号或者泵体的振动加速度信号作为参考信号经采样进入主动控制器,主动控制器通常为基于DSP的高速信号处理系统,并与控制滤波器卷积后生成两个输出控制信号,两个输出信号分别驱动两个管道智能减振器。智能减振器内的惯性作动模块产生主动控制力作用在中间质量上,产生与管道振动传递至中间质量的大小相等、方向相反的振动。集成布置在两个智能减振器中间质量上的加速度传感器测得中间质量的加速度响应反馈输入给主动控制器,按一定的优化控制算法调整主动控制器的控制滤波器权系数。控制算法以使中间质量振动响应的均方值最小为性能函数,当主动控制系统收敛后,将使中间质量的振动响应最小,从而实现对管道振动向基础传递的有效控制。本专利技术应用于管路振动控制实例的主动隔振效果如图5和6所示。此时泵的流量为95.2吨/小时,两个智能减振器工作前后,1号测点的振动加速度响应频谱如图5所示,2号测点的振动加速度响应本文档来自技高网
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【技术保护点】
管道智能减振器,其特征是:包括管箍、托架、中间框架结构、下层橡胶减振器,所述管箍为两个半圆型管箍围在一起组成的圆环结构,管道从圆环结构内部通过,圆环结构与管道之间安装橡胶阻尼圈,管箍固定在托架上,托架固定在中间框架结构上,中间框架结构与基础结构之间安装下层橡胶减振器,中间框架结构里设置功率放大模块,功率放大模块的两侧分别设置与其相连的惯性式电磁作动模块,中间框架结构的顶板上设置加速度传感器,加速度传感器连接功率放大模块。

【技术特征摘要】
1.管道智能减振器,其特征是:包括管箍、托架、中间框架结构、下层橡胶减振器,所述管箍为两个半圆型管箍围在一起组成的圆环结构,管道从圆环结构内部通过,圆环结构与管道之间安装橡胶阻尼圈,管箍固定在托架上,托架固定在中间框架结构上,中间框架结构与基础结构之间...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨铁军吴磊李新辉朱明刚刘志刚
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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