一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法、系统、电子设备和存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法、系统、电子设备和存储介质，方法包括以下步骤：采集不同工况下泵站泵房特征部位的压力脉动瞬时数据；建立三维模型；对三维模型网格划分；将网格文件导入ANSYS Modal软件，对泵站泵房进行结构力学模态计算后选取特征部位；在三维模型上加载脉动瞬时数据，进行谐响应分析，得到泵站泵房的振动数据；通过谐响应分析，结合泵站泵房振动控制标准，分别得到泵站泵房特征部位在设计工况下的振动系数P

【技术实现步骤摘要】
一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法、系统、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及水利工程领域，具体涉及一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法、系统、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]泵站在防洪减灾工作中具有不可替代的作用，是保障经济增长的重要基础设施。众所周知，泵站在设计工况下运行最为稳定，振动和压力脉动也最小。一旦泵站机组严重偏离设计工况，极易引发异常水压力脉动，从而导致泵站泵房振动加强，严重威胁泵站安全。目前泵站工程多在泵站机组上安装振动和压力脉动传感器以监测和评价泵站机组的振动和压力脉动情况，一旦振动超标可以及时报警。但对于泵站泵房的振动情况还不能够实现实时监测和评价，导致泵站管理上还存在一定的不足。
[0003]针对上述问题，目前已有相关专利提出改进措施，授权专利技术专利CN202110055628.1公开了一种基于模糊层次方法的泵站机泵健康综合评价方法。该专利技术基于计算机大数据技术，使用层次分析方法及模糊综合评价方法，对泵站机泵的运行状态进行实时评估，实现对机泵运行状态的在线检测，实现机泵泵站的“无人值班、少人值守”。另一方面，通过对泵站机泵的运行状态的实时评估，为确定机泵检维修时间节点提供数据参考，避免检维修提前，降低机组效率，或检维修滞后，机组易出现较大故障，机组运行寿命缩短。但是该方法没有考虑泵站泵房振动情况，对于泵站泵房振动严重程度也没有明确标准。
[0004]授权专利技术专利CN201810767183.8公开了一种基于多参数的大中型低扬程立式水泵机组状态评价方法。该专利技术对大中型低扬程立式水泵机组进行分解，分解成9个部件的主电机和6个部件的主水泵，通过综合巡检数据、试验数据、监控数据和在线监测数据生成各部件的状态量，对每个状态量进行分级，并通过采用综合扣分法分别对主电机和主水泵的运行状态进行评价。该评价方法能清晰地反应水泵机组的运行状态，确保安全运行，为水泵机组的检修提供了有效依据，节省了大量的人力成本。但对于不同工况下泵站泵房的振动问题并未涉及。
[0005]现有专利多针对泵站水泵机组状态这一因素考虑，采用多种方法反应水泵机组运行状态，确保泵站机组安全运行，为泵站机组检修提供依据。但对于泵站泵房的振动评价，提高泵站运行管理安全稳定性，暂无相关资料。为有效评价泵站泵房振动情况，防止泵站泵房振动严重情况的发生，提高泵站运行安全稳定性，本专利技术提供一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法、系统、电子设备和存储介质。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法、系统、电子设备和存储介质。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术提供一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一、在泵站泵房进出水流道的若干个特征部位安装压力脉动传感器，采集不同工况下泵站泵房特征部位的压力脉动瞬时数据；
[0010]其中，不同工况包括设计工况和其他工况，设计工况是泵站泵房设计扬程所对应的工况；
[0011]步骤二、使用三维建模软件按照实际泵站泵房的几何尺寸和形状等比例建立三维模型；
[0012]步骤三、采用ANSYS Mesh软件对泵站泵房三维模型进行网格划分；
[0013]步骤四、将划分好的网格文件导入ANSYS Modal软件中，设置边界条件，并添加外部参数，对泵站泵房进行结构力学模态计算后选取特征部位；
[0014]步骤五、在三维模型上加载步骤一中采集到的脉动瞬时数据，在ANSYS harmonic response软件中进行谐响应分析，得到不同工况下的泵站泵房的振动数据；
[0015]步骤六、通过谐响应分析，结合泵站泵房振动控制标准，分别得到泵站泵房特征部位在设计工况下的振动系数P
设
和在其他工况下的振动系数P；
[0016]以设计工况下振动系数P
设
为基准，对泵站泵房的振动情况进行评价，评判标准如下：
[0017]若某一方向上P＞1.15P
设
，则判定泵站泵房振动异常；
[0018]若某一方向上P＞1.25P
设
，则判定泵站泵房振动严重。
[0019]进一步地，P
设
的计算公式如下：
[0020][0021][0022][0023][0024]其中，x
设i
表示泵站泵房特征部位在设计工况下不同方向上的振动幅度，u
设i
表示泵站泵房特征部位在设计工况下不同方向上的振动速度，a
设i
表示泵站泵房特征部位在设计工况下不同方向上的振动加速度；Q
设
、R
设
和T
设
分别代表x
设i
、u
设i
和a
设i
的均方根值，P
设
表示泵站泵房特征部位在设计工况下的振动系数；
[0025]P的计算公式如下：
[0026][0027][0028][0029][0030]其中，x
i
表示泵站泵房特征部位在其他工况下不同方向上的振动幅度，u
i
表示泵站泵房特征部位在其他工况下不同方向上的振动速度，a
i
表示泵站泵房特征部位在其他工况下不同方向上的振动加速度；Q、R和T分别代表x
i
、u
i
和a
i
的均方根值，P表示泵站泵房特征部位在其他工况下的振动系数。
[0031]进一步地，步骤一中，所述特征部位包括地面厂房楼板截面(1)、检修层楼板截面(2)、上游上层墙体(3)、下游上层墙体(4)、上游下层墙体(5)、下游下层墙体(6)、上游立柱结构(7)、下游立柱结构(8)和机组底部支撑结构(9)。
[0032]进一步地，步骤四中，所述边界条件包括泵站泵房的填土范围以及泵站泵房与填土的接触方式。
[0033]进一步地，步骤四中，所述外部参数包括机组荷载、填土压力、地基应力和上部结构自重。
[0034]进一步地，步骤五中，所述谐响应分析的计算残差值收敛精度低于1.0
×
10
‑4。
[0035]进一步地，所述不同方向包括x方向、y方向和z方向，其中x方向为泵站泵房的水平方向，y方向为泵站泵房的竖直方向，z方向为与x方向和y方向组成的平面垂直的方向。
[0036]另一方面，本专利技术提供一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价系统，包括：
[0037]采集模块，用于采集不同工况下泵站泵房特征部位的压力脉动瞬时数据；
[0038]构建模块，用于使用三维建模软件按照实际泵站泵房的几何尺寸和形状等比例建立三维模型，采用ANSYS Mesh软件对泵站泵房三维模型进行网格划分；
[0039]计算模块，用于将划分好的网格文件导入ANSYS M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在泵站泵房进出水流道的若干个特征部位安装压力脉动传感器，采集不同工况下泵站泵房特征部位的压力脉动瞬时数据；其中，不同工况包括设计工况和其他工况，设计工况是泵站泵房设计扬程所对应的工况；步骤二、使用三维建模软件按照实际泵站泵房的几何尺寸和形状等比例建立三维模型；步骤三、采用ANSYS Mesh软件对泵站泵房三维模型进行网格划分；步骤四、将划分好的网格文件导入ANSYS Modal软件中，设置边界条件，并添加外部参数，对泵站泵房进行结构力学模态计算后选取特征部位；步骤五、在三维模型上加载步骤一中采集到的脉动瞬时数据，在ANSYS harmonic response软件中进行谐响应分析，得到不同工况下的泵站泵房的振动数据；步骤六、通过谐响应分析，分别得到泵站泵房特征部位在设计工况下的振动系数P
设
和在其他工况下的振动系数P；以设计工况下振动系数P
设
为基准，对泵站泵房的振动情况进行评价，评判标准如下：若某一方向上P＞1.15P
设
，则判定泵站泵房振动异常；若某一方向上P＞1.25P
设
，则判定泵站泵房振动严重。2.根据权利要求1所述的一种基于谐响应分析的泵站泵房振动评价方法，其特征在于，P
设
的计算公式如下：的计算公式如下：的计算公式如下：的计算公式如下：其中，x
设i
表示泵站泵房特征部位在设计工况下不同方向上的振动幅度，u
设i
表示泵站泵房特征部位在设计工况下不同方向上的振动速度，a
设i
表示泵站泵房特征部位在设计工况下不同方向上的振动加速度；Q
设
、R
设
和T
设
分别代表x
设i
、u
设i
和a
设i
的均方根值，P
设
表示泵站泵房特征部位在设计工况下的振动系数；P的计算公式如下：P的计算公式如下：
其中，x
i
表示泵站泵房特征部位在其他工况下不同方向上的振动幅度，u
i
表示泵站泵房特征部位在其他工况下不同方向上的振动速度，a
i
表示泵站泵房特征部位在其他工况下不同方向上的振动加速度；Q、R和T分别代表x
i
、u
i
和a
i
的均方根值，P表示泵站泵房特征部位在其他工况下的振动系数。3.根据权利要求1所述的一种基于谐响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦伟轩，赵恒，成立，沈昊，窦立波，朱玉兰，居杰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：