一种基于振动分析的大型空压机组底座的优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于振动分析的大型空压机组的优化设计方法，步骤为：通过振动强度检测，得功率谱、相干函数，进行相干分析，计算引起空压机振动的振动信号的频率f

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动分析的大型空压机组底座的优化设计方法


[0001]本专利技术涉及空压机组底座的优化设计，尤其涉及一种基于振动分析的大型空压机组底座的优化设计方法。

技术介绍

[0002]在海洋石油工程中，空压机用途非常广泛，如鸣笛、启动主副机、离心泵自吸装置供气、气动控制系统供气等，所以空压机在船舶上是无可替代的。然而大型空压机组启动频繁、振动较为剧烈，强烈的振动会带来严重的危害，使得机体结构、机体附件产生疲劳破坏，特别是机体上与其它部件的连接部位易发生松动和破裂，还会使得压缩机的阀片等零部件过早损坏。除此以外，长期高振动不仅影响其他精密设备的正常使用，而且降低平台的疲劳强度，造成一系列的危害。
[0003]目前针对空压机的减振降噪主要是对已经存在的结构增加附加结构来减小约束，以改变整个系统的刚度，从而达到减小系统振动响应的目的，最终实现整体结构或系统的减振降噪，缺乏针对性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以有效降低空压机的振动，有针对性地、基于振动分析的大型空压机组底座的优化设计方法。
[0005]本专利技术的一种基于振动分析的大型空压机组的优化设计方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、放置振动强度检测装置，所述的振动强度检测装置包括放置在空压机的压缩空气出口处的第一压电式三向加速度计，第一压电式三向加速度计用于测量空压机的振动强度，放置在空压机的电动机结构上的第二压电式三向加速度计，所述的二压电式三向加速度计用于测量可能引起空压机振动的空压机的电动机结构处的振动强度；放置在海洋石油平台上的第三压电式三向加速度计，所述的第三压电式三向加速度计用于测量空压机振动可能引起的空压机所在的海洋石油平台处的振动强度；
[0007]步骤二、启动振动强度检测装置测量相应位置处的振动强度，具体包括：在空压机正常工作状态下，由第一压电式三向加速度计测量并输出的空压机的压缩空气出口处的振动强度U
0x
(t)、U
0y
(t)、U
0z
(t)，所述的U
0x
(t)、U
0y
(t)、U
0z
(t)分别为在空压机的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的空压机的振动强度，其中X轴是空压机的电动机的转轴方向，Y轴是平面上与X轴垂直的方向，Z轴是垂直于平面竖直向上的方向，X轴、Y轴、Z轴为右手坐标系；
[0008]由第二压电式三向加速度计测量并输出的空压机的电动机结构处的振动强度U
1x
(t)、U
1y
(t)、U
1z
(t),所述的U
1x
(t)、U
1y
(t)、U
1z
(t)分别为在X轴、Y轴、Z轴方向的空压机的电动机振动强度；
[0009]由第三压电式三向加速度计测量并输出的空压机所在的海洋石油平台处的振动强度U
2x
(t)、U
2y
(t)、U
2z
(t)，所述的U
2x
(t)、U
2y
(t)、U
2z
(t)分别为在X轴、Y轴、Z轴的空压机所在的海洋石油平台处的振动强度；
[0010]步骤三、计算自功率谱及相干函数，具体步骤为：
[0011]步骤301，计算所述的自功率谱：采用周期图法计算步骤二中所有测量数据的自功率谱，其中U
0x
(t)的自功率谱为G
0x
(f)、U
0y
(t)的自功率谱为G
0y
(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f(、U
1x
(t(的自功率谱为G
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(f)、U
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(t(的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)；
[0012]计算U
0x
(t)与U
1x
(t)之间对应的互功率谱G
01x
(f)，U
0y
(t)与U
1y
(t)之间对应的互功率谱G
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(f)，U
0z
(t)与U
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(t)之间对应的互功率谱G
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(f)，U
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(t)与U
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(t)之间对应的互功率谱G
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(f)，U
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(t)与U
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(t)之间对应的互功率谱G
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(f)，U
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(t)与U
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(t)之间对应的互功率谱G
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(f)；
[0013]步骤302，计算相干函数：根据步骤301自功率谱和互功率谱的计算结果，采用相干函数定义式计算出空压机振动与空压机的电动机振动之间的相干函数函数定义式计算出空压机振动与空压机的电动机振动之间的相干函数所述的分别为在X轴、Y轴、Z轴方向上的空压机振动与空压机的电动机振动之间的相干函数，以及空压机振动与空压机所在的海洋石油平台处的振动之间的相干函数所述的分别为在X轴、Y轴、Z轴方向上的空压机振动与空压机所在的海洋石油平台处的振动之间的相干函数；
[0014]步骤四、进行振动相干分析，计算引起空压机振动的振动信号的频率f
x
，具体步骤为：
[0015]第一步，根据公式计算空压机的电动机的振动频率f1；其中，n为空压机的电动机的转速；
[0016]第二步，取f＝f1、2f1、3f1、4f1、5f1并分别代入步骤三中求得的相干函数并分别代入步骤三中求得的相干函数中，若f＝f1、2f1、3f1、4f1、5f1时空压机振动与空压机的电动机振动之间的所有相干函数值所有相干函数值均大于等于0.7，则空压机振动与空压机的电动机振动之间高度相关，表明空压机的振动主要是由空压机的电动机的振动引起的，输出电动机的振动频率f1；否则，输出电动机的振动频率f1＝0；
[0017]第三步，分析空压机所在的海洋石油平台处的振动的自功率谱G
2x
(f)、G
2y
(f)、G
2z
(f)图中尖峰位置，得到空压机所在的海洋石油平台处的振动的主要频率f2，取自功率谱G
2x
(f)、G
2y
(f)、G
2z
(f)中的f＝f2分别代入步骤三中求得的相干函数中，若f＝f2时空压机振动与空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于振动分析的大型空压机组的优化设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、放置振动强度检测装置，所述的振动强度检测装置包括放置在空压机的压缩空气出口处的第一压电式三向加速度计，第一压电式三向加速度计用于测量空压机的振动强度，放置在空压机的电动机结构上的第二压电式三向加速度计，所述的二压电式三向加速度计用于测量可能引起空压机振动的空压机的电动机结构处的振动强度；放置在海洋石油平台上的第三压电式三向加速度计，所述的第三压电式三向加速度计用于测量空压机振动可能引起的空压机所在的海洋石油平台处的振动强度；步骤二、启动振动强度检测装置测量相应位置处的振动强度，具体包括：在空压机正常工作状态下，由第一压电式三向加速度计测量并输出的空压机的压缩空气出口处的振动强度U
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(t)、U
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(t)、U
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(t)，所述的U
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(t)、U
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(t)分别为在空压机的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的空压机的振动强度，其中X轴是空压机的电动机的转轴方向，Y轴是平面上与X轴垂直的方向，Z轴是垂直于平面竖直向上的方向，X轴、Y轴、Z轴为右手坐标系；由第二压电式三向加速度计测量并输出的空压机的电动机结构处的振动强度U
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(t)、U
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(t)、U
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(t),所述的U
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(t)、U
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(t)、U
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(t)分别为在X轴、Y轴、Z轴方向的空压机的电动机振动强度；由第三压电式三向加速度计测量并输出的空压机所在的海洋石油平台处的振动强度U
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(t)、U
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(t)、U
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(t)，所述的U
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(t)、U
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(t)、U
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(t)分别为在X轴、Y轴、Z轴的空压机所在的海洋石油平台处的振动强度；步骤三、计算自功率谱及相干函数，具体步骤为：步骤301，计算所述的自功率谱：采用周期图法计算步骤二中所有测量数据的自功率谱，其中U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(f(、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)、U
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(f)、U
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(t)的自功率谱为G
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(f)；计算U
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(t)与U
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(t)之间对应的互功率谱G
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(f)，U
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(f)，U
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(f)，U
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(f)，U
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(t)与U
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(t)之间对应的互功率谱G
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(f)；步骤302，计算相干函数：根据步骤301自功率谱和互功率谱的计算结果，采用相干函数定义式计算出空压机振动与空压机的电动机振动之间的相干函数定义式计算出空压机振动与空压机的电动机振动之间的相干函数所述的分别为在X轴、Y轴、Z轴方向上的空压机振动与空压机的电动机振动之间的相干函数，以及空压机振动与空压机所在的海洋石油平台处的振动之间的相干函数所述的所述的分别为在X轴、Y轴、Z轴方向上的空压机振动与空压机所在的海洋石油平台处的振动之间的相干函数；步骤四、进行振动相干分析，计算引起空压机振动的振动信号的频率f
x
，具体步骤为：第一步，根据公式计算空压机的电动机的振动频率f1；其中，n为空压机的电动机的转速；
第二步，取f＝f1、2f1、3f1、4f1、5f1并分别代入步骤三中求得的相干函数并分别代入步骤三中求得的相干函数中，若f＝f1、2f1、3f1、4f1、5f1时空压机振动与空压机的电动机振动之间的所有相干函数值所有相干函数值所有相干函数值均大于等于0.7，则空压机振动与空压机的电动机振动之间高度相关，表明空压机的振动主要是由空压机的电动机的振动引起的，输出电动机的振动频率f1；否则，输出电动机的振动频率f1＝0；第三步，分析空压机所在的海洋石油平台处的振动的自功率谱G
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(f)、G
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(f)、G
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(f)图中尖峰位置，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文成，王京风，张漫，王慧，林朋，
申请(专利权)人：博迈科海洋工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：