[发明专利]一种管道振动响应的整体测量方法

说明书

本发明公开了一种管道振动响应的整体测量方法，涉及工程测量领域，包括：S1：基于待测的管路系统结构，建立管路模型，并基于管路模型建立动力学模型；S2：在待测的管路系统中布置多个用于采集管壁振动信号的测点；S3：加速度传感器采集测点的管壁振动加速度信号，同时通过傅里叶变换将采集得到的时域振动加速度信号转换为频域振动加速度信号；S4：根据时域振动加速度信号或频域振动加速度信号，确定管路系统中等效的激励源的位置和大小，得到等效的激励源向量；S5：将得到的激励源向量带入动力学模型中，并结合公式得到管路上待考察位置的振动响应情况。本发明通过少数测点振动的测量来精确预测整个管路任意点的振动响应情况。

技术领域

本发明涉及工程测量领域，具体涉及一种管道振动响应的整体测量方法。

背景技术

流体管路广泛应用于船舶与海洋工程、能源与电力工业、石油化工，航行器动力系统以及日常生活中，管路系统在输送流体的同时，会将振动能量沿管壁和管内流体传播到管路系统的各个位置，造成管路及与管路相连的其他元件和精密仪器的破坏，影响管路系统安全和管路动力系统的正常运行，严重时甚至会造成巨大的经济损失，因此，管路系统的振动测试便成为管路系统设计过程较为重要的一个环节。

管路振动测量的常用方法是在管路的关注点和关键位置点布置加速度传感器，通过加速度传感器，将测量的管路的振动信号传递给信号采集处理系统，然后根据需要从信号采集处理系统提取数据进行绘图分析。但对于大型的管路系统而言，当需要关注的振动位置较多时，则需要在管路上设置较多的测点，并使用大量的加速度传感器，造成人力、物力和财力的较大消耗，并且由于管路系统的复杂结构和位置特征，有些测点不具备安装加速度传感器的空间条件，或者测点所在位置测试环境恶劣，不适宜人长期工作，导致无法测量这些关键测点的振动情况。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种管道振动响应的整体测量方法，通过少数测点振动的测量来精确预测整个管路任意点的振动响应情况。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：

S1：基于待测的管路系统结构，建立管路模型，并基于管路模型建立动力学模型：

Φ_start＝UΦ_end+Q(F,U,D) (1)

其中，Φ_start表示管路始端的状态向量，Φ_end表示管路末端的状态向量，U表示管路末端和管路始端之间的传递矩阵，Q(F,U,D)为由管路振动的激励源向量F、传递矩阵U和管路边界条件D组成的初始状态向量；

S2：在待测的管路系统中布置多个用于采集管壁振动信号的测点，每个测点均设置加速度传感器；

S3：加速度传感器采集测点的管壁振动加速度信号，同时通过傅里叶变换将采集得到的时域振动加速度信号转换为频域振动加速度信号；

S4：根据采集的时域振动加速度信号或转换得到的频域振动加速度信号，进行振源的识别，确定管路系统中等效的激励源的位置和大小，得到等效的激励源向量；

S5：将得到的激励源向量带入动力学模型(1)中，并结合公式Φ_r＝EW^-1F得到管路上待考察位置的振动响应情况，其中，Φ_r为待考察位置各方向振动响应组成的状态向量，F为激励源向量，W^-1为由传递矩阵U、边界条件D组成的矩阵的逆阵，E表示提取矩阵，其用于提取待考察位置的状态向量。

在上述技术方案的基础上，所述边界条件D包括管路结构的支撑形式和管内流体的阻抗。

在上述技术方案的基础上，管路系统中布置的测点均匀分布于管路系统中。