CN109029703A - 一种空气冷却管的振动和噪音试验系统 - Google Patents

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周丹
廖佰凤
熊跃兴
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Abstract

本发明公开了一种空气冷却管的振动和噪音试验系统，包括空气冷却管，还包括水箱，空气冷却管伸入水箱内，空气冷却管连接有供气系统，还包括振动测量系统、噪音测量仪、处理振动测量系统和噪音测量仪测量数据的数据处理系统。此空气冷却管的振动和噪音试验系统，水箱内注满水，用于模拟空气冷却管浸入液态金属池中的情况，供气系统向空气冷却管内通入气体且可改变空气流量，模拟空气冷却管的工作状态，然后通过振动测量系统和噪音测量仪测量空气冷却管的振动和噪音数据，并通过数据处理系统显示，从而得到空气冷却管工作时产生的振动和噪音情况，为不同工况下的空气冷却管的选型提供依据，此发明用于空气冷却管设备技术领域。

Description

一种空气冷却管的振动和噪音试验系统
技术领域
本发明涉及空气冷却管设备技术领域，特别是涉及一种空气冷却管的振动和噪音试验系统。
背景技术
空气冷却管由容器底部插入容器内的高温液态金属中，空气冷却管内流动空气来冷却管外的高温液态金属。由于冷却管长度较长且空气流速高，需设计一套试验系统对多种结构形式的空气冷却管在给定空气流量下的振动与噪音等进行测量，为选型得到符合要求的空气冷却管提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气冷却管的振动和噪音试验系统，可测量空气冷却管工作状态时的振动和噪音。
本发明所采取的技术方案是：
一种空气冷却管的振动和噪音试验系统，包括空气冷却管，还包括水箱，空气冷却管伸入水箱内，空气冷却管连接有供气系统，还包括振动测量系统、噪音测量仪、处理振动测量系统和噪音测量仪测量数据的数据处理系统。
进一步作为本发明技术方案的改进，空气冷却管包括外层管和伸入外层管内部的内层管，外层管的顶部封闭，内层管的顶部开口。
进一步作为本发明技术方案的改进，还包括接头，供气系统包括进气管和与进气管的进气口连接的可调节空气流量的风机，接头的两个接口分别连接内层管和进气管的出气口。
进一步作为本发明技术方案的改进，进气管上设有流量计，进气管与风机之间设有截止阀门，风机还连接有旁路管道，旁路管道与外界环境相通，旁路管道上设有旁路阀门。
进一步作为本发明技术方案的改进，振动测量系统包括内层管信号测量系统和外层管信号测量系统，内层管信号测量系统包括若干布置于内层管管壁不同高度处的加速度传感器和应变片，外层管信号测量系统包括若干布置于外层管管壁不同高度处的加速度传感器和应变片。
进一步作为本发明技术方案的改进，同一高度处的若干加速度传感器围绕内层管或外层管的管壁均匀布置，同一高度处的若干应变片围绕内层管或外层管的管壁均匀布置。
进一步作为本发明技术方案的改进，数据处理系统包括与各加速度传感器和应变片电连接的数据采集仪、与数据采集仪电连接的电脑处理终端，噪音测量仪与电脑处理终端电连接。
进一步作为本发明技术方案的改进，水箱的顶部设有进水口，水箱的侧面底部设有排水口和排水阀门。
进一步作为本发明技术方案的改进，供气系统的空气流量调节范围为300～1000m3/h。
本发明的有益效果：此空气冷却管的振动和噪音试验系统，水箱内注满水，用于模拟空气冷却管浸入液态金属池中的情况，供气系统向空气冷却管内通入气体且可改变空气流量，模拟空气冷却管的工作状态，然后通过振动测量系统和噪音测量仪测量空气冷却管的振动和噪音数据，并通过数据处理系统显示，从而得到空气冷却管工作时产生的振动和噪音情况，为不同工况下的空气冷却管的选型提供依据。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明为一种空气冷却管的振动和噪音试验系统，包括空气冷却管1，还包括水箱2，空气冷却管1伸入水箱2内，空气冷却管1连接有供气系统3，还包括振动测量系统4、噪音测量仪(未画出)、处理振动测量系统4和噪音测量仪测量数据的数据处理系统5。
此空气冷却管的振动和噪音试验系统，模拟空气冷却管1的实际工作过程，测量空气冷却管1产生的振动和噪音。
水箱2内注满水，用于模拟空气冷却管1实际工作过程中浸入液态金属池中的情况，水的密度与液态金属的密度接近。供气系统3向空气冷却管1内通入气体且可改变空气流量，模拟空气冷却管1的工作状态，然后通过振动测量系统4和噪音测量仪测量空气冷却管1的振动和噪音数据，并通过数据处理系统5处理和显示，从而得到空气冷却管1工作时产生的振动和噪音情况，为选型得到符合要求的空气冷却管1提供依据。
作为本发明优选的实施方式，空气冷却管1为套管结构，包括外层管11和伸入外层管11内部的内层管12，外层管11的顶部封闭，内层管12的顶部开口。
作为本发明优选的实施方式，还包括接头6，供气系统3包括进气管31和与进气管31的进气口连接的可调节空气流量的风机32，接头6的两个接口分别连接内层管12和进气管31的出气口。
如图1所示，风机32将外部空气灌入进气管31，然后通过接头6将空气导入内层管12，空气从内层管12底部流入，经内层管12顶部进入外层管11，到达外层管11顶部后，由于外层管11顶部封闭，空气撞击外层管11顶部使得空气流动转向，流向内层管12与外层管11之间的中间层通道，此时空气通过外层管11的管壁与水箱2内的水进行换热，最后空气从外层管11底部与内层管12之间的间隙排向周围环境。
风机32采用变频风机，通过调节变频风机的频率改变空气流量。
作为本发明优选的实施方式，进气管31上设有流量计33，便于更准确地控制和调节空气流量，进气管31与风机32之间设有截止阀门34，风机32还连接有旁路管道35，旁路管道35与外界环境相通，旁路管道35上设有旁路阀门36。通过控制截止阀门34和旁路阀门36开口的大小，可微调空气流量的大小，从而更准确地控制空气流量。
作为本发明优选的实施方式，振动测量系统4包括内层管信号测量系统41和外层管信号测量系统42，内层管信号测量系统41包括若干布置于内层管12管壁不同高度处的加速度传感器和应变片，外层管信号测量系统42包括若干布置于外层管11管壁不同高度处的加速度传感器和应变片。
加速度传感器和应变片测量相关加速度和应变数据，通过数据处理系统5处理处理后得到冷却管的振动情况。内层管信号测量系统41和外层管信号测量系统42分别对内层管12和外层管11进行测量，便于对冷却管作出更准确和全面的评估。
作为本发明优选的实施方式，同一高度处的若干加速度传感器围绕内层管12或外层管11的管壁均匀布置，同一高度处的若干应变片围绕内层管12或外层管11的管壁均匀布置。同一高度处布置若干测量点，保证测量更加准确。
作为本发明优选的实施方式，数据处理系统5包括与各加速度传感器和应变片电连接的数据采集仪51、与数据采集仪51电连接的电脑处理终端52，噪音测量仪与电脑处理终端52电连接。电脑处理终端52将加速度传感器、应变片、噪音测量仪的数据进行处理后显示出来，通过电脑处理终端52可直观看出冷却管工作时产生的振动和噪音情况。
作为本发明优选的实施方式，水箱2的顶部设有进水口21，水箱2的侧面底部设有排水口和排水阀门22。
作为本发明优选的实施方式，供气系统3的空气流量调节范围为300～1000m3/h。通过风机32、旁路管道35和旁路阀门36的设置实现空气流量在大范围内的调节，以达到空气冷却管1的设计流量，从而对空气冷却管1作出更准确的评估。
本空气冷却管的振动和噪音试验系统的试验步骤如下：
1、测量点位置的选取：通过MAC(模态置信度矩阵)优化法和动力学仿真选取加速度传感器和应变片的布置位置。
2、试验准备：加速度传感器做好防水和线缆引出方案；信号引出线做好密封，避免与振动器件直接接触而影响信号传输质量；选择相对安静的环境，并在测量噪音前进行声场校准，保证环境噪声不干扰测量。
3、正式试验：
(1)安装设备和传感器等，噪音测量仪放置于水箱2附近，连接测量系统，确认各设备仪器工作正常；
(2)确认排水阀门22处于关闭状态，从水箱2顶部的进水口21注入水，水应淹没整个空气冷却管1；
(3)打开进气管31上的截止阀门34，调节流量为600m3/h，记录压力和流量，同时记录各传感器数据，记录时间为1分钟；
(4)依次调节流量为600、700、800、850、900、950m3/h，按上述记录数据；
(5)重复步骤(3)～(4)；
(6)完成试验，关闭设备和试验仪器，排水和拆除设备；
(7)分别对不同结构形式的空气冷却管1重复上述试验步骤，然后对比选出合适的空气冷却管1。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：包括空气冷却管(1)，还包括水箱(2)，所述空气冷却管(1)伸入所述水箱(2)内，所述空气冷却管(1)连接有供气系统(3)，还包括振动测量系统(4)、噪音测量仪、处理所述振动测量系统(4)和噪音测量仪测量数据的数据处理系统(5)。
2.根据权利要求1所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：所述空气冷却管(1)包括外层管(11)和伸入所述外层管(11)内部的内层管(12)，所述外层管(11)的顶部封闭，所述内层管(12)的顶部开口。
3.根据权利要求2所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：还包括接头(6)，所述供气系统(3)包括进气管(31)和与所述进气管(31)的进气口连接的可调节空气流量的风机(32)，所述接头(6)的两个接口分别连接内层管(12)和进气管(31)的出气口。
4.根据权利要求3所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：所述进气管(31)上设有流量计(33)，所述进气管(31)与风机(32)之间设有截止阀门(34)，所述风机(32)还连接有旁路管道(35)，所述旁路管道(35)与外界环境相通，所述旁路管道(35)上设有旁路阀门(36)。
5.根据权利要求2所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：所述振动测量系统(4)包括内层管信号测量系统(41)和外层管信号测量系统(42)，所述内层管信号测量系统(41)包括若干布置于内层管(12)管壁不同高度处的加速度传感器和应变片，所述外层管信号测量系统(42)包括若干布置于外层管(11)管壁不同高度处的加速度传感器和应变片。
6.根据权利要求5所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：同一高度处的若干所述加速度传感器围绕所述内层管(12)或外层管(11)的管壁均匀布置，同一高度处的若干所述应变片围绕所述内层管(12)或外层管(11)的管壁均匀布置。
7.根据权利要求5所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：所述数据处理系统(5)包括与各所述加速度传感器和应变片电连接的数据采集仪(51)、与所述数据采集仪(51)电连接的电脑处理终端(52)，所述噪音测量仪与电脑处理终端(52)电连接。
8.根据权利要求1所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：所述水箱(2)的顶部设有进水口(21)，所述水箱(2)的侧面底部设有排水口和排水阀门(22)。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的空气冷却管的振动和噪音试验系统，其特征在于：所述供气系统(3)的空气流量调节范围为300～1000m3/h。
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