CN109944648A - 一种滑油管路内流体激励振动控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种滑油管路内流体激励振动控制方法和装置，该方法包括：获取滑油泵出口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，以向滑油泵进口管路中注入长链聚合物。根据实测得到的滑油管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大滑油管内长链聚合物来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油管路结构的固有频率及滑油泵的激励频率，避免由于汽轮机滑油系统管内流体激励引起系统共振。
Description
技术领域
本发明实施例涉及管内流体激励振动技术领域，更具体地，涉及一种滑油管路内流体激励振动控制方法和装置。
背景技术
由于复杂结构引起的流体扰动会使滑油在管路中产生强烈的流体脉动，当汽轮机滑油系统管内流体激励引起的管路振动频率与管路结构的固有频率或管路外部动力机械激励的主要频率接近或一致时，将导致滑油系统发生共振、降低系统的安全可靠性及环境安静性。
传统的管路隔振器适用于隔离中高频振动，而汽轮机滑油系统流体激励峰值频率较低，传统的隔振器隔离该类型振动的效果不明显，振动主动控制技术是根据振动控制对象振动响应数据采集结果，从外部向振动控制对象施加与振动响应峰值频率相同、相位相反的激励力，消除或减弱管路振动响应的峰值，实现振动的主动控制，为达到有益的振动控制效果，一般要求激励器质量与管路质量处于相同数量级，由于汽轮机滑油系统管路复杂，主动控制技术算法应用成本高。现有的主被动振动控制技术均不适用于汽轮机滑油系统流体激励振动的控制。
发明内容
本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种滑油管路内流体激励振动控制方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供一种滑油管路内流体激励振动控制方法，包括：
获取滑油泵出口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，以向所述滑油泵进口管路中注入长链聚合物。
第二方面，本发明实施例提供一种滑油管路内流体激励振动控制装置，包括设于滑油泵出口管路上的流体脉动压力传感器、设于滑油泵进口管路上的长链聚合物注入口，还包括控制单元；
所述流体脉动压力传感器，用于实时获取滑油泵出口管路的流体脉动压力时域数据；
所述控制单元，用于基于所述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量；
所述长链聚合物注入口，用于根据所述控制单元确定的长链聚合物量，向所述滑油泵进口管路内注入长链聚合物。
本发明实施例提出了一种滑油管路内流体激励振动控制方法和装置，根据实测得到的滑油管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大滑油管内长链聚合物来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油管路结构的固有频率及滑油泵的激励频率，避免由于汽轮机滑油系统管内流体激励引起系统共振。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的滑油管路内流体激励振动控制方法示意图；
图2为根据本发明实施例的流体脉动压力时域数据示意图；
图3为根据本发明实施例的流体脉动压力频域数据示意图；
图4为根据本发明实施例的滑油泵进口管路长链聚合物与流体脉动压力频域数据之间的关系示意图；
图5为根据本发明实施例的滑油管路内流体激励振动控制装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
传统的管路隔振器适用于隔离中高频振动，而汽轮机滑油系统流体激励峰值频率较低，传统的隔振器隔离该类型振动的效果不明显，振动主动控制技术是根据振动控制对象振动响应数据采集结果，从外部向振动控制对象施加与振动响应峰值频率相同、相位相反的激励力，消除或减弱管路振动响应的峰值，实现振动的主动控制，为达到有益的振动控制效果，一般要求激励器质量与管路质量处于相同数量级，由于汽轮机滑油系统管路复杂，主动控制技术算法应用成本高。现有的主被动振动控制技术均不适用于汽轮机滑油系统流体激励振动的控制。因此本发明各实施例根据实测得到的滑油管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大滑油管内长链聚合物来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油管路结构的固有频率及滑油泵的激励频率，避免由于汽轮机滑油系统管内流体激励引起系统共振。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
图1为本发明实施例提供的一种滑油管路内流体激励振动控制方法，包括：
S1、获取滑油泵出口管路的流体脉动压力峰值频率；
S2、获取所述流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值，判断所述差值绝对值是否达到预设阈值，若没有达到预设阈值，则返回步骤S1，若达到预设阈值，则进入步骤S3；
S3、基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量；
S4、向所述滑油泵进口管路中注入长链聚合物。
在本实施例中，为解决汽轮机滑油系统流体激励振动可能导致汽轮机滑油系统发生共振、提高系统安全可靠性及环境安静性的技术问题，本实施例预先通过大量实测数据得出，滑油中加入一定浓度范围内的长链聚合物可以改变流体脉动压力的频谱，由于流体激励振动的频谱与流体脉动压力的频谱相位一致，通过调整长链聚合物可以使流体激励管路振动响应峰值频率避开汽轮机滑油系统结构固有频率和外部动力机械激励的主要频率，由此可以实现汽轮机滑油系统管内流体激励振动的控制。
在本实施例中，所述长链聚合物为可溶性长链聚合物，包括聚丙烯酰胺和丙烯酰胺等，也可选用可溶性高分子聚合物。
因此，本实施例根据实测得到的滑油管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，当流体脉动压力峰值频率与管路结构的固有频率或滑油泵激励的主要频率接近或一致时(通过预设阈值进行判断)，根据已知的滑油管内长链聚合物与流体脉动压力峰值频率之间的关系确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，通过长链聚合物加注口向管内注入长链聚合物，通过增大滑油管内长链聚合物来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油管路结构的固有频率及滑油泵的激励频率，避免由于汽轮机滑油系统管内流体激励引起系统共振，达到减弱汽轮机滑油系统振动响应、提高系统可靠性和环境安静性的有益效果。
在上述实施例的基础上，S1中，获取滑油泵出口管路的流体脉动压力峰值频率，具体包括：
获取汽轮机的滑油泵出口管路的流体脉动压力频域数据，并基于上述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。
在本实施例中，滑油泵通过滑油泵进口管路将滑油箱中的滑油吸入，通过滑油泵出口管路将滑油排出。本实施例中，通过获取滑油泵出口管路的流体脉动压力频域数据，并对该流体脉动压力频域数据进行分析处理，最终得到流体脉动压力峰值频率。
在上述各实施例的基础上，获取汽轮机的滑油泵出口管路的流体脉动压力频域数据，具体包括：
基于设在滑油泵出口管路上的流体脉动压力传感器，实时获取滑油泵出口管路的流体脉动压力时域数据，如图2中所示，为流体脉动压力传感器采集到的滑油流体脉动压力时域数据，并将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，如图3所示，为转换后的流体脉动压力频域数据。
具体的，在本实施例中，通过预先在滑油泵出口管路上设置流体脉动压力传感器，以实时获取滑油泵出口管路的流体脉动压力时域数据，并将得到的流体脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，以进一步根据该流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。
在上述各实施例的基础上，滑油管路结构的固有频率包括滑油泵进口管路的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率；滑油泵激励的激励频率包括滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
在本实施例中滑油泵进口管路的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，流体脉动压力频谱峰值频率45.2Hz，与滑油泵进口管路的第二阶固有频率基本一致，需要调整流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油泵进口管路的前三阶固有频率。
滑油泵的转速为2900rpm，基频为48.3Hz，二倍频为96.6Hz、三倍频为144.9Hz，计算得到流体脉动压力频率峰值频率45.2Hz，与滑油泵的基频接近，需要调整流体脉动压力频率使其峰值频率避开滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
在上述各实施例的基础上，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，具体包括：
基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与上述流体脉动压力峰值频率之间的关系，如图4中所示，为长链聚合物与流体脉动压力频域数据之间的关系，获取滑油管路的的目标长链聚合物浓度，并基于目标长链聚合物浓度获取需增加的长链聚合物量。
在本实施例中滑油泵进口管路的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，流体脉动压力频谱峰值频率45.2Hz，与滑油泵进口管路的第二阶固有频率基本一致，需要调整流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油泵进口管路的前三阶固有频率。
在本实施例中，滑油管路中长链聚合物与脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，本实施例中，选择长链聚合物浓度时需要注意，只需避开第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率作为峰值频率时在图中对应的长链聚合物浓度即可，以实现流体脉动压力峰值频率与第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率不同。在本实施例中，注入长链聚合物浓度为占滑油流量0.15％时，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，此时，已经可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开滑油泵进口管路的前三阶固有频率；当然，在具体实施过程中，还可以选择其他浓度，如0.45％、1％、1.2％等。
通过布置在滑油泵进口管路的长链聚合物注入口注入占滑油流量0.15％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开滑油泵进口管路的前三阶固有频率，达到减弱滑油系统振动响应、提高系统可靠性和环境安静性的有益效果。
在本实施例中，滑油泵的转速为2900rpm，基频为48.3Hz，二倍频为96.6Hz、三倍频为144.9Hz，计算得到流体脉动压力频率峰值频率45.2Hz，与滑油泵的基频接近，需要调整流体脉动压力频率使其峰值频率避开滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
滑油管路中长链聚合物与流体脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，注入长链聚合物浓度为0.15％时，即在本实施例中，滑油管路的的目标长链聚合物浓度为0.15％，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，当然，再具体实施过程中，也可以选择目标长链聚合物浓度为0.4％、1.65％、1.8％等。
通过布置在滑油泵进口管路注入占滑油流量0.15％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开滑油泵的基频、二倍频和三倍频，达到减弱滑油系统振动响应、提高系统可靠性和环境安静性的有益效果。
本实施例中还示出了一种滑油管路内流体激励振动控制装置，如图5所示，包括设于滑油泵出口管路4上的流体脉动压力传感器5、设于滑油泵进口管路2上的长链聚合物注入口8，还包括控制单元7；
上述流体脉动压力传感器5，用于实时获取滑油泵出口管路4的流体脉动压力时域数据；
上述控制单元7，用于基于上述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知上述流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与上述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量；
上述长链聚合物注入口8，用于根据上述控制单元7确定的长链聚合物量，向上述滑油泵进口管路2内注入长链聚合物。
在本实施例中，如图5中所示，滑油泵1通过滑油泵进口管路2将滑油箱3中的滑油吸入，通过滑油泵出口管路4将滑油排出。
在滑油泵出口管路4上布置流体脉动压力传感器5，流体脉动压力传感器5采集到的流体脉动压力时域数据通过线缆6传输至控制单元7，控制单元7将接收的脉动压力时域数据变换为频域数据。
本实施例根据实测得到的滑油管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系如图4中所示，当流体脉动压力峰值频率与管路结构的固有频率或滑油泵激励的主要频率接近或一致时(通过预设阈值进行判断)，根据已知的滑油管内长链聚合物与流体脉动压力峰值频率之间的关系确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，通过长链聚合物加注口向管内注入长链聚合物，通过增大滑油管内长链聚合物来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油管路结构的固有频率及滑油泵的激励频率，避免由于汽轮机滑油系统管内流体激励引起系统共振，达到减弱汽轮机滑油系统振动响应、提高系统可靠性和环境安静性的有益效果。
在上述各实施例的基础上，上述控制单元7具体用于接收上述流体脉动压力传感器5传输的流体脉动压力时域数据，流体脉动压力时域数据如图2所示，将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，流体脉动压力频域数据如图3所示，并基于上述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。
在本实施例中，通过预先在滑油泵出口管路4上设置流体脉动压力传感器5，以实时获取滑油泵出口管路4的流体脉动压力时域数据，并将得到的流体脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，以进一步根据该流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。
在上述实施例的基础上，滑油管路结构的固有频率包括滑油泵进口管路2的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率；滑油泵激励的激励频率包括滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
在本实施例中滑油泵进口管路2的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，流体脉动压力频谱峰值频率45.2Hz，与滑油泵进口管路的第二阶固有频率基本一致，需要调整流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油泵进口管路的前三阶固有频率。
在本实施例中，滑油管路中长链聚合物与脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，本实施例中，选择长链聚合物浓度时需要注意，只需避开第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率作为峰值频率时在图中对应的长链聚合物浓度即可，以实现流体脉动压力峰值频率与第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率不同。在本实施例中，注入长链聚合物浓度为占滑油流量0.15％时，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，此时，已经可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开滑油泵进口管路2的前三阶固有频率；当然在具体实施过程中，还可以选择其他浓度，如0.45％、1％、1.2％等。
通过布置在滑油泵进口管路2上的长链聚合物注入口8注入占滑油流量0.15％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开滑油泵进口管路2的前三阶固有频率，达到减弱滑油系统振动响应、提高系统可靠性和环境安静性的有益效果。
在本实施例中，滑油泵的转速为2900rpm，基频为48.3Hz，二倍频为96.6Hz、三倍频为144.9Hz，计算得到流体脉动压力频率峰值频率45.2Hz，与滑油泵的基频接近，需要调整流体脉动压力频率使其峰值频率避开滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
滑油管路中长链聚合物与流体脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，注入长链聚合物浓度为0.15％时，即在本实施例中，滑油管路的的目标长链聚合物浓度为0.15％，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，当然，在具体实施过程中，也可以选择目标长链聚合物浓度为0.4％、1.65％、1.8％等。
通过布置在滑油泵进口管路2上的长链聚合物注入口8注入占滑油流量0.15％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开滑油泵的基频、二倍频和三倍频，达到减弱滑油系统振动响应、提高系统可靠性和环境安静性的有益效果。
综上所述，本发明实施例提供的一种滑油管路内流体激励振动控制方法和装置，根据实测得到的滑油管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大滑油管内长链聚合物来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开滑油管路结构的固有频率及滑油泵的激励频率，避免由于汽轮机滑油系统管内流体激励引起系统共振。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种滑油管路内流体激励振动控制方法，其特征在于，包括：
获取滑油泵出口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，以向所述滑油泵进口管路中注入长链聚合物。
2.根据权利要求1所述的滑油管路内流体激励振动控制方法，其特征在于，获取滑油泵出口管路的流体脉动压力峰值频率，具体包括：
获取汽轮机的滑油泵出口管路的流体脉动压力频域数据，并基于所述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。
3.根据权利要求2所述的滑油管路内流体激励振动控制方法，其特征在于，获取汽轮机的滑油泵出口管路的流体脉动压力频域数据，具体包括：
基于设在滑油泵出口管路上的流体脉动压力传感器，实时获取滑油泵出口管路的流体脉动压力时域数据，并将所述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据。
4.根据权利要求1所述的滑油管路内流体激励振动控制方法，其特征在于，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量，具体包括：
基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，获取滑油管路的的目标长链聚合物浓度，并基于目标长链聚合物浓度获取需增加的长链聚合物量；所述长链聚合物为可溶性长链聚合物，包括聚丙烯酰胺和丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的滑油管路内流体激励振动控制方法，其特征在于，滑油管路结构的固有频率包括滑油泵进口管路的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率；滑油泵激励的激励频率包括滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
6.一种滑油管路内流体激励振动控制装置，其特征在于，包括设于滑油泵出口管路上的流体脉动压力传感器、设于滑油泵进口管路上的长链聚合物注入口，还包括控制单元；
所述流体脉动压力传感器，用于实时获取滑油泵出口管路的流体脉动压力时域数据；
所述控制单元，用于基于所述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与滑油管路结构的固有频率或滑油泵激励的激励频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定滑油管路中需增加的长链聚合物量；
所述长链聚合物注入口，用于根据所述控制单元确定的长链聚合物量，向所述滑油泵进口管路内注入长链聚合物。
7.根据权利要求6所述的滑油管路内流体激励振动控制装置，其特征在于，滑油管路结构的固有频率包括滑油泵进口管路的第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率；滑油泵激励的激励频率包括滑油泵的基频、二倍频和三倍频。
8.根据权利要求6所述的滑油管路内流体激励振动控制装置，其特征在于，所述控制单元具体用于接收所述流体脉动压力传感器传输的流体脉动压力时域数据，将所述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，并基于所述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。
9.根据权利要求6所述的滑油管路内流体激励振动控制装置，其特征在于，所述流体脉动压力传感器通过线缆连接所述控制单元。
10.根据权利要求6所述的滑油管路内流体激励振动控制装置，其特征在于，所述控制单元还用于基于预先得到的滑油管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，获取滑油管路的的目标长链聚合物浓度，并基于目标长链聚合物浓度获取需增加的长链聚合物量。
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|---|---|
| CN109944648B (zh) | 2021-06-25 |
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