CN109969339A - 船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法，通过向海水泵排出管中导入气体，使导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，防止流体脉动压力导致海水泵排出管发生共振，进而减弱海水泵排出管内流体激励振动对海水泵排出管的影响，提高了海水泵排出管的安静性，保证了整个船舶海水系统的稳定性以及环境安静性。

Description

船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及船舶海水系统安全控制技术领域，更具体地，涉及船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法。

背景技术

目前，船舶海水系统管路复杂、扰动源多，由于船舶海水系统的复杂结构引起的流体扰动会使船舶海水系统管路中产生气泡，与船舶海水系统管路中的海水一同以两相流的形式在船舶海水系统中流动。海水泵排出管下游有多个海水用户设备，当海水泵排出管内流体激励引起的管路振动频率与下游的海水用户设备的结构固有频率或海水泵机械激励的主要频率接近或一致时，将导致船舶海水系统内的海水泵排出管发生共振、降低船舶海水系统的安全可靠性及环境安静性。

避免船舶海水系统内的海水泵排出管内发生共振的传统方式是采用管路隔振器实现，传统的管路隔振器适用于隔离中高频振动，而船舶海水系统内的海水泵排出管内流体激励引起的管路振动响应的峰值频率较低，采用隔振器隔离管路振动的效果不明显。现有技术中还提供了一种管路振动主动控制技术，主要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的峰值频率相同、相位相反的激励力，消除或减弱振动控制对象振动响应的峰值，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振动控制对象的质量处于相同数量级，而由于船舶海水系统的海水用户设备众多、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船舶海水系统流体激励振动的控制。

为解决船舶海水系统流体激励振动可能导致船舶海水系统内的海水泵排出管发生共振的不利影响、提高船舶海水系统的安全可靠性及环境安静性，现急需提供一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，包括：气体源、导气管和流量控制阀；

所述流量控制阀设置在所述导气管上，所述导气管的一端通过船舶海水系统内的海水泵排出管的侧壁与所述海水泵排出管连通，所述导气管的另一端接有所述气体源，所述气体源用于为所述海水泵排出管内提供气体；

导入气体后所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，所述预设范围为使所述海水泵排出管发生共振的频率范围。

第二方面，本发明实施例提供了一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，包括：

向船舶海水系统内的海水泵排出管中导入气体，使导入气体后所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外；

其中，所述预设范围为使所述海水泵排出管发生共振的频率范围。

本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统及方法，通过向海水泵排出管中导入气体，使导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，防止流体脉动压力导致海水泵排出管发生共振，进而减弱海水泵排出管内流体激励振动对海水泵排出管的影响，提高了海水泵排出管的安静性，保证了整个船舶海水系统的稳定性以及环境安静性。

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为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法中气体流量确定方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法中脉动压力传感器采集得到的海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的时域数据示意图；

图7为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法中时域数据经控制单元转换后得到的频域数据示意图；

图8为本发明实施例提供的一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法中海水泵排出管内两相流中的气相流分数与海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系示意图。

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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，包括：气体源2、导气管3和流量控制阀4。流量控制阀4设置在导气管3上，导气管3的一端通过船舶海水系统内的海水泵排出管1的侧壁与海水泵排出管1连通，导气管3的另一端接有气体源2，气体源2用于为海水泵排出管1内提供气体。导入气体后海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，预设范围为使海水泵排出管1发生共振的频率范围。

具体地，由于船舶海水系统的复杂结构引起的流体扰动会使船舶海水系统管路中产生气泡，与船舶海水系统管路中的海水一同以两相流的形式在船舶海水系统中流动。船舶海水系统内的海水泵0接有海水泵排出管1，水流通过海水泵0进入海水泵排出管1后，经海水泵排出管1内置的格栅5流入海水泵排出管1下游的海水用户设备6、7、8。

海水泵排出管1的侧壁上设置导气管3，在导气管3上设置流量控制阀4。导气管3的一端通过船舶海水系统内的海水泵排出管1的侧壁与海水泵排出管1连通，导气管3的另一端接有气体源2，气体源2用于为海水泵排出管1内提供气体。导入气体后海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，预设范围为使海水泵排出管1发生共振的频率范围。

需要说明的是，本发明实施例中的气体源2具体可以是空气源、氢气源、氮气源、氧气源或者其他气体源，相应的气体可以是空气、氢气、氮气、氧气或者其他气体，本发明实施例中对此不作具体限定，只要能够保证向海水泵排出管1中导入的气体能够不溶或难溶于海水泵排出管1内的海水即可。

本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，主要是通过改变海水泵排出管内两相流中的气相流分数，即改变两相流中气相流与水流的流量比值，实现海水泵排出管内流体激励振动对海水泵排出管影响的减弱。本发明实施例中提供的海水泵排出管内流体激励振动影响减弱系统，气体源2为海水泵排出管1内提供气体，导气管3用于传输气体，流量控制阀4用于调节进入海水泵排出管1内的气体流量。通过导气管3和流量控制阀4将气体源2内的气体导入至海水泵排出管1，使导入气体后的海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，如此即可以防止流体脉动压力导致海水泵排出管发生共振，进而减弱海水泵排出管内流体激励振动对海水泵排出管的影响。

这里所说的两相流的流体脉动压力是一种综合压力，即水流和气相流共同产生的流体脉动压力。海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率是指海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的频域数据中最大值对应的频率值。

本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，通过向海水泵排出管中导入气体，使导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，防止流体脉动压力导致海水泵排出管发生共振，进而减弱海水泵排出管内流体激励振动对海水泵排出管的影响，提高了海水泵排出管的安静性，保证了整个船舶海水系统的稳定性以及环境安静性。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，还包括：脉动压力传感器9。

脉动压力传感器9设置在海水泵排出管1的内部，脉动压力传感器1用于测量海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据。

具体地，本发明实施例中，通过脉动压力传感器9可以实现测量海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据。这里需要说明的是，由于脉动压力传感器9获取的是每一时刻的流体脉动压力，因此是一种时域数据，即在时间维度上的压力数据。

脉动压力传感器9可以测量导入气体后海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据。为便于分析海水泵排出管1受内部流体脉动压力而产生的管路振动响应的峰值频率，可通过海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据确定海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的频域数据，海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的频域数据中的峰值频率即为海水泵排出管1受内部流体脉动压力而产生的管路振动响应的峰值频率。本发明实施例中具体可以通过傅里叶变换实现时域数据与频域数据的转换。其中，管路振动响应是指海水泵排出管1受内部流体脉动压力而产生的管路振动。

本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，通过设置在海水泵排出管内部的脉动压力传感器测量导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的时域数据，进而确定出导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率，可以更方便快速的通过控制向海水泵排出管内导入的气体流量，时刻保证导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，防止流体脉动压力导致海水泵排出管发生共振。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统中，脉动压力传感器9还可以测量导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据，进而可以确定出导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率，然后根据海水泵排出管1内两相流中的气相流分数与海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系、导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及预设范围，即可精确确定出气体源2为海水泵排出管1内提供的气体流量，使导入气体后海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，既可以防止流体脉动压力导致海水泵排出管1发生共振，减弱海水泵排出管1内流体激励振动对海水泵排出管1的影响，还可以通过控制气体流量降低成本。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，还包括：控制单元10。控制单元10与流量控制阀4连接，控制单元10用于控制流量控制阀4的开度。

具体地，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，通过控制单元实现对流量控制阀的开度的控制，使气体源2通过导气管3向海水泵排出管1中导入气体，以改变海水泵排出管1内两相流中的气相流分数，可以实现气体导入至海水泵排出管1的自动化，进而使船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统功能实现的自动化。控制单元10具体可以根据海水泵排出管1内两相流中的气相流分数与海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系、导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及预设范围确定的气体流量控制流量控制阀的开度。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，控制单元10还可集成有转换功能，即控制单元10可以与脉动压力传感器9连接，将脉动压力传感器9测量得到的海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据转换为频域数据，然后确定出海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率。控制单元10根据导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及预设范围，判断导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率是否在预设范围内，若判断获知导入气体前海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围内，则确定导入的气体流量；然后控制流量控制阀4的开度，使气体导入海水泵排出管1内；最后根据充入气体后海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及预设范围，验证充入的气体是否能够使充入气体后海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，进而可以防止流体脉动压力导致海水泵排出管1发生共振，进而减弱海水泵排出管1内流体激励振动对海水泵排出管1的影响。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，所述控制单元通过线缆与所述流量控制阀和/或脉动压力传感器连接。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，所述海水泵排出管的侧壁上开设有气体注入口；所述导气管的一端通过所述气体注入口与所述海水泵排出管连通，气体源内的气体经导气管、导气管上的流量控制阀以及气体注入口导入海水泵排出管。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，还包括：流量测量装置；

所述流量测量装置设置在所述导气管内，所述流量测量装置用于测量所述导气管内的气体流量。

具体地，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统中，通过流量测量装置测量导气管内的气体流量。

在上述实施例的基础上，流量测量装置还可以与控制单元连接，流量测量装置可以将测量得到的气体流量传输至控制单元，使控制单元判断测量得到的气体流量与根据海水泵排出管内两相流中的气相流分数与海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系、导入气体前海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及预设范围确定的气体流量是否相同，若不相同，则控制单元通过控制流量控制阀的开度，改变导气管内的气体流量，使流量测量装置测量得到的气体流量与根据海水泵排出管内两相流中的气相流分数与海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系、导入气体前海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及预设范围确定的气体流量相同，使导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，包括：

S11，判断船舶海水系统内的海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率是否在预设范围内；

S12，若判断获知所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在所述预设范围内，则向所述海水泵排出管中导入气体，使导入气体后所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外；

其中，所述预设范围为使所述海水泵排出管发生共振的频率范围。

具体地，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，是应用在船舶海水系统内的海水泵排出管内两相流的流体脉动压力会导致海水泵排出管发生共振的情况下的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法。所以本发明实施例中首先可以确定海水泵排出管内两相流的流体脉动压力能否会导致海水泵排出管发生共振，即判断海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率是否在预设范围内。如果海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围内，则说明海水泵排出管内两相流的流体脉动压力会导致海水泵排出管发生共振，此时向海水泵排出管中导入气体，通过调整气体流量，既可以使导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外。如果海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，则说明海水泵排出管内两相流的流体脉动压力并不会使海水泵排出管发生共振。

本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，向海水泵排出管中导入气体，使导入气体后海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，防止流体脉动压力导致海水泵排出管发生共振，提高了海水泵排出管的安静性，保证了整个船舶海水系统的稳定性以及环境安静性。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，向所述海水泵排出管中导入气体前，还包括：

获取所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的时域数据，并确定所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率。

具体地，本发明实施例中向海水泵排出管中导入气体前，需要确定出海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率，具体可以先获取海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的时域数据，然后将时域数据转换成频域数据，并确定出频域数据中最大值对应的频率值，即海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率。本发明实施例中具体可以通过傅里叶变换实现时域数据与频域数据的转换。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，所述预设范围具体为：包括所述海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率在内的第一频率范围以及包括海水泵机械激励的管路振动频率在内的第二频率范围。

具体地，本发明实施例中，能够引起海水泵排出管发生共振的情况主要有：1)转换后得到的频域数据中的峰值频率与海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率接近或一致；2)转换后得到的频域数据中的峰值频率与海水泵机械激励的管路振动频率。因此，在对预设范围进行设定时，可将预设范围设定为：包括所述海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率在内的第一频率范围以及包括海水泵机械激励的管路振动频率在内的第二频率范围。只要频域数据中的峰值频率在第一频率范围内或者在第二频率范围内，即认为海水泵排出管内两相流的流体脉动压力激励的振动会使海水泵排出管发生共振。其中，第一频率范围和第二频率范围的具体区间长度可根据需要进行设置，以能否使海水泵排出管发生共振为主要考虑因素。

需要说明的是，第一频率范围可以只包含海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率这一个频点，第二频率范围也可以只包含海水泵机械激励的管路振动频率这一个频点。

本发明实施例中，考虑了能够引起海水泵排出管发生共振的两种情况，并基于这两种情况，确定出预设范围，为海水泵排出管内流体激励振动控制提供方便。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法中，所述海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率具体包括第一阶结构固有频率。

具体地，本发明实施例中，海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率可包括多阶，由于仅第一阶结构固有频率取值较大，产生的影响较大，因此本发明实施例中仅考虑海水用户设备的第一阶结构固有频率。为避免海水泵排出管内两相流的流体脉动压力激励的振动与海水用户设备的第一阶结构固有频率共同作用引起海水泵排出管发生共振，需要保证频域数据中的峰值频率避开海水用户设备的第一阶结构固有频率。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，所述海水泵机械激励的管路振动频率具体为海水泵的转速频率。

具体地，本发明实施例中，考虑到海水泵机械激励的振动时，海水泵的转速频率即为海水泵机械激励的管路振动频率，为避免海水泵排出管内两相流的流体脉动压力激励的振动与海水泵机械激励的振动共同作用引起海水泵排出管发生共振，需要保证频域数据中的峰值频率避开海水泵的转速频率。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，所述海水泵的转速频率具体包括：基频和二倍转速频率，因此为避免海水泵排出管内两相流的流体脉动压力激励的振动与海水泵机械激励的振动共同作用引起海水泵排出管发生共振，需要保证频域数据中的峰值频率同时避开海水泵的基频和二倍转速频率。其中，基频为一倍转速频率。

如图5所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，向所述海水泵排出管中导入的气体流量通过如下方式确定：

S21，基于所述海水泵排出管内两相流中的气相流分数与所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系、导入气体前所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及所述预设范围，确定所述海水泵排出管内两相流中的气相流分数估计值；

S22，基于所述气相流分数估计值，确定向所述海水泵排出管中导入的气体流量。

具体地，本发明实施例中提供的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，在确定需要向海水泵排出管中导入的气体流量时，首先确定海水泵排出管内两相流中的气相流分数与海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系，这一预设关系可以通过前期大量实验得到，可以具体包括：数值关系，并通过数值关系绘制变化曲线。

根据上述预设关系和所述预设范围，即可确定出海水泵排出管内两相流中的气相流分数估计值。具体为：根据上述预设关系以及所述预设范围，确定出向海水泵排出管中导入气体之前海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外时对应的气相流分数，即气相流分数估计值，也就是为保证海水泵排出管内两相流的流体脉动压力不会使海水泵排出管产生共振而实际需要海水泵排出管内两相流中的气相流分数。最后根据得到的气相流分数估计值，结合当前海水泵排出管内两相流中的气相流分数，确定所述预设流量，即通过气相流分数估计值与当前海水泵排出管内两相流中的气相流分数相减，得到需要导入的气体的气相流分数，最后根据海水泵排出管内水流的流量，即可确定需要导入的气体流量。

其中，当前海水泵排出管内两相流中的气相流分数可以根据向海水泵排出管中导入气体之前海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及海水泵排出管内两相流中的气相流分数与频域数据中的峰值频率之间的预设关系进行确定。

以下举例进行具体说明：如图3所示，船舶海水系统内的海水泵0接有海水泵排出管1，水流通过海水泵0进入海水泵排出管1后，经海水泵排出管1内置的格栅5流入海水泵排出管1下游的海水用户设备6、7、8。海水泵排出管1内设置有脉动压力传感器9，由脉动压力传感器9采集得到的海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的时域数据如图6所示，脉动压力传感器9通过线缆将时域数据传输至控制单元10，经控制单元10转换后得到的频域数据如图7所示。

若已知海水用户设备6的第一阶结构固有频率为65Hz，海水用户设备7的第一阶结构固有频率为50Hz，海水用户设备8的第一阶结构固有频率为35Hz，由图7可知，海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率为49.7Hz，与海水用户设备7的第一阶结构固有频率基本一致，因此需要调整海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的频域数据使其峰值频率同时避开海水用户设备6、7、8的第一阶结构固有频率。

由实验数据统计可知，海水泵排出管内两相流中的气相流分数与海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系如图8所示。从图8中可以知晓，海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率为49.7Hz时，海水泵排出管中两相流中的气相流分数为0.33％，并且根据图8，当海水泵排出管中两相流中的气相流分数增大至0.5％时，可以使海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率降低至40Hz，此时即可以同时避开海水用户设备6、7、8的第一阶结构固有频率。

通过控制单元控制流量控制阀的开度，使气体源通过导气管向海水泵排出管内导入占海水泵排出管内的水流量0.2％的气体，则可以使海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率同时避开海水用户设备6、7、8的第一阶结构固有频率，达到减弱船舶海水系统振动响应、提高船舶海水系统可靠性和环境安静性的有益效果。

又例如，船舶海水系统内的海水泵的转速为3000rpm，基频为50Hz，二倍转速频率为100Hz，由图7可知，海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的峰值频率为49.7Hz，与海水泵的基频接近，需要调整海水泵排出管1内两相流的流体脉动压力的频域数据使其峰值频率避开海水泵的基频。

从图8中可以知晓，海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率为49.7Hz时，海水泵排出管中两相流中的气相流分数为0.33％，并且根据图8，当两相流内的气相流分数增大至0.5％时，可以使海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率降低至40Hz，此时即可以避开海水泵的基频。

通过控制单元控制流量控制阀的开度，使气体源通过导气管向海水泵排出管内导入占海水泵排出管内的水流量0.2％的气体，则可以使海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率避开海水泵的基频和二倍转速频率，达到减弱船舶海水系统振动响应、提高船舶海水系统可靠性和环境安静性的有益效果。

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)

1.一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，其特征在于，包括：气体源、导气管和流量控制阀；

所述流量控制阀设置在所述导气管上，所述导气管的一端通过船舶海水系统内的海水泵排出管的侧壁与所述海水泵排出管连通，所述导气管的另一端接有所述气体源，所述气体源用于为所述海水泵排出管内提供气体；

导入气体后所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外，所述预设范围为使所述海水泵排出管发生共振的频率范围。

2.根据权利要求1所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，其特征在于，还包括：脉动压力传感器；

所述脉动压力传感器设置在所述海水泵排出管的内部，所述脉动压力传感器用于测量所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的时域数据。

3.根据权利要求2所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元与所述流量控制阀连接，所述控制单元用于控制所述流量控制阀的开度。

4.根据权利要求3所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，其特征在于，所述控制单元通过线缆与所述流量控制阀连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，其特征在于，所述海水泵排出管的侧壁上开设有气体注入口；

所述导气管的一端通过所述气体注入口与所述海水泵排出管连通。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱系统，其特征在于，还包括：流量测量装置；

所述流量测量装置设置在所述导气管内，所述流量测量装置用于测量所述导气管内的气体流量。

7.一种船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，其特征在于，包括：

向船舶海水系统内的海水泵排出管中导入气体，使导入气体后所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率在预设范围外；

其中，所述预设范围为使所述海水泵排出管发生共振的频率范围。

8.根据权利要求7所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，其特征在于，向所述海水泵排出管中导入气体前，还包括：

获取所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的时域数据，并确定所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率。

9.根据权利要求8所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，其特征在于，向所述海水泵排出管中导入的气体流量通过如下方式确定：

基于所述海水泵排出管内两相流中的气相流分数与所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率之间的预设关系、导入气体前所述海水泵排出管内两相流的流体脉动压力的峰值频率以及所述预设范围，确定所述海水泵排出管内两相流中的气相流分数估计值；

基于所述气相流分数估计值，确定向所述海水泵排出管中导入的气体流量。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的船舶海水系统流体激励振动影响减弱方法，其特征在于，所述预设范围具体为：包括所述海水泵排出管下游的海水用户设备的结构固有频率在内的第一频率范围以及包括海水泵机械激励的管路振动频率在内的第二频率范围。