基于CAI技术的压缩机管系阻尼减振技术研究
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摘要:运用CAI技术对压缩机管系的振动进行了分析,通过TRIZ理论进行矛盾分析并结合结构模态分析,制定出了在管道上增加阻尼的方案来确保管线的振动能量转移至阻尼。具体方案是在管线上加装粘滞型阻尼器来降低管线振动,该方案有效的增加了管线的可靠性和安全性,保证了石化企业压缩机管道的安全。
Abstract: The use of CAI technology compressor piping vibration is analyzed, through TRIZ theory contradiction analysis combined with mode analysis, we formulated the program to increase damping in the pipeline to ensure that the pipeline damping of vibration energy transferred to the damping. Specific program is to install viscous-type vibration damper in the pipeline to reduce vibration, the program effectively increased the reliability and security of the pipeline to ensure the safety of petrochemical pipeline compressor.
关键词:CAI;TRIZ;压缩机管系;振动;阻尼器
Key words: CAI;TRIZ;compressor control system;vibration;damper
中图分类号:TP39 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)21-0241-01
1CAI技术
CAI(Computer Aided Innovation,计算机辅助创新)是以TRIZ(发明问题解决理论,TRIZ为俄文首字母)理论为核心, 融合现代创新方法、计算机技术、多领域科学知识为一体的综合创新系统。CAI最初从计算机化的TRIZ工具已发展成为了以TRIZ理论为核心, 融合现代创新方法、计算机技术、多领域科学知识为一体的综合创新系统, 并随着质量功能展开QFD(Quality Function Deployment)、公理设计AD(Axiomatic Design)等现代创新理论的融入,以及计算机技术的不断发展,CAI技术将向智能化发展。
TRIZ理论即发明问题解决理论,它是由苏联科学家根里奇・阿奇舒勒发明的技术进化的法则以及解决各种技术矛盾及物理矛盾的创新法则,一种解决技术问题,实现技术创新的各类方法组成的理论体系。
从CAI 软件进行产品创新的一般流程可以看出CAI技术的层次以及与CAE的接口。
产品创新首先进行的是基于市场预测和客户需求的需求分析,在cai的多层次创新体系中此一层面应用最多的是QFD等分析技术该层次能够把客户需求转化为所需新技术的指标。产品创新的第二个层面是其问题定义和功能分析阶段,此层面上可应用工具较多,QFD的瀑布式分解以及TRIZ的矛盾分析都是其经常使用的工具。第三个层面是创新原理的运用及解决方案的提出,这一层面最常见的工具就是CAI技术的核心TRIZ原理,通过它我们就能形成一个较完备的方案。最后一个CAI解决问题的层面是对方案进行评估,评估方案的首都那多是一些现代的设计方法,主要是取它们能够结构化地给出评估方案的指标。通过四个层面的CAI分析,完整的工程定性方案就已经形成,将这个方案输出至CAE就可以进行具体执行方法的分析。
2管系振动问题解决方案的CAI分析
压缩机管道减振方案有很多,如增加支撑进行加固,调整管系结构固有频率;增设缓冲器、设置孔板、滤波器等。这些方案在减振的同时改变了管系的结构,按TRIZ理论分析就是所改善的通用工程参数是“物体产生的有害因素”,而这些办法所恶化的通用工程参数为“系统的复杂性”。通过对矛盾矩阵表的操作所应该采用的创新原理是19,01,31。
第19号创新原理是周期性作用原理,具体描述为:以周期性动作或脉冲,代替连续动作;如果周期性动作正在进行,改变其运动频率;在脉冲周期中,利用暂停来执行另一有用动作。
第01号创新原理是分割原理,具体描述为:把一个物体分成相互独立的几个部分;把一个物体分为容易组装和拆卸的部分;提供系统的可分性以实现系统改造。
第31号创新原理是多孔材料原理,具体描述为:使物体变为多孔或加入多孔物体;在孔结构中的孔中填入某种物质。
显然利用多孔材料原理以及周期性作用原理来进行压缩机管道减振是不现实的,那么必须应用分割原理来进行管系振动问题的解决。
3管系振动问题解决方案
在这个问题中我们所要分割的是管系的振动,具体方法是在管系中加入阻尼器来分割管系振动并增加管系的结构阻尼,可以在不改变原有管系结构的前提下,使管道振动的动能通过阻尼器转化为阻尼的热能散发出去,从而减小管系的振动。
4CAE分析及具体解决方案
针对某石化厂往复式压缩机出口管线振动为例进行阻尼减振设计。
为了降低管道的振动,根据实践的经验,我们工程中所加的阻尼器,就是要增大系统的阻尼比D。根据以上管道振动分析及理论研究,采取增加管系结构阻尼的办法来防止管道发生共振破坏。增加管系阻尼的主要办法是在管道适当的位置设置粘滞型阻尼器,将管道振动的能量转移到阻尼器中的液态粘滞阻尼中,通过阻尼的发热来耗散管道振动的能量,最终达到降低管道振动振幅的目的。
在考虑到管道的空间位置前提下,在管道的出口振动最大的三处分布安装固定三组管道阻尼器,降低并控制缓冲罐管道出口的振动。
5阻尼减振方案实施及效果
减振治理方案在机组停车检修过程中实施,阻尼器安装在管系的相应的位置。机组重新开机运行后,带负荷到100%情况下,压缩机及管道运行状况良好。
6结论
①利用CAI技术对压缩机管系振动问题进行了分析,找到了解决方案,为CAE分析提供了技术路线。②利用CAE方法对管系进行模态数值计算,来分析管道振动原因是解决振动问题的前提。③通过安置阻尼器对振动管系添加阻尼从能量耗散的层面上来根本解决压缩机管道振动问题。④从实际工程项目来看,阻尼减振取得了良好的减振效果。
参考文献:
[1]西安交通大学管道振动科研小组.往复压缩机管路的安全与防振[M].北京:劳动出版社,1982.