WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

ЗАВЬЯЛОВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИИ

СУДОВОЙ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЬНЫХ АНАЛОГОВ

  Специальность 01.04.06 – Акустика

  Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Санкт-Петербург - 2012

Работа выполнена в конструкторском бюро «Армас» ОАО «Центр технологии судостроения и судоремонта».

Научный руководитель:

доктор технических наук,
старший научный сотрудник

Голованов Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

Майзель Александр Борисович

доктор технических наук,

профессор

ОАО «ЦКБ МТ «Рубин»,

начальник отдела

Берестовицкий Эрлен Григорьевич

кандидат технических наук,
старший научный сотрудник

ОАО «Концерн «НПО «Аврора»,

главный акустик

Ведущая организация:

ОАО «Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения «Малахит»,

Санкт-Петербург

Защита состоится 26 апреля 2012 года в 16-00 ч. в ауд. У-167 на заседании диссертационного совета Д 212.228.04. ФГБОУ «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет по адресу: 198262,
г. Санкт-Петербург, Ленинский пр., д. 101.

Отзывы направлять: 190008,  Санкт-Петербург, СПГМТУ. ул. Лоцманская дом. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Автореферат разослан  .03. 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.228.04

кандидат технических наук, доцент                                 Б.П. Васильев

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена исследованию процесса взаимодействия акустически невозмущенного потока рабочей среды с обтекаемыми внутренними поверхностями арматуры и разработке на этой основе метода контроля вибрации судовой трубопроводной арматуры по результатам испытаний модельных аналогов.

Актуальность проблемы

Интенсивное развитие современной промышленности и транспорта поставило ряд новых задач, среди которых выделяется задача уменьшения шума и вибрации, как на рабочих местах обслуживающего персонала, так и в окружающей среде. Рост энерговооруженности предприятий, мощностей оборудования, увеличение рабочих скоростей машин и механизмов приводит к значительному возрастанию шума и вибрации, что в результате чего ухудшается здоровье человека, снижается производительность труда, происходит акустическое загрязнение среды обитания.

Одной из важнейших проблем при этом является необходимость постоянного снижения вибрации и шума всего поставляемого на суда оборудования. Среди этого оборудования особое место занимают судовые трубопроводные системы. Это обусловлено тем обстоятельством, что судовые трубопроводные системы состоят из большого числа разнородных элементов. Снижение шума и вибрации, которые возникают при работе систем, существенно улучшает условия работы и отдыха обслуживающего персонала, что является особенно важным при управлении кораблями, судами и объектами общепромышленного назначения и атомной энергетики.

Значительный вклад в разработку методов контроля вибрации и исследования гидродинамических среды характеристик потока проводимой среды в проточной части судовой трубопроводной арматуры, их влияние на виброакустические параметры элементов судовых систем внесли  Будрин С. В, Ким Я. А, Берестовицкий Э. Г, Викторов А. А, Голованов В. И, Легуша Ф. Ф, Смольяков А. В. и другие ученые и специалисты. 

Целенаправленные работы по снижению виброактивности машин и механизмов, входящих в состав судовых трубопроводных систем, привели к тому, что виброактивность систем на современных и, тем более, перспективных кораблях и судах в основном определяется виброшумовыми характеристиками их элементов, в первую очередь, характеристиками трубопроводной арматуры. Виброактивность этих элементов формируется при взаимодействии текущей рабочей среды с обтекаемыми внутренними поверхностями корпусов.

Энергию, излучаемую всеми элементами систем, в том числе и судовой арматурой, необходимо учитывать при расчетах воздушного шума и вибрации на постах и в каютах на кораблях и судах. Это требует создания методов не только расчета, но и контроля вибрационного возмущения трубопроводной арматуры, обусловленного протекающей по ней акустически невозмущенной рабочей средой.

Для этого в отраслевых центрах были созданы специализированные стенды для исследований, контроля и сдачи как спецификационных, так и виброакустических характеристик арматуры. Вначале были созданы гидравлические стенды на основных предприятиях – поставщиках арматуры. На базе НПО «Аврора» был создан насосный стенд, а на базе ЦКБ «Знамя Октября» (в настоящее время КБ «Армас» ОАО «ЦТСС») – стенд вытеснительного действия. При расширении номенклатуры контролируемых изделий аналогичный стенд был создан на базе ПО «СМП».

Возможности этих стендов позволяют проводить на них исследования значительной части арматуры, которая должна проверяться на соответствие каким-либо виброакустическим требованиям.

Однако имеются отдельные типоразмеры судовой арматуры, которую невозможно проконтролировать на этих стендах. В первую очередь это относится к так называемой большепроходной арматуре, то есть к судовой трубопроводной арматуре больших диаметров, которую невозможно установить и, соответственно, испытать на существующих стендах.

Вопрос контроля такой трубопроводной арматуры, которую невозможно проконтролировать на существующих стендах, требует разработки специальных методов. Разработка методов контроля таких изделий возможна лишь на основе совместного моделирования как гидродинамических параметров потока, так и механических характеристик корпусов.

Именно это и обуславливает актуальность данной работы.

Цель работы

Целью данной работы является научное обоснование и разработка метода контроля вибрации судовой трубопроводной арматуры по результатам испытаний модельных аналогов.

Для достижения указанной цели в работе было выполнено следующее:

- определены предельные параметры судовой арматуры, которая может быть испытана на существующих стендах,

- уточнена физическая модель связи среднеквадратичной вибрации арматуры с усредненными по внутреннему объему параметрами турбулентных пульсаций давления проводимой среды,

- предположена и экспериментально подтверждена независимость связи между вибрацией корпуса арматуры и турбулентными пульсациями давления в потоке  среды от среднерасходной скорости проводимой среды,

- спроектированы и изготовлены маломасштабные модели судовой арматуры для проведения экспериментальных исследований,

- разработан метод контроля вибрации судовой арматуры, основанный на результатах испытаний масштабных образцов.

Научная новизна

Научная новизна диссертационного исследования состоит в том, что впервые получены следующие результаты:

1. Уточнена физическая модель связи среднеквадратичной вибрации арматуры с усредненными по внутреннему объему параметрами турбулентных пульсаций давления проводимой среды.

2. Экспериментальные данные, подтвердили независимость связи между вибрацией корпуса арматуры и турбулентными пульсациями давления в проводимой среде от скорости её потока.

3. Предложен метод определения вибрационных характеристик арматуры, основанный на результатах модельных испытаний.

Практическая ценность

При непосредственном участии автора работы были разработаны, выпущены и согласованы с заинтересованными предприятиями следующие руководящие документы, регламентирующие порядок определения вибрационных и гидравлических характеристик некоторых типов арматуры на базе результатов испытаний отдельных модельных аналогов:

- «Временная методика определения уровней ВШХ затворов переборочных
Ду150 – 350 на базе результатов испытаний типового представителя», выпуск 33665 ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова,

- «Методика определения ВШХ малошумных дроссельных устройств на основе результатов испытаний отдельных представителей», выпуск 38988 ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова,

- «Методика расчетно-экспериментальной оценки гидравлических характеристик большепроходных малошумных дроссельных устройств разработки СМП», ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова.

На основе полученных результатов, под руководством и при непосредственном участии автора был выполнен большой объем работ по созданию большепроходных малошумных захлопок для главных циркуляционных трасс, переборочных затворов, а также дроссельно-регулирующей арматуры. Результаты их испытаний полностью подтвердили правильность предложенных методов их создания.

Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Основные положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1. Уточненная физическая модель связи среднеквадратичной вибрации арматуры с усредненными по внутреннему объему параметрами турбулентных пульсаций давления проводимой среды.

2. Результаты экспериментальных исследований связи между гидравлическими характеристиками потока проводимой среды и механическими характеристиками корпуса арматуры,

3. Созданный на базе выполненных исследований метод пересчета вибрации с масштабного модельного образца на натурный образец большепроходной трубопроводной арматуры.

Апробация работы

Диссертационная работа заслушана и одобрена 2012 г. на расширенном заседании научно–технического совета ОАО «ЦТСС».

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- секции научно-технического совета конструкторского бюро «Армас»;

- заседании научно-технического совета открытого акционерного общества «Центр судостроения и судоремонта» (ОАО «ЦТСС»);

- результаты работы докладывались и обсуждались на двух отраслевых конференциях и заседаниях научно технического совета. 

Публикации

По теме диссертации опубликовано четыре статьи, из них одна в рецензируемом научном журнале, одна в соавторстве, доля автора не менее 50%. Результаты были опубликованы в материалах НТС. 

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников (90 наименований).

Объем диссертации составляет 110 страниц, включая 32 рисунка и схемы. 

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, представлен обзор литературных источников, на основе чего показана научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1

Анализ возможностей стендовой базы и постановка задачи исследований

Выполнен анализ возможностей существующей в настоящее время в судостроительной отрасли стендовой базы, предназначенной для испытаний современной и перспективной трубопроводной арматуры. По результатам анализа выявлен перечень арматуры, характеристики которой не позволяют испытать ее на существующих стендах. К числу такой арматуры, в первую очередь, относится большепроходная арматура.

Для большепроходной трубопроводной арматуры, которую невозможно испытать на существующих стендах, необходимо разработать метод совершенствования проточных частей и метод оценки их вибрационных характеристик.

Кроме большепроходной имеются также арматура, представленная типорядами, представители которой различаются только диаметром. В типоряды может входить 6 – 10 изделий. При этом изделия геометрически практически подобны. Акустические испытания на стенде одного изделия включают в себя следующие операции: монтаж на измерительном участке изделия, заполнение измерительного участка водой, опрессовка, проведение собственно измерений, осушение измерительного участка, демонтаж изделия. По времени этот процесс занимает 4 – 8 часов в зависимости от массогабаритных характеристик арматуры. При заказе большой партии однотипной арматуры время, необходимое для испытания всех изделий, отличающихся только диаметром, становится недопустимо большим. Для сокращения времени испытаний такой арматуры также необходимо разработать метод оценки ее вибрационных характеристик.

Для сокращения времени испытаний такой арматуры также необходимо разработать метод оценки ее вибрационных характеристик.

Наиболее просто такие методы разрабатывать, взяв за основу результаты модельных акустических испытаний образцов – прототипов, т.е. тех образцов, которые геометрически подобных исходному элементу.

Вибрация любого элемента, в том числе и вибрация трубопроводной арматуры, может быть описана следующим соотношением

,

(1)

где         – уровни вибрации арматуры; м/с

– круговая частота;

– динамическая сила; нс

– механическое сопротивление рассматриваемого элемента, нс/м.

В соответствии с действующими методиками контроля вибрации судового оборудования под уровнями вибрации понимаются среднеквадратичные уровни в расположенных на входном и выходном фланцах точках измерения. Количество точек измерения вибрации на каждом фланце зависит от диаметра условного прохода изделия.

При рассмотрении вибрации арматуры величина является величиной суммарной динамической силы, действующей со стороны акустически невозмущенного потока проводимой среды на внутреннюю обтекаемую поверхность корпуса арматуры. Причиной появление этой силы является возникновение турбулентных пульсаций давления в потоке среды при его динамическом взаимодействии с внутренними обтекаемыми поверхностями корпуса арматуры.

При этом необходимо принять все меры для исключения явления кавитации, при наличии которой в потоке появляются отдельные зоны с растягивающими напряжениями, величина которых превышает прочность жидкости на разрыв. Это приводит к появлению парогазовых каверн. При продвижении каверн по потоку и выходе их из зоны действия растягивающих напряжений реализуется обратный процесс – смыкание парогазовых каверн. Силовое воздействие на корпус и, соответственно, шумы и вибрации, определяемые этим процессом, к сожалению, в настоящее время не моделируются. Однако, при проектировании различного рода гидравлических устройств, в том числе, и арматуры, используется критерий кавитации, учитывающий характеристики устройства в следующем виде:

,

(2)

где         – число кавитации;        

– давление рабочей среды в сливном трубопроводе, Па;

– давление насыщенного пара в рабочей среде при температуре жидкости, Па;

– плотность жидкости, кг/м ;

– скорость жидкости, м/с.

В том случае, если выполняется условие:

,

то гидростатическое давление в потоке равно давлению насыщенного пара при температуре жидкости.

Отсюда видно, что критическим числом является , при возникает кавитация, при кавитация отсутствует. Проектировать все изделия необходимо с учетом данного условия.

Под величиной понимается величина механического сопротивления корпуса арматуры. Эта величина связывает величину суммарной динамической силы, действующей со стороны потока акустически невозмущенной рабочей среды со среднеквадратичным значением вибрации контрольных точек.

При использовании выражения (1) неявно вводится физическое предположение - величина суммарной динамической силы и механического сопротивления являются независимыми друг от друга, иными словами изменение механического сопротивления корпуса арматуры не влияет на величину суммарной динамической силы, действующей со стороны потока, и наоборот – изменение динамической силы не меняет величину механического сопротивления. Отсюда очевидно следует, что эти величины могут быть определены независимо друг от друга. Экспериментальное доказательство вышеизложенного предположения приведено в последующих главах.

Кроме этого предполагается также, что внутреннее сопротивление потока проводимой среды таково, что возможные акустические колебания корпуса не оказывают обратного влияния на поле динамических сил, действующих со стороны потока и, соответственно, на суммарную динамическую силу, действующую на корпус арматуры.

В случае использования результатов модельных испытаний выражение для уровней вибрации геометрически подобного натурного образца принимает вид

,

(3)

где – уровни вибрации натурного и модельного образцовов соответственно.

Для использования этого соотношения необходимо связать между собой значения динамических сил (турбулентных пульсаций давления) в модельном и натурном образцах, а также определить связь между механическими сопротивлениями корпусов.

Закономерности моделирования механических конструкций при дискретном механическом возбуждении необходимо распространить на случай поверхностного возбуждения образца транспортируемой проводимой средой.

Таким образом, в результате испытаний модельного образца необходимо определить все параметры, для дальнейшего определения величины суммарной динамической силы и механического сопротивление арматуры в условиях натурного образца. В последующих главах и будут рассмотрены вышеперечисленные вопросы.

Глава 2

Обоснование возможности определения спектра турбулентных пульсаций давления в потоке проводимой среды в проточной части арматуры с использованием результатов модельных испытаний

В настоящей главе изложены результаты исследований, которые обосновывают возможность определения спектра турбулентных пульсаций давления, усредненного по всему внутреннему пространству натурного образца арматуры при работе ее на заданной рабочей среде. Основой для такого определения являются результаты испытаний модельного образца арматуры с геометрически подобной проточной частью на произвольной рабочей среде.

Получено выражение для отношения усредненных по внутреннему объему спектров давлений натурного и модельного образцов, которое имеет следующий вид (при получении этого соотношения учтено равенство коэффициентов гидравлического сопротивления модели и натуры)

.

(4)

В этом выражении приняты следующие обозначения:

- спектр давления, обусловленного турбулентными пульсациями давления,

, - плотность и среднерасходная скорость проводимой среды,

- радиус рассматриваемого элемента,

- толщина вытеснения пограничного слоя,

- текущая частота.

Индексы «м» и «н» относятся к модельному и натурному элементам.

Полученные соотношения дают принципиальную возможность определения для натурного элемента усредненного по всему внутреннему объему элемента спектра давлений, обусловленного потоком акустически невозмущенной рабочей среды, по результатам испытаний модельного элемента, проточная часть которого выполнена геометрически подобной натурному элементу, а характеристики рабочей среды могут быть различными. При этом режимы течения рабочих сред должны лежать в области развитой турбулентности, т.е. в той области, в которой коэффициент гидравлического сопротивления не зависит от скорости потока.

При этом необходимо подчеркнуть, что вследствие сделанных ранее в главе 1 предположений для определения величин давления характеристики материала, из которого выполнена модель, не принципиальны. Материал модели может быть произвольным.

Экспериментальные исследования полей спектров давлений на аэродинамическом стенде МАС (малый аэродинамический стенд), который расположен на базе ФГУП ГНЦ РФ «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова», проводились на проводимой среде «воздух». На вытеснительном стенде КБ «Армас» испытания проводились на проводимой среде «вода».

На стенде МАС на проводимой среде «воздух» были испытаны модели проточных частей запорных клапанов DN 50, 100, 150 и 200. Испытания проводились при различных скоростях потока воздуха. В качестве исходного была выбрана модель клапана DN 50. Результаты испытаний модели клапана  DN 50 пересчитывались к результатам испытаний моделей клапанов большего прохода и полученные значения сопоставлялись с экспериментальными результатами. Испытания проводились при различных скоростях воздушного потока.

Типичные результаты испытаний представлены на рисунках 1 и 2.

На рисунке 2.1 представлены усредненные по всему внутреннему объему образца спектры давлений для моделей запорного клапана DN 50  и DN 100 . Здесь же приведен результат пересчета усредненного спектра пульсаций давления модели клапана DN 50 к спектру пульсаций давления модели клапана DN 100 мм при соответствующей скорости воздуха.

На рисунке 2 представлены аналогичные результаты для моделей клапанов DN 50 и 200.

Из этих рисунков видно хорошее соответствие расчетных и экспериментальных значений спектров давления, полученных путем пересчета с изделий малого диаметра на изделия большого диаметра при использовании одной и той же проводимой среды «воздух».

Рисунок 1 

 Сравнение экспериментально полученных и пересчитанных

уровней пульсаций давления для клапана DN 100

Рисунок 2 

 Сравнение экспериментально полученных и пересчитанных

уровней пульсаций давления для клапана DN 200

На стенде КБ «Армас» ОАО «ЦТСС» на проводимой среде «вода» были испытаны конструктивно однотипные клапана DN  50, 150 и 200.

Результаты испытаний представлены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3

Сравнение экспериментально полученных и пересчитанных

уровней пульсаций давления для клапана DN 150

Рисунок 4 

Сравнение экспериментально полученных и пересчитанных

уровней пульсаций давления для клапана DN 200

Из представленных рисунков видно хорошее соответствие экспериментальных и расчетных значений спектров давления, полученных путем пересчета с изделий малого диаметра на изделия большого диаметра при использовании одной и той же проводимой среды - «вода».

Ряд испытаний на изделиях, имеющих геометрически подобные проточные части, проводился на рабочих средах «вода» и «воздух». Это обстоятельство позволило сопоставить результаты пересчета спектров пульсаций давления для различных проводимых сред.

Иллюстрации результатов сопоставления проведены на рисунках 5 и 6.

Рисунок 5 

 Сравнение экспериментально полученных и пересчитанных

уровней пульсаций давления для клапана DN 150.

Рисунок 6

Сравнение экспериментально полученных и пересчитанных

уровней пульсаций давления для клапана DN 200

Таким образом, представленные результаты подтверждают возможность, с достаточной для практических нужд точностью, определения для одного элемента усредненного по внутреннему объему спектра давлений по результатам испытаний модельного элемента с геометрически подобной проточной частью. При этом характеристики рабочей среды для натурного и модельного элементов могут быть различными.

Глава 3

Определение связи между механическими характеристиками модельного и натурного образцов

В данной главе показано, что связь между вибрацией ее корпуса и уровнями турбулентных пульсаций давления в ее проточной части практически не зависит от скорости потока рабочей среды. Это обстоятельство означает следующее – данная связь определяется только механическими характеристиками корпуса изделия, что позволяет предложить метод определения механических характеристик корпуса натурного элемента по результатам определения механических характеристик корпуса модельного образца.

Для подтверждения этого положения были проведены экспериментальные исследования связи между уровнями вибрации разнообразной арматуры и турбулентными пульсациями давления в ее проточной части при различных скоростях потока. Эти исследования проводились на различных гидравлических стендах – на стенде «Скат», расположенном на базе ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова» и на вытеснительном стенде КБ «Армас» ОАО «ЦТСС» .

Экспериментальные исследования на этих стендах проводились по следующей методике.

При каждой скорости потока измерялись уровни вибрации контрольных точек корпуса рассматриваемого элемента и для каждого направления рассчитывались среднеквадратичные (по всем точкам) значения уровней вибрации. Измерения вибрации проводились в соответствии с действующей методикой, в соответствии с которой погрешность измерений вибрации не превышает величины 2 дБ.

Кроме вибрации в проточной части элемента в нескольких точках измерялись уровни турбулентных пульсаций давления. Погрешность измерений не превышала величины 3 дБ. По полученным значениям рассчитывались среднеквадратичные уровни пульсаций давления. Измеренные величины вибрации и турбулентных пульсаций давления сопоставлялись между собой.

Для простоты такое сопоставление проводилось по разнице в логарифмическом масштабе уровней давления и уровней вибрации, т.е. по величине, которая пропорциональна механическому сопротивлению

, дБ

(5)

- величина измеренного давления в дБ (относительно нулевого порога
2.10-5 Па),

- величина измеренного ускорения в дБ (относительно нулевого порога
3.10-4 м/с2)

Были измерены различные элементы трубопроводных систем, как фасонные части, так и арматура различного условного прохода. Типичные результаты приведены на рисунках 7 и 8.

а)

б)

в)

Рисунок 7

 

 Уровни вибрации (а), турбулентных пульсаций давления (б) и разница между ними (в) запорного углового штуцерного клапана DN 20, РN 10,0,

черт. 521-01.464 при скоростях воды 2, 3 и 4 м/с (стенд КБ «Армас»)

а)

б)

в)

Рисунок 8 

 Уровни вибрации (а), уровни турбулентных пульсаций давления (б)

и разница между уровнями турбулентных пульсаций давления и вибрации (в)

кингстона DN 150  при скоростях воды 2, 3, 4 и 5 м/с.

(стенд ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова)

Из этих рисунков видно, что величина связи между уровнями пульсаций давления и вибрации практически (разброс не превышает величины 5 дБ, что полностью соответствует погрешности измерений) для каждого испытанного образца постоянна, она не зависит от скорости потока.

Это обстоятельство указывает на то, что они обусловлены механическими характеристиками установленного на стенде элемента.

Таким образом, можно считать, что, несмотря на некоторое изменение распределения поля турбулентных пульсаций давления в проточной части арматуры, вибрация арматуры строго пропорциональна величине усредненного по всему внутреннему объему давления. Отсюда следует, что эта связь определяется только механическими характеристиками корпуса арматуры.

Полученные результаты позволили перейти к обоснованию метода пересчета механических характеристик корпуса с модели на натуру. Соотношения для пересчета получены не только для случая геометрически тождественного моделирования, но и для случая некоторого изменения масштаба моделирования по отдельным точкам модельного элемента.

В результате показано, что частоты модельного и натурного элементов связаны между собой при помощи следующего соотношения

,

(6)

где         – масштаб моделирования.

Экспериментально определяемая величина, рассчитанная при помощи соотношения (5) моделируется следующим образом

.

(7)

Типичные частотные зависимости измеренных и пересчитанных величин для испытанных образцов представлены на рис. 9. На нем представлены результаты определения входных величин для геометрически подобной модели исходного клапана DN 50, для исходного клапана ДN 100 и результаты пересчета результатов от модели клапана ДN 50 на клапан ДN 100.

Рисунок 9

Сравнение измеренных и пересчитанных величин отношений силы

к ускорению в точке возбуждения

Как видно результаты пересчета данных хорошо соответствуют данным, непосредственно полученным для клапана ДN 100.

Полученные результаты позволяют перейти к разработке метода оценки спектра вибрации натурного образца по результатам экспериментального определения спектра вибрации геометрически подобного модельного элемента.

Глава 4

Разработка метода расчетного определения вибрации большепроходной судовой трубопроводной арматуры

Полученные в предыдущих главах результаты позволили сформулировать основные положения и порядок реализации метода расчетно–экспериментального определения уровней вибрации большепроходной судовой трубопроводной арматуры, которую в настоящее время невозможно испытать на существующих стендах. Этот метод базируется на использовании результатов вибрационных испытаний маломасштабных моделей большепроходной арматуры.

Предложена наиболее целесообразная последовательность действий при определении вибрации большепроходной гидравлической арматуры.

В качестве примера приводятся результаты определения уровней вибрации исходного клапана DN 100 по результатам испытаний геометрически подобной модели этого клапана DN  50.

Результаты сопоставления расчетных и экспериментально полученных значений для различных скоростей потока приведено на рисунках 10 и 11.

Из этих рисунков видно хорошее соответствие полученных результатов.

Рисунок 10 

 Сопоставление расчетных и экспериментальных уровней вибрации

исходного клапана DN 100  при скорости воды 2 м/с

Рисунок 11

 

 Сопоставление расчетных и экспериментальных уровней вибрации

исходного клапана DN 100  при скорости воды 4 м/с

Таким образом, полученные результаты подтверждают возможность достоверного определения вибрационных характеристик по результатам испытаний геометрически подобных масштабных моделей.

3 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Выполненная работа направлена на совершенствование методов определения вибрационных характеристик современной и перспективной большепроходной судовой трубопроводной арматуры, такой арматуры, характеристики которой не могут быть определены на существующей в настоящее время стендовой базе.

Проведенные исследования позволили получить качественно новые результаты и сделать ряд выводов, которые в основном сводятся к следующему.

1. Проанализированы возможности существующей в настоящее время стендовой базы, предназначенной для исследований и контроля вибрационных характеристик современной и перспективной судовой трубопроводной арматуры, по результатам анализа показано, что существуют отдельные виды арматуры, вибрационные характеристики которой не могут быть экспериментально определены на имеющейся в отрасли стендовой базе.

2. Изготовлены модели, на которых проведены собственные экспериментальные исследования связи между уровнями турбулентных пульсаций давления в рабочей среде и уровнями вызываемой ими вибрации арматуры. Исследования такой связи проводились на проводимой среде «вода» на различных стендах при разных скоростях потока среды.

3. Выполненный анализ известных и полученных результатов, позволил сделать вывод о том, что экспериментально полученные результаты подтверждают независимость связи между уровнями турбулентных пульсаций давления в проводимой среде и уровнями вызываемой ими вибрации арматуры от скорости потока проводимой среды и что данная связь определяется только механическими характеристиками корпуса арматуры.

4. Показана возможность определения механических характеристик корпуса арматуры по результатам испытаний геометрически подобных маломасштабных моделей.

5. Обосновано предложение определять вибрационные характеристики большепроходной арматуры расчетно–экспериментальным методом, используя в качестве исходных данных результаты вибрационных испытаний геометрически подобных маломасштабных моделей такой арматуры.

6. Разработаны и обоснованы основные принципы метода расчетно-экспериментального определения уровней вибрации большепроходной судовой трубопроводной арматуры, которые подтверждены сопоставление расчетных и экспериментально полученных результатов.

7. Основные результаты работы нашли внедрение – в разработанных ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова» документах:

7.1 «Временная методика определения уровней ВШХ затворов переборочных DN 150 – 350 на базе результатов испытаний типового представителя», выпуск 33665 ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова»,

8.2 «Методика определения ВШХ малошумных дроссельных устройств на основе результатов испытаний отдельных представителей», выпуск 38988 ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова»,

7.3 «Методика расчетно-экспериментальной оценки гидравлических характеристик большепроходных малошумных дроссельных устройств разработки ОАО «ПО «Севмаш», ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова»;

7.4 При разработке и определении вибрационных характеристик захлопок циркуляционных трасс DN 300, 400 и 750  для проектов ОАО «ЦКБ МТ «Рубин» и ОАО «СПМБМ «Малахит»;

7.5 При создании типоряда переборочных затворов от DN  150 до DN 350  для систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

4 ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I Публикации в рецензируемых научных изданиях:

1 Завьялов Ю.Н. «Возможность совершенствования гидравлических и акустических характеристик большепроходной судовой трубопроводной арматуры». Судостроение. 2011, № - 6 (автор – 100%)

II Прочие публикации:

2 «Захлопка с гидроприводом стальная. Сборочный чертеж, ИПЛТ.492435.037 СБ, ЦКБ "Знамя Октября", 1990. (автор – 100%)

3 Завьялов Ю.Н, Тараканов Е.Ю, Тодорова Е.Ю. «CALS-технологии в проектировании и изготовлении судовой арматуры» Вестник технологии судостроения. 2003, № 10 (автор – 50%)

4 Завьялов Ю.Н. «Технология создания судовой арматуры нового поколения», Сборник материалов отраслевых конференций 2010 – 2011 гг. (автор – 100%)

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.