[发明专利]管道激励源识别及其振动响应预测方法

摘要

本发明的目的在于提供管道激励源识别及其振动响应预测方法，包括以下步骤：采集管壁振动加速度信号，并通过傅里叶变换将采集的时域信号转换为频域信号；激励源识别及等效，利用线性系统叠加法，通过比较实验数据及管路系统动力学计算结果，确定管路系统等效激励源的大小；根据等效激励，利用传递矩阵方法预报管道其他任意位置振动的动态响应。本发明可以根据管道的具体布置形式，选择便于测量的合适测点，识别激励源大小及预测管道振动，解决管路系统激励源特性和部分管段振动较难测量等问题，并能减少实验测点布置，增加管道振动测量的灵活性。

主权项

管道激励源识别及其振动响应预测方法，其特征是：（1）确定管路等效激励源位置，并建立管路系统的频域传递矩阵TMM模型Dtot：根据管路系统中阀门、分支管及弯管等激励源的布置情况，确定激励源识别的位置及数目n，并假设第i个激励源的大小等于xi(i=1,2,...n)，建立管路系统的TMM模型，任意管路系统方程均可写为下面的形式：DtotΦtot=Ftot，其中Dtot表示由管道边界条件Db、管路系统点传递矩阵Dp和场传递矩阵Dc组成的整体传递系数矩阵，Φtot表示各参考点状态参量组成的总体状态向量，即由管道各参考点的流体压力、振动加速度和力矩组成的向量，Ftot表示由激励源向量Ff与管路系统点传递矩阵Dp和场传递矩阵Dc共同作用而形成的激励向量；（2）管壁振动加速度信号采集及预处理：在管道任意位置选取用于激励源识别的振动参考点，采集振动参考点处的管壁振动加速度信号，并通过傅里叶变换FFT将采集的时域振动加速度信号转换为频域振动加速度信号；（3）激励源识别及等效：在激励源等效位置施加单位激励，利用建立的TMM模型，分别计算出振动参考点的振动加速度；利用线性系统的叠加原理，将振动参考点振动加速度乘以xi(i=1,2,...n)并叠加，叠加后的参考点振动加速度与步骤（2）得到的振动参考点频域振动加速度信号的值相等，得出激励源向量Ff；（4）管道其他位置振动加速度的预测：将等效激励源向量Ff带入公式TMM模型，可得到参考点的振动加速度Φtot，再利用管路系统其他点振动加速响应Φx与参考点加速度Φtot之间的传递关系Φx＝DpDcΦtot，进一步预测出管道其他任意位置的振动加速度Φx。