海洋平台压缩机组甲板结构振动特性分析及改进

【摘要】往复压缩机在动力机械中属于振动问题比较特殊的一类,其振动状态比较复杂。在往复压缩机运行时,如果其产生的激振力频率与系统固有频率接近将出现共振状态。处于共振状态下运行的往复压缩机,其振动幅度会不断加强。当激振力的频率、大小及作用点与系统的模态和固有频率以最坏的方式组合在一起,就会发生剧烈的振动。往复压缩机的剧烈振动将引起连接螺栓断裂、管道开裂、主轴承破坏,甚至压缩机基础振裂。因此,进行压缩机组的振动特性研究,并采取各种有效的措施来消除有害振动,使往复压缩机组的振动控制在允许范围内,对保证压缩机组的安全运行具有重要意义。海洋平台往复天然气压缩机通常采用撬装方式,即压缩机及相关设备安装在撬块基础(简称压缩机撬)上,压缩机撬固定在平台的甲板上。因此,压缩机组的振动主要包括压缩机、驱动电机、撬及安装甲板等。本文以某海洋平台往复天然气压缩机组为例,对其振动特性进行分析,主要研究内容如下：(1)应用有限元分析ANSYSWorkBench软件建立了目标平台压缩机组的有限元模型,对压缩机组进行了模态分析,得到压缩机组前24阶模态的固有频率、位移值和振型图。结果表明：压缩机组的固有频率低,远低于压缩机的工作频率,压缩机被安装在柔性梁结构上,安装甲板刚度低,在外界载荷的作用下容易产生变形和振动。(2)通过谐响应分析,得到压缩机组在激振力作用下的响应值和变形云图。结果表明：压缩机安装甲板纵向刚度不足是引起压缩机组振动过大的原因,通过增加甲板纵梁数量,提高纵梁刚度的方法来减小振动。对结构改造后的压缩机组的谐响应分析表明,结构改造后压缩机组的振动响应值明显降低。(3)为了验证有限元计算结果,分别对改造前和改造后压缩机组的振动进行现场测试,并对获取的振动信号进行对比分析,结果表明：结构改造后压缩机组的振动强度减小,验证了有限元分析的正确性本文针对海洋平台压缩机组的振动特性进行了数值模拟及测试分析,为海洋平台压缩机组的结构设计和改进提供了一定的理论依据。
【作者】邢鹏飞；
【导师】李国宾；王申明；
【作者基本信息】大连海事大学，船舶与海洋工程，2014，硕士
【关键词】海洋平台；压缩机组；模态分析；谐响应分析；ANSYSWorkBench；

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