Передача вибрации между конструкциями, анализ в WB

[rasta89 113]

Добрый день уважаемые форумчане.

Хотел посоветоваться по поводу похода к решению одной задачи.

Имеется трубопровод, идущий от насоса вдоль пола-основания, к основанию крепится хомутовыми опорами на стойках (жестко). Основание - металлоконструкция из швеллера.

Патрубок насоса передает усилия в виде моментов на трубопровод, кроме того в нем имеется давление.

Цель проверить, моменты с насоса + давление в трубопроводе = будет ли вибрация на основании?

 

Один из вариантов решения модельный анализ, собственные частоты, расчет на вибрацию как следствие резонанса.

Считаем конструкцию моменты с насоса + давление в трубопроводе (опоры закреплены жестко у основания стоек опор) в нагруженном состоянии на собственные частоты.

Считаем основание отдельно на собственные частоты.

Если есть совпадение частот, в этот момент происходит вибрация. ну по идее наверно нужно будет смотреть на последние показатели в обоих расчетах.

 

Что думаете по этому поводу?

Спасибо.

[AlexKaz 1 851]

11 часов назад, rasta89 сказал:

Если есть совпадение частот, в этот момент происходит вибрация.

Отстройку от совпадения частот ессно проводить надо хотя бы так. Затем уточнять. Гармонический с вязкостью даст амплитуды. Просто даже преднапряжённый анализ не даст амплитуд. Амплитуды нужны чтобы хотя бы на глаз оценивать энергии.

Есть ещё такая штука, как запас по резонансу, лучше гуглить, я только один-два раза с этим встречался.

Также несколько месяцев назад Борман создал тему по резонансу трубопроводов, рекомендую заглянуть туда.

[rasta89 113]

22 минуты назад, AlexKaz сказал:

Отстройку от совпадения частот ессно проводить надо хотя бы так. Затем уточнять. Гармонический с вязкостью даст амплитуды. Просто даже преднапряжённый анализ не даст амплитуд. Амплитуды нужны чтобы хотя бы на глаз оценивать энергии.

Есть ещё такая штука, как запас по резонансу, лучше гуглить, я только один-два раза с этим встречался.

Также несколько месяцев назад Борман создал тему по резонансу трубопроводов, рекомендую заглянуть туда.

Обязательно посмотрю, спасибо

[AlexKaz 1 851]

17 минут назад, AlexKaz сказал:

Амплитуды нужны чтобы хотя бы на глаз оценивать энергии.

Уточняю, если не понятно. У источника возбуждения колебаний нет бесконечной энергии. Бесконечной энергии в технических объектах вообще не бывает. Вот эта энергия и есть ограничитель. Если приёмник воспримет эту энергии целиком, то надо смотреть - а какая будет в итоге амплитуда при воздействии такого количества энергии. А на глаз как раз и прикидывается через энергию. Хотя бы формулы м. найти в теории колебаний.

[Bonus 70]

Вопрос по теме, в гармоническом анализе нужно не только частоту закладывать, но и силу/момент возбуждения. Откуда брать? Плюс к тому, надо наверно закладывать состояние насоса когда он не совсем в номинальном режиме работает.

[rasta89 113]

8 часов назад, Bonus сказал:

Вопрос по теме, в гармоническом анализе нужно не только частоту закладывать, но и силу/момент возбуждения. Откуда брать? Плюс к тому, надо наверно закладывать состояние насоса когда он не совсем в номинальном режиме работает.

Ну этот промежуток разгона короткий, секунда вибрации нестрашно. Главное рабочий диапазон чтобы не вызвал резонанс

 

Само собой всех данных нет. Есть момент с патрубка насоса и давление в трубе.

План такой, сделать связку Random vibration и Harmonic модулей. Хоть что-то. Думаю получить сколько часов/лет прослужит конструкция в целом, но это не точно.

[Bonus 70]

16 часов назад, rasta89 сказал:

План такой, сделать связку Random vibration и Harmonic модулей. Хоть что-то. Думаю получить сколько часов/лет прослужит конструкция в целом, но это не точно.

 

[soklakov 1 485]

21 час назад, rasta89 сказал:

Есть момент с патрубка насоса и давление в трубе.

На подумать: Момент или амплитуда переменного момента?

Аналогично -пульсация давления. Само по себе давление вибрацию не вызывает.

21 час назад, rasta89 сказал:

Думаю получить сколько часов/лет прослужит конструкция в целом

Ваша вера слишком велика))

18.09.2022 в 21:06, rasta89 сказал:

Если есть совпадение частот, в этот момент происходит вибрация.

Сч конструкции не должна совпадать с частотой воздействия. Частота воздействия - это вращение мотора в насосе.

А частоты трубопровода с основанием могут и совпадать, не так уж страшно. Хотя если можно разнести, хуже не будет.

3 минуты назад, soklakov сказал:

Частота воздействия - это вращение мотора в насосе.

Ну ладно, ещё пульсации давления в трубопроводе) но вы устанете их определять.

[rasta89 113]

Тогда такой план.

1. Модальный анализ, смотрим на каких частотах может вибрировать конструкция и какую форму примут эти вибрации. Да, тут давление ничем особо не помогает, но если оно высокое оно маломальски деформирует трубу, это возможно даст свой эффект. Кроме того нужно учесть массу воды в них чтобы получить правильный частоты.

2.  Проводим гармонический анализ Это покажет амплитуду вибраций в конструкции. Он бы показал как вибрирует конструкция при изменении нагрузки от низкой частоты к высокой. Но данных по разгону (спектр частот) нет. Есть к примеру рабочий диапазон 50-52 Гц.

Но что является критерием что конструкция годна или негодна по итогам расчета?

 

2 часа назад, soklakov сказал:

Момент или амплитуда переменного момента?

Моменты в трех плоскостях

 

[rasta89 113]

3 часа назад, rasta89 сказал:

Но что является критерием что конструкция годна или негодна по итогам расчета?

ну вообще я так понимаю гармонический отклик покажет пиковые напряжения при заданной частоте, по которым можно будет судить

[Bonus 70]

13 часов назад, rasta89 сказал:

ну вообще я так понимаю гармонический отклик покажет пиковые напряжения при заданной частоте, по которым можно будет судить

Ничего там нельзя судить пока не определитесь с нагрузкой и демпфированием. Причем, демпфирование тоже не так просто задается, это не модуль упругости. Пока у вас нет исходных данных и понимания процесса улететь можно очень далеко с такой постановкой задачи. "У нас есть переменная Х и у нас не достаточно данных, давайте введем переменную Y, которую мы тоже не знаем, но мы попытаемся выразить X через Y. Ничего страшного если X в килограммах, а Y в литрах, это тоже числа".

[rasta89 113]

21 минуту назад, Bonus сказал:

Ничего там нельзя судить пока не определитесь с нагрузкой и демпфированием. Причем, демпфирование тоже не так просто задается, это не модуль упругости. Пока у вас нет исходных данных и понимания процесса улететь можно очень далеко с такой постановкой задачи. "У нас есть переменная Х и у нас не достаточно данных, давайте введем переменную Y, которую мы тоже не знаем, но мы попытаемся выразить X через Y. Ничего страшного если X в килограммах, а Y в литрах, это тоже числа".

Никто не говорит о постановке данных в ненужное место. Речь идёт о том чтобы вставить куда надо то, что имеется и посмотоеть что из этого результата можно увидеть и какие выводы сделать

[rasta89 113]

Коллеги, в голову пришел план 3.

1. Считаем cfd трубы. Получаем колебания давления и частоту.

2. Проводим гармонический анализ трубы + основания с заданием данных из cfd + нагрузки усилий передаваемый на трубу от насоса + давление в трубе рабочее. Получим данные по вибро перемещениям. Получаем в результате понимание где может быть резонанс.

3. Сравниваем с рабочим диапазоном насоного агрегата 50-52Гц. Если частоты не совпадают - ок. Если частоты одинаковы - не ок.

Этот вариант кажется лучше двух предыдущих.

 

[Bonus 70]

22.09.2022 в 09:54, rasta89 сказал:

Коллеги, в голову пришел план 3.

1. Считаем cfd трубы. Получаем колебания давления и частоту.

2. Проводим гармонический анализ трубы + основания с заданием данных из cfd + нагрузки усилий передаваемый на трубу от насоса + давление в трубе рабочее. Получим данные по вибро перемещениям. Получаем в результате понимание где может быть резонанс.

3. Сравниваем с рабочим диапазоном насоного агрегата 50-52Гц. Если частоты не совпадают - ок. Если частоты одинаковы - не ок.

Этот вариант кажется лучше двух предыдущих.

 

Браво! Вы так ловко переходите из модуля в модуль Ансис, что просто вызывает восхищения. Теперь можете еще и потеснить старых пердунов из класса турбомашиностроения. Добавьте еще несовершенность геометрии и механические колебания от этого, как рабочего колеса так и двигателя в целом. Не забудьте про электромагнитизм, может и там что то не так, Ансис может все, ну и тот кто его смог установить.

[rasta89 113]

33 минуты назад, Bonus сказал:

Браво! Вы так ловко переходите из модуля в модуль Ансис, что просто вызывает восхищения. Теперь можете еще и потеснить старых пердунов из класса турбомашиностроения. Добавьте еще несовершенность геометрии и механические колебания от этого, как рабочего колеса так и двигателя в целом. Не забудьте про электромагнитизм, может и там что то не так, Ансис может все, ну и тот кто его смог установить.

Сарказм сарказм, лучшеб по делу написали
Все до микроуровня учесть невозможно, зачем сюда приплетать несовершенность насосного агрегата? Его уже рассчитал расчетчик кто проектировал. Мы же берём его рабочую характеристику.

Чем плоха третья идея? Предложите свою? Давайте ее обсудим.

[karachun 2 038]

@rasta89 Так вы сами все расписали. Если по частоте пульсация известно только то что насос работает от электромотора 3000 об/мин = 50 Гц. то остается только убедиться что частоты трубопровода и ели угодно то системы рама-трубопровод не лежат в диапазоне 50 Гц+/- 10%. Больше ничего и не получится.

Что можно еще записать в замечания:

-) чтобы возбудить колебания нужно кроме частоты ищи и действовать в нужном направлении, поперечная сила с частотой 50 Гц не сможет возбудить балку у которой на этих 50 Гц идет крутильная форма. Возможно это сможет как-то упростить жизнь и позволит некоторые собственные частоты.

-) не все электромоторы работают на 3000 RPM, между мотором и насосом может стоять редуктор или мультипликатор. Это все нужно проверить по документации чтобы не сесть в лужу.
Отстроиться от резонанса намного проще чем потом пытаться его задемпфировать. Если вообще можно будет резонанс по одной из первых форм задемпфировать без значительных капиталовложений.

Вот когда у вас будет известна амплитуда рульсация давления и моментов на моторе или насосе или от давления на патрубке а также знание демпфирования то только тогда можно будет считать в частотном отклике и получать какие-то виброперемещения и напряжения. Но лучше до этого не доходить. И если отстроитесь от резонанса то это все будет и не нужно.

[Maik812 309]

 Я вот не пойму а воду вы куда дели? Она очень непостоянна будет и всякие воздушные пузыри и кавитационные явления и тд..

 

2 часа назад, karachun сказал:

Так вы сами все расписали. Если по частоте пульсация известно только то что насос работает от электромотора 3000 об/мин = 50 Гц. то остается только убедиться что частоты трубопровода и ели угодно то системы рама-трубопровод не лежат в диапазоне 50 Гц+/- 10%.

Не будет не каких 3000 об/мин. Там скорее всего асинхронный двигатель и его холостой ход не 3000 обротов, а под нагрузкой и того меньше.

Скорость зависит от нагрузки по сути у асинхронного.

[AlexKaz 1 851]

Насколько помню, в ЭД опасная частота не 50, а 100 Гц. В литературе должны быть обоснования.

[rasta89 113]

3 часа назад, karachun сказал:

@rasta89 Так вы сами все расписали. Если по частоте пульсация известно только то что насос работает от электромотора 3000 об/мин = 50 Гц. то остается только убедиться что частоты трубопровода и ели угодно то системы рама-трубопровод не лежат в диапазоне 50 Гц+/- 10%. Больше ничего и не получится.

Что можно еще записать в замечания:

-) чтобы возбудить колебания нужно кроме частоты ищи и действовать в нужном направлении, поперечная сила с частотой 50 Гц не сможет возбудить балку у которой на этих 50 Гц идет крутильная форма. Возможно это сможет как-то упростить жизнь и позволит некоторые собственные частоты.

-) не все электромоторы работают на 3000 RPM, между мотором и насосом может стоять редуктор или мультипликатор. Это все нужно проверить по документации чтобы не сесть в лужу.
Отстроиться от резонанса намного проще чем потом пытаться его задемпфировать. Если вообще можно будет резонанс по одной из первых форм задемпфировать без значительных капиталовложений.

Вот когда у вас будет известна амплитуда рульсация давления и моментов на моторе или насосе или от давления на патрубке а также знание демпфирования то только тогда можно будет считать в частотном отклике и получать какие-то виброперемещения и напряжения. Но лучше до этого не доходить. И если отстроитесь от резонанса то это все будет и не нужно.

Спасибо за развернутый совет!

Получается, учитывая входные данные которые имеются, можно провести модальный анализ собственных частот всей конструкции (труба + основание) и посмотреть на попадание в рабочую частоту насосного агрегата, само собой учесть еще массу воды в трубах + давление и нагрузки от насоса.

"амплитуда рульсация давления и моментов на моторе или насосе" - не будет, поставщики насоса дают только руководство и паспорт и более ничего, в них есть только нагрузки на патрубки и рабочая частота. Так что из пульсации давления и частоты можно узнать только по трубе, сделав CFD анализ. Но действительно "Но лучше до этого не доходить".

 

46 минут назад, Maik812 сказал:

 Я вот не пойму а воду вы куда дели? Она очень непостоянна будет и всякие воздушные пузыри и кавитационные явления и тд..

при запуске воздух стравливают, в идеале кавитации нет и воздуха тоже нет, свой срок 20 лет отрабатывают без проблем

 

47 минут назад, Maik812 сказал:

Не будет не каких 3000 об/мин. Там скорее всего асинхронный двигатель и его холостой ход не 3000 обротов, а под нагрузкой и того меньше.

синхронник 3000 об/мин, раб диапазон может быть 50-52Гц. Да и ансинхронники также на больших установках разогнались до рабочего и молотят

 

42 минуты назад, AlexKaz сказал:

Насколько помню, в ЭД опасная частота не 50, а 100 Гц. В литературе должны быть обоснования.

там опасные могут быть и при разгоне, но этот момент быстро проскочет

 

3 часа назад, karachun сказал:

Это все нужно проверить по документации чтобы не сесть в лужу

обычное соединение валов насоса и двигателя - жесткая, стальная муфта

[Maik812 309]

17 минут назад, rasta89 сказал:

синхронник 3000 об/мин, раб диапазон может быть 50-52Гц. Да и ансинхронники также на больших установках разогнались до рабочего и молотят

у синхронника да 3000 оборотов. Но обычно не видел из за дороговизны, Так как магниты лдорогие при большой мощности а электро магниты не надежны из за контактов, обычно не применяется синхронник, используют асинхронник и частотник управления для поддержания нужных оборотов рабочего органа насоса с нужным кпд.

 

Изменено 23 сентября 2022 пользователем Maik812