压差式多节串联管道机器人越障时动力学演化规律及减振分析

作     者：张行 富宽 陈铭浩 李睿 石新娜 ZHANG Hang;FU Kuan;CHEN Minghao;LI Rui;SHI Xinna

作者机构：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国石油大学(北京)高端油气装备智能设计与制造研究中心北京102249 国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司廊坊065099 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第8期

页      面：348-359页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52275141,51805542,U1908228) 国家石油天然气管网集团有限公司科研(WZXGL202104) 中国石油大学(北京)科研基金(2462023QNXZ012)资助项目 

主　　题：管道机器人 流固耦合 动力学响应 减振优化 多体动力学模型 

摘      要：压差式管道内检测机器人作为保障油气管道安全运输的重要装备,逐渐向着集成化、智能化、高精度的方向发展。管内介质的复杂流动状态与管内的随机不平顺激励均会引起管道机器人动力学行为的突变,进而影响其内检测作业精度和服役性能。建立串联管道机器人多体动力学模型和Adams与Matlab/Simulink双向流固耦合联合仿真求解模型,研究受管内环焊缝激励时不同舱体节数下多节串联式管道机器人的动力学响应情况、振动叠加情况和动力演化规律;建立管道内检测机器人振动综合评价指标,结合仿真数据和神经网络算法建立管道内检测机器人的结构优化模型并采用遗传算法进行参数寻优。研究结果表明:多节舱体压差式管道机器人受管内环焊缝激励时,每节舱体的轴向振动趋势类似,轴向加速度极值变化不大,且每节舱体过环焊缝时存在振动传递情况。优化后的管道机器人结构参数将轴向、垂向、俯仰加速度极值分别降低74.7%,38.1%,37.27%。