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安全阀内漏噪声模拟预测与内漏点声源定位研究

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安全阀内漏噪声模拟预测与内漏点声源定位研究

作者：康云星兰州理工大学

学位级别：硕士

阀门发生内漏会严重影响到阀控管路系统的稳定甚至危及整个生产装置的安全运行。对于高温高压与危险介质等工况下或高参数容器安置的多个安全阀以及大口径阀门发生内漏时,若不及时找到具体的漏点排查检修,则会造成人员伤亡与经济损失。... 详细信息

阀门发生内漏会严重影响到阀控管路系统的稳定甚至危及整个生产装置的安全运行。对于高温高压与危险介质等工况下或高参数容器安置的多个安全阀以及大口径阀门发生内漏时,若不及时找到具体的漏点排查检修,则会造成人员伤亡与经济损失。针对阀门发生内漏的问题,采用50A47H-16C型微启式弹簧载荷安全阀为研究载体,开展了阀门内漏过程中的气动噪声声源特性分析以及漏点声源定位的研究:（1）介绍了阀门内漏研究的背景与意义,调研了国内外针对阀门内漏的声流固耦合、小波信号分析去噪以及声源定位的研究进展与现状,提出了针对安全阀内漏声流固耦合声源特性研究、安全阀内漏声发射信号分析以及多漏点声源定位研究的必要性。（2）分析了安全阀内漏的声源机理,基于声流固耦合机理与Lighthill声类比理论在同时考虑偶极子与四极子声源模型下研究了不同压力、不同孔径、不同泄漏形式的声源特性分布以及不同参数下声压级频谱特性的规律研究。根据不同参数下的阀门内漏量与其对应的声压级频谱特性进行量化规律研究,建立了表征声压级与内漏量的数学模型。（3）针对安全阀内漏声发射的高频特性噪声信号,针对传统的小波阈值去噪理论中的通用阈值方法提出了基于均值峰和比修正系数的均值峰和比（PTSR）阈值,同时提出了基于椭圆曲线去噪法的小波阈值函数;对比分析了不同的典型信号针对已有的阈值函数与改进的阈值函数的信噪比与均方根误差。对安全阀进行了基于椭圆曲线法的改进小波阈值结合EMD经验模态分解去噪,得到了安全阀内漏去噪信号,为第四章声源定位提供了低噪源信号。（4）调研了广泛应用的时延估计与可控波束形成的两种声源定位方法,针对安全阀内漏大范围能量分布的问题基于两种定位理论在传统的KDE算法上进行了改进分析,提出自融合算法。对传统的PHAT、KDE算法与自融合算法进行基于安全阀内漏信号的仿真分析,研究三种算法在不同的去噪阈值与阵元间距下的定位辨识度与精度。通过对安全阀内漏的气动噪声声源特性以及漏点声源定位的研究,得到了安全阀内漏不同参数间的声源特性规律,基于有限个典型内漏参数数据拟合得到安全阀内漏量与声学特性的关系;同时开展了高频内漏信号的降噪分析并针对安全阀多漏点进行声源定位研究,可降低阀门排查检修成本,为研究安全阀声源特性与提升安全阀的可靠性与稳定性提供了理论依据。

关键词：阀门内漏气动噪声声流固耦合小波阈值声源定位

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基于改进KDE算法的安全阀泄漏源定位

振动与冲击 2021年第11期40卷 277-284页

作者：李树勋侯建军康云星王志辉兰州理工大学石油化工学院兰州730050 兰州理工大学机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

针对难以对安全阀微小泄漏孔进行准确定位的问题,提出了一种基于改进近似核密度估计(kernel density estimation,KDE)算法的泄漏源定位方法。该算法引入信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)追踪和相关性检测(coherence test,CT)相结合的... 详细信息

针对难以对安全阀微小泄漏孔进行准确定位的问题,提出了一种基于改进近似核密度估计(kernel density estimation,KDE)算法的泄漏源定位方法。该算法引入信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)追踪和相关性检测(coherence test,CT)相结合的方法提取受环境噪声影响较小且泄漏声源能量占优的时频支撑域,使得KDE算法应用于安全阀泄漏源定位的前提成立。在此基础上,通过分频融合处理抑制高频混叠,计算近似核密度函数,消减近似核密度函数三维谱图基底。通过MATLAB软件仿真计算,根据改进KDE谱图峰值得到安全阀泄漏源定位坐标。结果表明,工作压力分别为0.72 MPa,0.75 MPa和0.77 MPa的安全阀泄漏定位结果相对误差都在10%以内,通过声发射测试和改进KDE算法相结合的方法可以较为准确地实现安全阀泄漏源定位,且随着安全阀工作压力的增大,定位精度也相应提高。

关键词：安全阀泄漏源定位信噪比(SNR)追踪相关性检测(CT) 分频处理

基于改进小波阈值函数的安全阀排放声信号降噪

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振动与冲击 2021年第12期40卷 143-150页

作者：李树勋王志辉康云星侯建军兰州理工大学石油化工学院兰州730050 兰州理工大学机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

在安全阀测试中,安全阀排放声信号是检验阀门是否合格的重要信息来源。鉴于安全阀排放声信号易受到周边机械系统噪声的干扰,影响测试的准确性,利用指数型函数的衰减特性,提出一种改进的自适应小波阈值降噪方法。在不同尺度上根据小波分... 详细信息

在安全阀测试中,安全阀排放声信号是检验阀门是否合格的重要信息来源。鉴于安全阀排放声信号易受到周边机械系统噪声的干扰,影响测试的准确性,利用指数型函数的衰减特性,提出一种改进的自适应小波阈值降噪方法。在不同尺度上根据小波分解的噪声水平自适应的选取最佳阈值;构建一种在阈值处连续的阈值函数,引入调节因子,优化了传统阈值函数过度降噪、不连续等缺陷。采用该方法分别对仿真信号与安全阀实测信号进行降噪分析,并与传统小波阈值降噪、低通Butterworth滤波降噪进行对比。结果表明该方法降噪效果更好,验证了改进降噪方法的有效性。

关键词：小波降噪阈值函数分层阈值安全阀噪声测试系统

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多级降压疏水调节阀流致噪声数值模拟研究

振动与冲击 2020年第14期39卷 116-121页

作者：李树勋康云星孟令旗潘伟亮张万年刘太雨兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

特殊工况用高参数调节阀在使用过程中出现的高噪声是阀门参数化设计和优化设计必须考虑的重要问题之一。建立高压降多级降压疏水调节阀三维模型,以流致噪声理论为基础,结合RNG k-ε和声学边界元方法(BEM),研究了套筒式减压结构不同结构... 详细信息

特殊工况用高参数调节阀在使用过程中出现的高噪声是阀门参数化设计和优化设计必须考虑的重要问题之一。建立高压降多级降压疏水调节阀三维模型,以流致噪声理论为基础,结合RNG k-ε和声学边界元方法(BEM),研究了套筒式减压结构不同结构设计参数对噪声特性的影响规律。研究表明:套筒节流区域的流体压力脉动程度最强,是诱发噪声的主要区域;不同套筒结构参数的调节阀噪声频谱均呈现明显的宽频特性;声压级随套筒孔径的增大而增大,较小的套筒孔径对调节阀的流致噪声有更强的抑制作用;声压级随套筒间隙的增加呈先递减后递增的变化规律,在套筒间隙为8 mm时声压级达到极小值51.02 dB(A)。

关键词：噪声多级降压调节阀套筒频谱特性

疏水调节阀降压套筒节流孔板射流流动特性数值模拟研究

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流体机械 2019年第12期47卷 19-26页

作者：李树勋康云星王天龙潘伟亮李成兰州理工大学石油化工学院兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

疏水调节阀运行时产生的流激振动严重影响着稳定性与可靠性。采用降压孔板作为疏水调节阀多级节流内件的简化模型,基于计算流体动力学方法对不同开孔间距、不同开孔形式的孔板模型进行了射流流动特性数值模拟,定量分析不同孔间距、不同... 详细信息

疏水调节阀运行时产生的流激振动严重影响着稳定性与可靠性。采用降压孔板作为疏水调节阀多级节流内件的简化模型,基于计算流体动力学方法对不同开孔间距、不同开孔形式的孔板模型进行了射流流动特性数值模拟,定量分析不同孔间距、不同开孔形式下孔板的射流流动特性并将数值模拟结果与理论解与实测值进行了对比验证。结果表明:孔板开孔间距超过20 mm时,射流的卷吸作用会逐渐减弱,随着孔间距增加,其介质流速与压力波动程度都有所降低;当开孔间距以及开孔最小直径相同时,开孔形式为缩孔孔板的最大流速与总压均小于扩孔孔板模型,倒圆角模型孔板的最大流速与总压均小于无圆角孔板模型,故带倒角的缩口开孔形式的孔板作为套筒的首选节流件;射流孔中心轴线方向的径向流速分布与施力赫廷理论解和理查德实测值分布趋势一致,且初始段与基本段的径向速度分布并无明显区别。

关键词：调节阀节流孔板射流卷吸

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往复式压缩机管道振动分析与优化

流体机械 2019年第2期47卷 58-64页

作者：李树勋康云星潘伟亮徐晓刚王伟波兰州理工大学兰州730050 机械工业泵及特殊阀门工程研究中心兰州730050

振动问题严重影响着压缩机管路系统的长周期安全运行。针对往复式压缩机管道振动问题,基于ANSYS有限元分析软件对振动剧烈的管路进行流体压力脉动计算与流固耦合模态分析。结果表明,诱发管路振动的主要原因是流体压力脉动频率和管道机... 详细信息

振动问题严重影响着压缩机管路系统的长周期安全运行。针对往复式压缩机管道振动问题,基于ANSYS有限元分析软件对振动剧烈的管路进行流体压力脉动计算与流固耦合模态分析。结果表明,诱发管路振动的主要原因是流体压力脉动频率和管道机械固有频率均落在了压缩机激振频率共振区内,增加防震管托的解决方案可以在一定程度上减弱管道振动,经对比不同约束位置的模态分析结果,确定了最合理的约束位置。

关键词：管道振动瞬态分析压力脉动流固耦合模态分析

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不同参数下多级降压疏水调节阀消声分析

噪声与振动控制 2021年第2期41卷 225-231页

作者：李树勋王志辉孟令旗康云星潘伟亮兰州理工大学特殊阀门研究所兰州730050 兰州理工大学石油化工学院兰州730050

多级降压套筒疏水调节阀的节流内件为穿孔套筒,可兼备消声和流量调节两种功能。针对多级降压疏水调节阀噪声过大的问题,基于对冲孔结构消声传递损失理论,对套筒孔径、套筒壁厚及套筒间隙等内件参数不同的疏水调节阀进行传递损失数值模... 详细信息

多级降压套筒疏水调节阀的节流内件为穿孔套筒,可兼备消声和流量调节两种功能。针对多级降压疏水调节阀噪声过大的问题,基于对冲孔结构消声传递损失理论,对套筒孔径、套筒壁厚及套筒间隙等内件参数不同的疏水调节阀进行传递损失数值模拟计算,对比分析不同套筒孔径、不同套筒壁厚及不同套筒间隙对疏水调节阀消声效果的影响。研究结果表明:套筒孔径对消声性能影响较小,平均传递损失最大相差1.4 dB;在消声频率段范围内,套筒壁厚对消声性能有明显影响,平均传递损失最大相差3.8 dB;而套筒间隙对消声性能影响主要体现在消声频率超过3 000Hz之后,平均传递损失最大相差3 d B。有关结论可为多级降压疏水阀内件降噪优化提供依据。

关键词：声学消声分析调节阀多级降压对冲孔传递损失

低气压不同代谢率下人体显热换热系数的实验研究

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建筑科学 2017年第12期33卷 44-50,63页

作者：刘国丹武月胡松涛李立健康云星青岛理工大学山东青岛266033

空调已经逐步由舒适空调转向健康空调,由此推动了个性化送风的研究。研究的重点是人体与周围环境的热交换,而对换热系数尤其是低压下和不同代谢率下的换热系数研究较少。本文在理论研究的基础上,以暖体假人作为研究手段,利用高原环境模... 详细信息

空调已经逐步由舒适空调转向健康空调,由此推动了个性化送风的研究。研究的重点是人体与周围环境的热交换,而对换热系数尤其是低压下和不同代谢率下的换热系数研究较少。本文在理论研究的基础上,以暖体假人作为研究手段,利用高原环境模拟舱,研究不同压力、代谢率下人体各个部位辐射与对流换热特性。研究结果表明,压力与代谢率的改变对辐射换热的影响不大,但对对流换热系数影响较大,且对各部位的影响有明显差别。

关键词：低压环境代谢率辐射换热系数对流换热系数

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分体空调冷凝水的回收与利用潜力分析

能源与节能 2023年第5期 181-183页

作者：吴洪宽康云星沈晓霞张坤山东博科建筑工程有限公司山东济南250215

分体空调机组夏季制冷运行时,由于室内机的换热表面温度低于机器露点温度,室内循环的湿空气外掠空调室内机的冷盘管时,就会在冷盘管表面形成一层湿膜,湿膜增厚形成珠状,就生成了冷凝水。在空调运行中,利用该原理达到除湿的目的。针对目... 详细信息

分体空调机组夏季制冷运行时,由于室内机的换热表面温度低于机器露点温度,室内循环的湿空气外掠空调室内机的冷盘管时,就会在冷盘管表面形成一层湿膜,湿膜增厚形成珠状,就生成了冷凝水。在空调运行中,利用该原理达到除湿的目的。针对目前空调器冷凝水大多未加再利用的情况,定量分析了空调产生的冷凝水量,进而提出冷凝水利用的方法。通过对比不同地区的情况,指出了冷凝水利用最优的区域。因此,合理利用冷凝水,能够有效提高能源利用率,达到节能减排的目的。

关键词：冷凝水回收再利用节能减排