Skip to main content
فهرست مقالات

مدلسازی و تحلیل ارتعاشی خط لوله حاوی سیال در طی عملیات پیگرانی توسط روش المان محدود و آنالیز مودال تجربی مقاله

نویسنده مسئول:

نویسنده:

علمی-پژوهشی (وزارت علوم)/ISC (11 صفحه - از 191 تا 201)

چکیده:

در این مقاله یک مدل خطی مناسب برای بررسی رفتار ارتعاشی خطوط لوله با تکیه‌گاه‌های ساده که تحت عملیات پیگ‌رانی قرار دارد، ارائه و تحلیل شده است. در این فرایند پیگ (به عنوان جرم ثابت فنربندی شده‌ی متحرک) که توسط سیال محرک مایع (به منزله جرم متغیر متحرک داخلی) حرکت می‌کند، در نظر گرفته شده است. با استفاده از اصل همیلتون و لحاظ نمودن معادلات ممنتم و پیوستگی سیال و نیز استفاده از یک مدل ارتعاشی برای پیگ، معادلات حاکم استخراج شده، و سپس با استفاده روش گالرکین در المان محدود، معادلات ارتعاشی سیستم (لوله، سیال و پیگ) گسسته‌سازی و حل شده‌اند. با استخراج پارامتر‌های مودال سیستم خط لوله، تغییرات آن ها حین عبور پیگ در حالت گذرا و در طی بازه‌های زمانی متوالی، با دِبی‌های مختلفِ سیالِ محرک، مورد بررسی قرار گرفته است. جهت صحه‌گذاری، از یک مدل تجربی شامل لوله‌ای به قطر 3 اینچ و با طول 2.5 متر و یک عدد پیگ ساده با دیسک‌های لاستیکی به همراه پمپ و شیر توپی، استفاده شده است. با جمع‌آوری سیگنال‌های ارتعاشی از بدنه لوله حین فرایند پیگ رانی و استفاده از آنالیز مودال، ارتباط مناسبی بین داده های تجربی و داده های تحلیلی حاصل از مدل تئوری بدست آمده و تغییرات فرکانس های طبیعی سیستم، برحسب سرعت و موقعیت پیگ با هر دو روش تحلیلی و تجربی بدست آمده است. همچنین جابجایی نقطه میانی لوله در اثر فرایند پیگ رانی به صورت تحلیلی و با استفاده از مدل تئوری پیشنهاد شده، مورد بررسی قرار گرفته است.

In this paper, a linear dynamic model of simply supported Above-Ground pipeline during pigging process has been developed and verified by experimental tests. The PIG (Pipeline Inspection Gadget), is an internal moving sprung mass pushed by the fluid pressure, which itself act as a flowing varying mass. The governing equations of motion for the system including the pipeline, moving PIG as a moving vibrational sub-system, and flowing fluid with varying mass were obtained using Hamilton’s principle. Then, the extracted equations were discretized and solved via finite element method. Modal parameters of the pipeline system were calculated during intermittent passage of PIG through the pipe under different fluid flow rates, and their variations were extracted. Validation of the model was carried out using an experimental setup, including a 2.5 meter length Carbon Steel pipe, a simple bi-directional PIG with rubber discs and a centrifugal pump, connected to a control valve, providing required fluid pressure to push the PIG through the pipe. Using data acquisition system to acquire the vibration signals, and employing experimental modal analysis, frequency responses of the system at different points were obtained and the modal parameters were extracted and compared to that of the simulated model. A comparable results have been achieved between theoretical and experimental methods. Also variation of the system natural frequency versus speed and position of PIG in the pipe, were investigated. Moreover, the displacement of the mid-span of considered pipe during pigging process has been obtained using suggested theoretical model.

کلیدواژه ها:

خط لوله ، ارتعاشات ، لوله حاوی سیال ، پیگ ، پیگ رانی

Pipe Containing Fluid ، Pigging Process ، Pig ، Pipeline ، Vibration


برای مشاهده محتوای مقاله لازم است ورود پایگاه شوید. در صورتی که عضو نیستید از قسمت عضویت اقدام فرمایید.

لمشاهدة محتوی المقال یلزم الدخول إلی دخول الموقع.
إن كنت لا تقدر علی شراء الاشتراك عبرPayPal أو بطاقة VISA، الرجاء ارسال رقم هاتفك المحمول إلی مدير الموقع عبر credit@noormags.ir.

You should become a Sign in to be able to see articles.
If you fail to purchase subscription via PayPal or VISA Card, please send your mobile number to the Website Administrator via credit@noormags.ir.