本文關(guān)鍵詞： 井口節(jié)流管道 氣動噪聲 聲振耦合 輻射噪聲 降噪　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：四川磨溪氣田在開采過程中,存在噪聲嚴重超標(biāo)的問題,噪聲最高達110dB,遠遠超過國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的噪聲排放值。高噪聲環(huán)境不僅影響井場周邊工人的正常工作,同時還會給生產(chǎn)安全造成嚴重危害。對井場噪聲進行深入研究,不僅具有非常重要的理論和實際意義,而且具有較為明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。本文以氣田井口節(jié)流管道為研究對象,通過對其進行氣動噪聲和聲振耦合的數(shù)值模擬分析,研究不同結(jié)構(gòu)和不同工況下對節(jié)流管道氣動噪聲和節(jié)流管道聲輻射的影響;并在此基礎(chǔ)上,提出了合理、有效的降噪方案,并應(yīng)用于現(xiàn)場取得了很好的降噪效果。本文主要從以下幾個方面開展研究工作:(1)彎管和變徑管氣動噪聲的產(chǎn)生機理。以大渦模擬和Lighthill聲學(xué)類比相結(jié)合的方法為基礎(chǔ),分析彎管和變徑管氣動噪聲的產(chǎn)生機理。彎管段氣動噪聲產(chǎn)生的主要原因是由于二次流和渦流的存在,而變徑管噪聲產(chǎn)生的主要原因是由于渦流的存在。并且彎管和變徑管的氣動噪聲都是一種沒有明顯主頻且在很多頻率下都有聲波能量的一種寬頻噪聲。(2)管道結(jié)構(gòu)和工況對氣動噪聲的影響規(guī)律。通過分析彎管彎曲半徑、彎曲角度以及運行工況對彎管氣動噪聲的影響規(guī)律,可以得到,增大彎曲半徑和減小彎曲角度,能夠減小彎管內(nèi)氣動噪聲值。彎管半徑由R=D增加到R=3D時,總聲壓級最大下降8.98dB,彎管角度由90°增大至150°時,總聲壓級最大下降4.79dB。彎管內(nèi)壓力對噪聲的影響較小,而彎管內(nèi)速度對聲壓級影響較大,可通過降低管內(nèi)流速來控制噪聲,管內(nèi)流速盡量控制在10m/s以下。針對變徑管氣動噪聲的分析可以得到,變徑管中可通過減小變徑管圓錐角來降低噪聲。(3)節(jié)流管道氣動噪聲的聲輻射規(guī)律。通過建立管道內(nèi)部聲腔—管壁結(jié)構(gòu)—外部聲場的聲振耦合模型,可以得到,在聲學(xué)載荷的激勵下管道在117Hz附近與聲腔發(fā)生共振。管壁厚度每增加1mm,最大振幅平均減少約0.02mm,最大聲壓級減小6.7dB,平均聲壓級減小5.07dB,最大聲輻射功率級減小7.54dB,平均聲輻射功率級減小6.31dB;彎曲半徑每增加0.5D,最大振幅平均減少約0.02mm,最大聲壓級減小7.94dB,平均聲壓級減小5.97dB,最大聲輻射功率級減小8.30dB,聲輻射功率級減小6.70dB;增加管道約束可以提高管道剛度,大幅降低管道振動位移,減小噪聲輻射。(4)結(jié)合第三章和第四章的研究內(nèi)容,提出降噪方案并應(yīng)用于現(xiàn)場。針對井場提出主動降噪和被動降噪兩種降噪方案,并應(yīng)用于現(xiàn)場,取得了很好的降噪效果,驗證了方案的可行性。
[Abstract]:In the production process of Moxi gas field in Sichuan Province, there is the problem of serious noise exceeding the standard. The maximum noise is 110 dB, which far exceeds the noise emission value stipulated in the national standard. The high noise environment not only affects the normal work of the workers around the well site, At the same time, it will also cause serious harm to production safety. It is not only of great theoretical and practical significance to conduct in-depth research on well site noise, And it has obvious economic and social benefits. In this paper, the well head throttling pipeline in gas field is taken as the research object, and the numerical simulation analysis of the coupling of pneumatic noise and acoustic vibration is carried out. The effects of different structures and working conditions on the aerodynamic noise and acoustic radiation of throttling pipes are studied, and a reasonable and effective noise reduction scheme is proposed. In this paper, the mechanism of aerodynamic noise in the bend tube and the variable diameter tube is studied from the following aspects. Based on the method of large eddy simulation and Lighthill acoustics analogy, This paper analyzes the mechanism of aerodynamic noise in curved pipe and variable diameter tube. The main cause of aerodynamic noise in bend pipe is the existence of secondary flow and eddy current. The main reason for the noise of variable diameter tube is the existence of eddy current, and the aerodynamic noise of curved tube and variable diameter tube is a kind of wide band noise with no obvious main frequency and sound wave energy at many frequencies. By analyzing the bending radius of bends, The influence of bending angle and operating condition on the aerodynamic noise of the bend tube can be obtained by increasing the bending radius and decreasing the bending angle, which can reduce the aerodynamic noise value in the bend pipe. When the total sound pressure level is decreased by 8.98 dB and the angle of the elbow is increased from 90 擄to 150 擄, the maximum total sound pressure level decreases by 4.79 dB. The pressure in the bend tube has little effect on the noise, while the velocity in the bend tube has a great effect on the sound pressure level, so the noise can be controlled by reducing the velocity of flow in the pipe. The velocity of flow in the tube is controlled below 10 m / s. The analysis of the aerodynamic noise of the variable diameter tube can be obtained. In the variable diameter tube, the acoustic radiation law of the aerodynamic noise of the throttle pipe can be reduced by reducing the tapered angle of the variable diameter tube. By establishing the acoustic-vibration coupling model of the inner cavity, the structure of the pipe wall and the external sound field, it can be obtained. The tube resonates with the cavity in the vicinity of 117Hz under the excitation of acoustic load. When the thickness of the tube wall increases by 1 mm, the maximum amplitude decreases by about 0.02 mm, the maximum sound pressure level decreases by 6.7 dB, the average sound pressure level decreases by 5.07 dB, the maximum sound radiation power level decreases by 7.54 dB, and the average maximum acoustic radiation power level decreases by 7.54 dB. The maximum amplitude decreases about 0.02mm, the maximum sound pressure level decreases 7.94 dB, the average sound pressure level decreases 5.97 dB, the maximum sound radiation power level decreases 8.30 dB, and the acoustic radiation power level decreases 6.70 dB for every 0.5 Dd of bending radius. To increase the stiffness of the pipe, According to the research contents of Chapter 3 and Chapter 4th, the noise reduction scheme is put forward and applied to the field. Two kinds of noise reduction schemes, active noise reduction and passive noise reduction, are put forward for well field, and they are applied in the field. A good noise reduction effect is obtained and the feasibility of the scheme is verified.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB535;TE931.1

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本文編號：1505610