Damping properties of aluminum alloy D16 to reduce the vibration activity of the electromechanical device of an oil and gas station life support system

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Relevance. Ventilation and air conditioning systems of oil and gas stations contain electromechanical devices, which operation is accompanied by industrial noise and vibration. This has a negative impact on the wear of the equipment itself and on the health of the operators in the room, as the presence of noise is a harmful production factor. In this regard, reducing the vibration and acoustic activity of electromechanical devices is an urgent scientific and technical task that has attracted the attention of developers for many years. It is known that aluminum, as a structural material, combines high rigidity, strength, and the ability to dissipate energy within its volume, making its application for creating solid-state vibration dampers relevant. This work is devoted to studying the damping properties of aluminum and assessing its potential use as a vibration dampener in damping devices for electromechanical devices in life support systems of oil and gas stations. To achieve this, the authors have carried out the experimental studies of samples made from cast and foamed aluminum alloy D16 using an impact stand.

Object. Samples of cast and foamed aluminum alloy D16.

Aim. Experimental studies of the damping properties of cast and foamed aluminum alloy D16 to assess the possibility of its use as a damping element in the oscillators of electromechanical devices within the life support systems of oil and gas stations.

Methods. Modern approaches to vibration diagnostics, computational mathematics, and measuring instruments.

Results. Foamed samples, compared to the cast ones, have greater potential to dissipate the energy of disturbing vibrations from the activity of an electromechanical device and can be used as a damping element.

Sobre autores

Alexey Gavrilin

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: gawral@tpu.ru
ORCID ID: 0000-0002-9205-2283

Dr. Sc., Professor

Rússia, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Viktor Dmitriev

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dmitriev@tpu.ru
ORCID ID: 0000-0001-9108-9845

Dr. Sc., Professor

Rússia, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Dmitry Ermakov

National Research Tomsk Polytechnic University

Autor responsável pela correspondência
Email: dvermakov@tpu.ru

Cand. Sc., Associate Professor

Rússia, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Daria Derusova

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: red@tpu.ru
ORCID ID: 0000-0003-2142-856X

National Research Tomsk Polytechnic University

Rússia, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Rostislav Belikov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: rkb3@tpu.ru

Engineer

Rússia, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Bibliografia

  1. Yakubovich V.A. Vibration diagnostics of pipelines of compressor stations. Moscow, Nedra-Business Center Publ., 2004. 334 p. (In Russ.)
  2. Kovalev V.K. Causes of vibration of gas pumping units. Transport and storage of petroleum products and hydrocarbon raw materials, 2014, no. 2, pp. 23–27. (In Russ.)
  3. Shuangshuang Li, Zhang L., Kong C. Vibration failure analysis and countermeasures of the inlet pipelines at a gas Compressor Station. Shock and Vibration, 2019, vol. 2019, pp. 6032962.
  4. Xu Y., Liu Z., Zhou D., Tian J., Zhu X. Vibration characteristics of pressure pipelines at pumping stations and optimized design for vibration attenuation. Water Supply, 2022, vol. 22, no. 1, pp. 990–1003.
  5. Dai Z., Jing J., Chen Ch., Cong J., Quan Y. Analytical and experimental investigation on stability of rotor system with spline coupling considering torque, friction coefficient and external damping. Mechanism and Machine Theory, March 2023, vol. 181, 105200. Available at: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2022.105200.
  6. Iskakov Z., Bissembayev K., Jamalov N. Resonance vibrations of a gyroscopic rotor with linear and nonlinear damping and nonlinear stiffness of the elastic support in interaction with a non-ideal energy source. Mechanical Systems and Signal Processing, 1 May 2022, vol. 170, 108773. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2021.108773.
  7. Dmitriev V.S., Minkov L.L., Kostyuchenko T.G., Derdiyashchenko V.V., Panfilov D.S., Ermakov D.V. Minimization of vibration activity of low-noise fans. Bulletin of Tomsk State University. Mathematics and mechanics, 2022, no. 76, pp. 101–117. (In Russ.) doi: 10.17223/19988621/76/8.
  8. Zhuravlev V.F., Balmont V.B. Mechanics of ball bearings of gyroscopes. Ed. by D.M. Klimov. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1985. 271 p. (In Russ.)
  9. Schreder A.S., Kurasov O.A., Burkov P.V., Gavrilin A.N., Ermakov D.V. Negative impact of vibration on process pipelines of a compressor station with electrically driven gas pumping units. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2024, vol. 335, no. 10, pp. 167–177. (In Russ.) doi: 10.18799/24131830/2024/10/4729.
  10. Kim S., Kim D., Kim M., Kim K., Lee J., Lee J., Cheong H., Kim H., Lee S. Analyses of impact energy-absorbing performance of open- and closed-cell Al foams using modified split Hopkinson pressure bar. Journal of Alloys and Compounds, 2023, vol. 965, 171349. doi: 10.1016/j.jallcom.2023.171349.
  11. Zhao S., Zhang X., Wang R., Li R. Stress-strain states and energy absorption in open-cell aluminium foams under hypervelocity impact. Composite Structures, 2023, vol. 313, 116885. doi: 10.1016/j.compstruct.2023.116885.
  12. Madhu H.C., Kailas S.V. Exploring damping behavior of novel polymer-derived aluminum alloy foam. Materials Letters, 2024, vol. 357, article number 135758.
  13. Liu N., Zhang Z., Xia X., Xu T., Wang Z., Ding J., Liu Y. Local deformation on damping performance of integral-forming aluminum foam sandwich. Materials Letters, 2022, vol. 323, article number 132545.
  14. Ermakov D., Dmitriev V. Solid state damper based on foam aluminum to reduce vibration activity of electromechanical devices. Recent Developments in the Field of Non-Destructive Testing, Safety and Materials Science. ICMTNT 2021. Studies in Systems, Decision and Control. Eds. E. Lysenko, A. Rogachev, O. Starý. 2023. Vol. 433. doi: 10.1007/978-3-030-99060-2_8.
  15. Tomilin A.K., Kuznetsov F.Y., Konovalenko I.S., Krasnoveikin V.A., Smolin I.Y. Frequency dependence of the internal friction of the AMg6 alloy. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2021, vol. 50 (3), pp. 243–250. doi: 10.3103/S1052618821030158.
  16. Butarovich D.O., Smirnov A.A., Ryabov D.M., Aluminum foam as an energy-absorbing material and its mechanical properties. Proceedings of higher educational institutions. Ser. Mechanical engineering, 2011, no. 7, pp. 53–58. (In Russ.)
  17. Thorntor P.H, Magee C.L. The deformation of aluminium foams. Met. Trans. A, 1975, vol. 6A, no. 6, pp. 1253–1263.
  18. Wei P., Liu L. Influence of density on compressive properties and energy absorption of foamed aluminium alloy. J. of Wuhan Univ. of Techn. Mater. Sci., 2007, vol. 22, no. 2, pp. 225–228.
  19. Markov V.A., Ovchinnikov A.F., Pusev V.I., Selivanov V.V. On the main features of the mechanical and shock-absorbing properties of highly porous aluminum alloys. Dynamic and technological problems of mechanics of structures and continuous media. Proc. of the XVI International Symposium named after A.G. Gorshkov. Yaropolets, February 15–19, 2010. Cheboksary, SUE IPK Chuvashia Publ., 2010. Vol. 2, pp. 218–225.
  20. Gusarov A.P., Zharikov A.V., Markov V.A., Ovchinnikov A.F., Pusev V.I., Selivanov V.V., Soobshikov A.N. Mechanical and shock-absorbing properties of highly porous cellular aluminum. Bulletin of the Bauman Moscow State Technical University. Ser. Mashinostroenie, 2009, no. 1 (74), pp. 58–66.
  21. Selivanov V.V. On the mechanical properties of highly porous aluminum alloys. Bulletin of the Nizhny Novgorod University named after N.I. Lobachevsky, 2011, no. 4, P. 4, pp. 1760–1762. (In Russ.)
  22. Glazyrin A.S., Timoshkin V.V., Tsurpal S.V., Glazyrina T.A. Identification of parameters of a mechanical system by the example of a vibrating electromechanical energy converter. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2010, vol. 316, no. 4, pp. 174–177. (In Russ.)
  23. Glazyrin A.S., Popov E.I., Kopyrin V.A., Popov S.S., Bolovin E.V., Kovalev V.Z., Khamitov R.N., Timoshkin V.V. Development of an observer of rotor angular velocity and resistance moment on the shaft of an adjustable permanent magnet synchronous motor powered through long cable. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2024, vol. 335, no. 11, pp. 237–257. (In Russ.) doi: 10.18799/24131830/2024/11/4879.
  24. Glazyrin A.S., Isaev Yu.N., Kladiev S.N., Leonov A.P., Rakov I.V., Kolesnikov S.V., Langraf S.V., Filipas A.A., Kopyrin V.A., Khamitov R.N., Kovalev V.Z. Optimization of the order of a reduced dynamic model of an unloaded oil-submersible cable based on the approximation of the amplitude-frequency response. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2021, vol. 332, no. 9, pp. 154–167. (In Russ.) doi: 10.18799/24131830/2021/9/3365.
  25. Patel N., Mittal G., Agrawal M. Aluminum foam production, properties, and applications: a review. Inter Metalcast, 2023. doi: 10.1007/s40962-023-01174-8.
  26. Gavrilin A.N., Dmitriev V.S., Ermakov D.V., Derusova D.A. Reduction of a fan vibration activity in a life support system of oil and gas stations. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2023, vol. 334, no. 11, pp. 128–137. (In Russ.) doi: 10.18799/24131830/2023/11/4293.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–Compartilhalgual 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».