管道振動及其減振技術(shù)

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1、維普資訊http://www.cqvip.com報動．誠，翰喑爾演蔗筑工程學院學報VloJ27N口jJ?IambinArc~-,H＆C：vEngIast．Oc：】9箝；．一fi壽佴管一瞄管道振動及其減振技術(shù)Cn疆理論研究所1摘要內(nèi)本文闡述了管道振動的危害，分析了管道振動的原因，介紹了管道減攮的方法和措施．并提出了應(yīng)進一步研究的若干聞題．關(guān)鍵詞管道；振動；堿掘中國圖書資料分類號TU31130引言在石油、化工等工礦企業(yè)中，廣泛使用管道輸送流體。在一定壓力和流速的流體作用下，這些管道壁上均會產(chǎn)生流體動壓力。非定常的

2、管流會引起管道的振動，倒如活塞式壓縮機、往復泵由于吸、排量的間歇性、周期性使管流的壓力、速度、密度等參數(shù)既隨位置變化，又隨時闖變化。管流的壓力、速度、密度等參數(shù)隨時聞里周期性變化的現(xiàn)象稱管流脈動管流脈動是引起管道及附屬設(shè)備振動的主要原因。此外，管道還會受到地震、風力和意想不到的外力瞬時沖擊等的作用，此時管道就要發(fā)生復雜的振動，這些振動將對管道的安全和壽命有一定的影響，嚴重的情況會造成不可預估的后果．據(jù)加拿大一位專家估計，工業(yè)先進的美國，困管道振動而造成的損失，每年達100億美元以上。過去長期存在著重設(shè)備輕管道

3、的思想，認為工藝流程成熟、設(shè)備先進就可以了。而現(xiàn)在認識到生產(chǎn)裝置中所發(fā)生的事故很大部分是管道引起的。一個良好的裝置不僅工藝流程成熟、設(shè)備先進，而很大程度取決于配管設(shè)計水平的高低．國外早在50年代就開始對管道振動問題進行探索研究。70年代初期，管道振動收稿日期：【斡4—03～22局云男29歲博士生——108——維普資訊http://www.cqvip.com聞題的研究取得了突破性進展．并進入了實用階段。我國在70年代中期，就開始了管道振動問題的研究，目前已取得較好成果?．1管道振動的危害性分析石油、化工、電站等

4、行業(yè)生產(chǎn)裝置中，管道縱橫交叉、管阿密布．由于高溫、高壓管的脈動引起管道的振動，從而造成許多危害性。1．管道的振動會使工作人員產(chǎn)生恐懼感、不舒適瘕和不安全感，分散操作人員的注意力，影響工作效率，并容易產(chǎn)生操作失誤、造成事故。世界石化工業(yè)100起特大財產(chǎn)毀損事件分析表明，由此引起的事故為19％，占第二位(第一位為機械故障)”。2．強烈的管道振動會使管道結(jié)構(gòu)、管路附件產(chǎn)生疲勞破壞，特別是管道的連接部位發(fā)生松動和破裂，輕則引起泄漏，重則由破裂而引起爆炸、燃燒，造成嚴重事故，甚而引起次生災(zāi)害。3．引起基礎(chǔ)和鮑熱材料的龜

5、裂。4．降低動力機械的效率，引起額外的功率消耗，產(chǎn)生噪音．5．使工況變壞，導致如往復式壓縮機、往復泵閥及閥片過早損壞，引起控制儀表失靈等?？傊?，管道振動造成的危害是多方面的，尤其對裝有高壓氣體、有毒氣體、可燃氣體的管道振動是非常危險的，應(yīng)當避免振動的產(chǎn)生。2管道振動的原因與機理2．1引起營道振動的原因管道及其支架和與之相連結(jié)的各種設(shè)備或裝置構(gòu)成了一個復雜的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在有激振力的情況下，這個系統(tǒng)就會產(chǎn)生振動。引起管道振動的原因有以下幾方面：1．機器動力平衡性能差以及基礎(chǔ)設(shè)計不當而引起振動。不平衡的慣性力會引

6、起主機及基礎(chǔ)振動，并進而牽動與此相連的管道及設(shè)備一起振動。2．管道內(nèi)流體流速過快，因而湍流邊界層分離而產(chǎn)生渦流，引起振動。3．管流脈動引起的振動。管道輸液(氣)需通過壓縮機或泵加壓作為動力，這種加壓方式是間隙性的，由于聞隙加壓，管道內(nèi)的壓力在平均值的上下脈動(或稱波動)，即產(chǎn)生所謂的壓力脈動，管流處于脈動狀態(tài)．脈動狀態(tài)的流體遇到彎管頭、異徑管、控制閥、盲板等管道元件，產(chǎn)生一定的隨時間而變化的激振力，在這種激振力作用下管道和附屬設(shè)備產(chǎn)生振動。2．2管道振動的機理研究管道振動時，要遇到兩個振動系統(tǒng)，一個是管道結(jié)構(gòu)

7、系統(tǒng)，即從結(jié)構(gòu)研究的角度來確定結(jié)構(gòu)對流體激發(fā)的響應(yīng)；另一個是流體系統(tǒng)，即從流體研究的角度來確定流動的規(guī)律和它對結(jié)構(gòu)的激發(fā)作用?，F(xiàn)以流體系統(tǒng)為例進一步說明．氣柱振動系統(tǒng)在端點受到激勵后，會形成一定的振動。在往復式壓縮機的管道系統(tǒng)中，靠近壓縮機的一端．由于往復式壓縮機周期性間歇性地吸氣和排氣．氣柱受到一個持久的周期性的激發(fā)作用，在這個激發(fā)作用下產(chǎn)生受迫振動，其結(jié)果使管道內(nèi)的氣體壓力上下起伏．呈現(xiàn)脈動狀一l09—維普資訊http://www.cqvip.com態(tài)，即產(chǎn)生所謂壓力脈動，這一氣壓脈動在管道轉(zhuǎn)彎處，直徑變

8、化的部位或通過控制閥等處，壓力的脈動就會產(chǎn)生相應(yīng)的隨時間而變化的激振力激發(fā)管道作機械振動。對于不同的激發(fā)氣柱系統(tǒng)作出的響應(yīng)是不同的。對于復雜的空間管道系統(tǒng)會有多處變截面和拐彎的地方，這些部位將受到大小方向不同，相位備異且隨時間變化的力的作用，當激發(fā)力的頻率與氣柱固有頻率之一相同時，氣柱會發(fā)生諧振，當氣柱發(fā)生諧振時，壓力脈動將達到很大的值，產(chǎn)生很大的激振動，這自然加劇了管道振動，即使激振力不變，當激振