钢制排气筒顺风∕横风向风振模拟与减振分析.pdf

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1、第４４卷第４期化工机械４４１钢制排气筒顺风／横风向风振模拟与减振分析徐盛贺小华（南京工业大学机械与动力工程学院）摘要以某一产生共振的钢制排气筒为例，利用ＡＮＳＹＳ软件对排气筒进行顺风向与横风向的振动分析。通过采用调谐质量阻尼系统（ＴＭＤ）与侧向弹簧阻尼支撑两种诱导振动减振方式，探讨了侧向支撑分布方式与参数对减振率的影响，并对两种减振方式进行对比。分析结果表明，横风向诱导振动对该排气筒的影响几乎达到顺风向的两倍，参数较优时ＴＭＤ的减振率达到５０％，侧向支撑采用对称布置时，减振率随刚度系数或阻尼系数的增加显著减小。关键词钢制排气筒诱导振动调质阻尼器侧向支撑减振分析中图分类号ＴＱ０５３文献标识码Ａ

2、文章编号０２５４６０９４（２０１７）０４０４４１０６塔器、烟囱是石化装置中的常见设备，大部分诱导振动特性的影响，并对ＴＭＤ布置形式与相［６］为细长型圆截面高耸自立式结构，随着经济与生关参数进行了探讨。彭恒等对某高耸塔进行产力水平的发展，排气筒和塔设备的高径比越来了顺风向风振模拟并探讨了侧向支撑对于减小［７］越大，结构也变得更柔性，加大了结构的风振响塔体晃动的影响。但是对于侧向支撑对横风应。向诱导振动减振效果的影响，相关文献资料并顺风向脉动风易引起结构的风振响应，ＮＢ／Ｔ没有详尽的分析。［１］４７０４１２０１４对此进行了详尽的说明。王万里笔者以某一产生横风向共振的钢制排气［８］通过对某

3、８０ｍ钢烟囱考虑横风振动的设计，利用筒为例，利用ＡＮＳＹＳ对它进行模态分析、谐响ＡＮＳＹＳ对塔架式、拉索式及自立式等不同体形钢应分析与时程分析，对该排气筒进行顺风向与横烟囱进行分析，并与规范公式结果进行了比风向振动分析，探讨产生大幅晃动的原因，然后分［２］较。朱小海等采用了风载荷功率谱密度函数别采用ＴＭＤ与侧向支撑式减小其顶部振幅并进得到风载荷时程曲线来模拟顺风向脉动风响行了简单对比分析。为塔器、烟囱等高耸设备的［３］应。与此同时，截面近似于圆形的结构在风力抗风设计提供了参考。作用下也会产生横风向的振动，振动方向与风的１排气筒概况流向垂直，也被称为风的诱导振动。Ｓｉｒｉｎｇｏｒｉｎｇｏ钢制排

4、气筒设计参数如下：ＤＭ和ＦｕｊｉｎｏＹ对一塔设备振动响应进行了观材料ＳＡ２０４３１６Ｌ＋Ｑ３４５Ｒ［４］察与研究。刘亚琦和梁枢果根据相关标准计排气筒总高６５０００ｍｍ算了横风向共振等效风载荷与临界风速时顺风筒体内径４２００／３０００／２０００ｍｍ向等效风载荷并将其组合，组合后的结果与仅筒体高度７８５０／１８０００／２９５４０ｍｍ考虑顺风向的风载荷的情况进行比较判断横向筒体厚度８～１６ｍｍ［５］共振是否起控制作用，并最后给出实际算例。裙座高度５５００ｍｍ朱晓升以烟气脱硫塔为研究对象，探讨了调谐裙座底部内径６２００ｍｍ质量阻尼系统（ＴＭＤ）对高耸设备自振特性和风裙座厚度１６ｍｍ作者简介：徐盛（

5、１９９２），硕士研究生，从事过程设备结构强度的研究。联系人：贺小华（１９６５），教授，从事过程设备结构强度的研究，ｘｈ＿ｈｅ＠ｎｊｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃｎ。４４２化工机械２０１７年２排气筒顺风向有限元计算分析每计算段的顺风向水平风力Ｐ计算式为：ｉ－６设备基本风压为４００Ｐａ，将整个排气筒分为Ｐｉ＝Ｋ１Ｋ２ｉｑ０ｆｉｌｉＤｅｉ×１０（１）１４段，计算段分段如图１所示，将水平风力施加式中Ｄｅｉ———第ｉ计算段有效直径；［１］到每段筒体表面，根据标准计算得到设备每段ｆｉ———风压高度变化系数；不同的风载荷，并施加于最大迎风面上。Ｋ１———体型系数，取Ｋ１＝０．７；ｌ———第ｉ计算段长度，ｍｍ；ｉ

6、Ｋ———排气筒各个计算段的风振系数；２ｉＰ———排气筒各个计算段的水平风力；ｉｑ———基本风压值。０计算结果如图２所示，由图２可知，最大Ｔｒｅｓｃａ当量应力出现在上段变径段，应力值Ｓ＝ｍａｘ４７．３０２７ＭＰａ，此值过小，该烟囱结构强度符合ＪＢ［９］４７３２１９９５；塔顶最大位移为１１８．２４８ｍｍ，与实［８］测出单边晃动幅度２２０ｍｍ不符合。综上所述，该设备在运行期间产生大幅度晃动并不是由于顺风向风力造成，有必要对它进行横风向振动计算图１排气筒计算段分段与分析。图２排气筒顺风向Ｔｒｅｓｃａ应力与位移３排气筒横风向振动计算与分析表１排气筒的前五阶固有频率３．１模态分析阶数一二三四五利用ＡＮ

7、ＳＹＳ软件分块Ｌａｎｃｚｏｓ法进行模态分固有频率／Ｈｚ１．１５４．４４５．１６８．２４１０．５０析，排气筒前五阶固有频率见表１。前两阶模态振型如图３所示。图３排气筒一阶与二阶模态振型第４４卷第４期化工机械４４３由表１可知，一阶模态振型对应的周期为Ｔ式中Ｄ———结构外径，ｍ；１＝０．８８６０ｓ，二阶模态振型对应的周期为Ｔ＝０．ｆ———激振力频率，Ｈｚ；２２２９８ｓ。根据振型图，排气筒一阶振动为轴向弯曲ｔ———时