管道振动及其减振技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.com报动．诚，翰喑尔演蔗筑工程学院学报VloJ27N口jJ?IambinArc~-,H＆C：vEngIast．Oc：】9箝；．一fi寿佴管一瞄管道振动及其减振技术Cn疆理论研究所1摘要内本文阐述了管道振动的危害，分析了管道振动的原因，介绍了管道减攮的方法和措施．并提出了应进一步研究的若干闻题．关键词管道；振动；碱掘中国图书资料分类号TU31130引言在石油、化工等工矿企业中，广泛使用管道输送流体。在一定压力和流速的流体作用下，这些管道壁上均会产生流体动压力。非定常的

2、管流会引起管道的振动，倒如活塞式压缩机、往复泵由于吸、排量的间歇性、周期性使管流的压力、速度、密度等参数既随位置变化，又随时闯变化。管流的压力、速度、密度等参数随时闻里周期性变化的现象称管流脉动管流脉动是引起管道及附属设备振动的主要原因。此外，管道还会受到地震、风力和意想不到的外力瞬时冲击等的作用，此时管道就要发生复杂的振动，这些振动将对管道的安全和寿命有一定的影响，严重的情况会造成不可预估的后果．据加拿大一位专家估计，工业先进的美国，困管道振动而造成的损失，每年达100亿美元以上。过去长期存在着重设备轻管道

3、的思想，认为工艺流程成熟、设备先进就可以了。而现在认识到生产装置中所发生的事故很大部分是管道引起的。一个良好的装置不仅工艺流程成熟、设备先进，而很大程度取决于配管设计水平的高低．国外早在50年代就开始对管道振动问题进行探索研究。70年代初期，管道振动收稿日期：【斡4—03～22局云男29岁博士生——108——维普资讯http://www.cqvip.com闻题的研究取得了突破性进展．并进入了实用阶段。我国在70年代中期，就开始了管道振动问题的研究，目前已取得较好成果⋯．1管道振动的危害性分析石油、化工、电站等

4、行业生产装置中，管道纵横交叉、管阿密布．由于高温、高压管的脉动引起管道的振动，从而造成许多危害性。1．管道的振动会使工作人员产生恐惧感、不舒适瘕和不安全感，分散操作人员的注意力，影响工作效率，并容易产生操作失误、造成事故。世界石化工业100起特大财产毁损事件分析表明，由此引起的事故为19％，占第二位(第一位为机械故障)”。2．强烈的管道振动会使管道结构、管路附件产生疲劳破坏，特别是管道的连接部位发生松动和破裂，轻则引起泄漏，重则由破裂而引起爆炸、燃烧，造成严重事故，甚而引起次生灾害。3．引起基础和鲍热材料的龟

5、裂。4．降低动力机械的效率，引起额外的功率消耗，产生噪音．5．使工况变坏，导致如往复式压缩机、往复泵阀及阀片过早损坏，引起控制仪表失灵等。总之，管道振动造成的危害是多方面的，尤其对装有高压气体、有毒气体、可燃气体的管道振动是非常危险的，应当避免振动的产生。2管道振动的原因与机理2．1引起营道振动的原因管道及其支架和与之相连结的各种设备或装置构成了一个复杂的机械结构系统，在有激振力的情况下，这个系统就会产生振动。引起管道振动的原因有以下几方面：1．机器动力平衡性能差以及基础设计不当而引起振动。不平衡的惯性力会引

6、起主机及基础振动，并进而牵动与此相连的管道及设备一起振动。2．管道内流体流速过快，因而湍流边界层分离而产生涡流，引起振动。3．管流脉动引起的振动。管道输液(气)需通过压缩机或泵加压作为动力，这种加压方式是间隙性的，由于闻隙加压，管道内的压力在平均值的上下脉动(或称波动)，即产生所谓的压力脉动，管流处于脉动状态．脉动状态的流体遇到弯管头、异径管、控制阀、盲板等管道元件，产生一定的随时间而变化的激振力，在这种激振力作用下管道和附属设备产生振动。2．2管道振动的机理研究管道振动时，要遇到两个振动系统，一个是管道结构

7、系统，即从结构研究的角度来确定结构对流体激发的响应；另一个是流体系统，即从流体研究的角度来确定流动的规律和它对结构的激发作用。现以流体系统为例进一步说明．气柱振动系统在端点受到激励后，会形成一定的振动。在往复式压缩机的管道系统中，靠近压缩机的一端．由于往复式压缩机周期性间歇性地吸气和排气．气柱受到一个持久的周期性的激发作用，在这个激发作用下产生受迫振动，其结果使管道内的气体压力上下起伏．呈现脉动状一l09—维普资讯http://www.cqvip.com态，即产生所谓压力脉动，这一气压脉动在管道转弯处，直径变

8、化的部位或通过控制阀等处，压力的脉动就会产生相应的随时间而变化的激振力激发管道作机械振动。对于不同的激发气柱系统作出的响应是不同的。对于复杂的空间管道系统会有多处变截面和拐弯的地方，这些部位将受到大小方向不同，相位备异且随时间变化的力的作用，当激发力的频率与气柱固有频率之一相同时，气柱会发生谐振，当气柱发生谐振时，压力脉动将达到很大的值，产生很大的激振动，这自然加剧了管道振动，即使激振力不变，当激振