管道金属摩擦阻尼减振器性能的实验研究

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1、静设备石油化工设备技术，2o11，32(4)·4·Petro—ChemicalEquipmentTechnology管道金属摩擦阻尼减振器性能的实验研究王强，何立东(北京化工大学诊断与自愈工程研究中心，北京100029)摘要：设计了一种新型的管道金属摩擦阻尼减振器，并对带金属摩擦阻尼减振器的管道系统进行了振动响应的实验研究。通过测量管道径向、轴向和激振器支撑架的振动响应，研究了金属摩擦阻尼减振器的减振性能和减振机理。实验结果表明，金属摩擦阻尼减振器能够有效控制管道系统的振动，管道径向和轴向振动降幅分别达到76和83，激振器支撑架径向

2、振动降幅达92；管道振动能量没有被转移至激振器支撑架，而是通过金属摩擦阻尼减振器与管道外壁的微摩擦作用将振动能量转化为热能耗散。关键词：金属摩擦阻尼减振器管道减振能量耗散管道作为输送流体的重要结构部件而被广泛应用u，但由于一些机泵设备自身存在压力脉动，同时管道系统中分布有大量的阀门、弯头、三通和盲板等，极易产生气流激振，引起管道的剧烈振动J。振动一方面可能会导致管路附件发生松动、支撑结构失效和焊缝开裂泄漏等故障，特别是对易燃易爆的气体，轻则引起泄漏，重则发生爆炸等严重事故【；另一方面管道振动还会反向传递给机泵设备，甚至两者之间发生共

3、振，导致机泵设图l实验测试系统示意备损坏，给企业带来巨大的经济损失j。通常，借助于改变管道系统为结构参数、几何形状、尺寸以及材料等来调整激振频率、结构的质量和刚度分布，以便避开共振]。但对石油化工管道而言，因为刚性支撑，其强度高，且阻尼太小，这些措施十分不利于隔振]。在这种情况下，弹簧支吊架被广泛的使用到管道系统中，但其缺点仍在于阻尼太小，仅能起到隔振作用，不能使管道图2管道减振系统减振。基于这种思想，设计了一种新型金属摩金属摩擦阻尼减振器的摩擦片被挤压后和管擦阻尼减振器。道外壁面紧贴，管道振动时，金属摩擦减振器的摩1实验装置擦片与

4、管道产生相对运动，摩擦将振动能量转化为了研究金属摩擦阻尼臧振器的减振性能，为热能耗散，使管道振动降低。建立了如图1所示的减振性能实验测试系统，系统包括3个部分：管道减振系统、激振器和信号采收稿日期：20lO一1214。集处理系统。其中管道减振系统主要由管道和金作者简介：王强，男，陕西人，毕业于北京化工大学化lI_过程属摩擦阻尼减振器组成，如图2所示；激振器为调机械专业，现为该校在读硕士研究生，主要从事旋转机械密封和管道振动控制研究工作。频电磁振动器，激振频率调整范围为0～50Hz；Email：wallwang@163．COIT1信号

5、采集处理系统由电涡流传感器、OR38信号基金项目：国家“863”计划(2007AAO4Z422)，National863分析仪和计算机组成。project(2007AA04Z422)。第32卷第4期王强等．管道金属摩擦阻尼减振器性能的实验研究T1一鉴2实验结果与分析图3(a)、(b)表明，金属摩擦阻尼减振器可以如加m5∞∞2．1管道径向振动响应分析有效降低管道的径向振动。管道径向振动时，金管道径向减振实验中，激振器产生径向激励，属摩擦阻尼减振器的摩擦片与管道产生相对运传感器3监测管道径向振动响应。动，微摩擦作用将管道的振动能量转化为

6、热能耗无金属摩擦阻尼减振器，当激振频率为36散，降低了管道的径向振动。Hz时，管道的径向振动响应最大，振动幅值为2．2管道轴向振动响应分析148“m，如图3(a)所示；加装金属摩擦阻尼减振管道轴向减振实验中，激振器产生轴向激器后，激振频率为36Hz时，管道径向振动幅值下励，传感器2监测管道轴向振动响应。无金属摩降为35m，振动下降幅度为76，如图3(b)所擦阻尼减振器，激振频率为50Hz时，管道的轴向示。振动响应最大，振动幅值为1700rft，如图4(a)加装金属摩擦阻尼减振器前后，在不同激振所示。频率下管道的径向振动响应变化如图3

7、(c)所示。加装金属摩擦阻尼减振器后，激振频率为1605OHz时，管道轴向振动幅值下降为290m，振动140下降幅度为83，如图4(b)所示。加装金属摩擦g120阻尼减振器前后，在不同激振频率下管道的轴向盖100囊80振动响应变化如图4(c)所示。60O；舳0∞0i∞O如0∞0：∞O∞0^0加^C402l2002040暑频率／Hz粤(a)激振频率为36Hz时，无金属摩擦阻尼减振器2】』入、、一．l一2040频率／Hz(a)激振频率为50Hz时，无金属摩擦阻尼减振器21人．3503002040￡250频率／Hz2001口直(b)激振频

8、率为36Hz时，加装金属摩擦阻尼减振器罨150蜷10050入．O2040频率／Hz(b)激振频翠为5OHz时，加装金属摩擦阻尼减振器图4表明，金属摩擦阻尼减振器可以有效降l0203032343638404244464850低管道的轴向