浅谈某某压气站管线振动问题

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1、浅谈某某压气站管线振动问题摘要：本文通过介绍了某某压气站发球筒、分离区出口汇管振动现象以及可能产生的危害，再经过初步原因分析、振动计算，最后将结果进行分析，得出站场振动主要因为气柱振动频率与管线固有频率相近，发生了机械共振产生的。根据站场实际情况提出了多种改变管线固有频率的方法来解决管线振动问题。关键词：振动固有频率机械共振一、引言天然气管道由于压缩机气流脉动激发的振动，对天然气集输装置的安全运行具有很大威胁。长时间强烈的管道振动会使管道结构及其附件局部应力过大而产牛疲劳破坏，使管道的连接部件及仪器仪表等产牛松动和损坏，轻则造成能源浪

2、费，重则由破裂引起爆炸等严重的恶性事故发生。因此研究管道动态特性、寻求合理的管道结构参数、减少管道振动是工程技术人员的重要课题。国内外均发生过因管道破裂引起的重大事故，为了防止动力源产生的压力脉动给系统带来的破坏，各国研究者都在寻找和采取各种措施，并取得了很大进展。二、某某压气站振动简介及原因分析1.站场振动简介某某压气站主要振动管线为发球筒及连接管线和分离区出口汇管，随着压力的上升，2010年3月15日发现发球筒有轻微嗡嗡声音，并微微振动，振幅较小，但是收球筒无任何异常；2010年5月4口再次发现分离区出口汇管振动声音较大，并带动了

3、2路、3路、4路、5路分离器连接管线的较大振幅振动。而入口汇管听不到嗡嗡声，管线也无振动现象。由于气液聚结器差压变送器信号线管路与气液聚结器操作平台接触，导致操作平台也有轻微振动。2•原因分析管线振动的原因一般有三种：一是管线本身动力平衡性差或基础设计不当，无管线固定支撑；二是管路内气体振动所致；三是由于管道上节流及启闭元件引起的介质涡流而激起的管道振动。1.1管线本身动力平衡性差或基础设计不当原因分析经过我们在现场观察发现，管线分布有多个支撑点，R阀座底部与支墩连接牢固；再对站场运行参数分析发现，当管输压力低于7.09MPa时，分离

4、区汇管及发球筒管线振动振幅及声音都很小，但此时气流仍对汇管及发球筒有冲击力，但可能因为冲击力较小，无法晃动管线。所以此种可能性有，但不是很大。2.2气流振动原因分析气流振动是由压缩机的转动排气或弯头、容器、大小头等对气体的阻流产生激发使管内气体产生振动，气流振动会产生两种危险的共振，一是多个管内流动气体汇集到汇管形成的气柱共振。由于分离区多路管线内气柱频率山于为同一干线分出，所以各路气柱频率始终相同，始终会产生气柱共振，如果是此原因引起汇管共振，那无论气流条件怎样变，都会产生共振，然而我站汇管在一定压力下不产生明显振动，所以此种原因可

5、以排除；二是机械共振，管路设备连接、异径等处的不平衡力激发管路会产生机械振动，如果管路内气流振动较大，作用于弯头、管壁等，会对机械振动产牛较大的激振力，引起强烈的机械振动，此机械振动频率与气柱振动频率相同，而这些由管子、设备、管件构成的管路本身也是一个弹性系统,也有它的固有频率，当这固有频率和气柱振动引起的机械振动频率接近或相等时，就会产生共振现象，叫做机械共振。机械共振较符合我站实际情况，分离区各路气流冲击在汇管上，引起汇管机械振动，而汇管的固有频率与此机械振动频率一致后会产牛共振。发球筒振动也是同样原理。2.3由丁管道上节流及启闭

6、元件引起的介质涡流而激起的管道振动因为发球筒管线上无节流元件，而出站阀也是常开阀，所以不会产生介质涡流而激起管道振动，分离区管线上虽有卧室过滤器、气液聚结器等引起涡流的元件，但管件各处都布有支撑固定点，且气体涡流的激发力较小，所以此种可能行较小。经以上原因分析发现，由气柱振动引起的机械共振可能行最大，所以我先假设此原因成立，下面进行振动计算，论证假设成立。三、振动分析计算主要以分离区出口汇管为例，以2010年5月4日相关参数，查明是否因为机械共振而产生的汇管振动，只需计算出管内气柱振动频率与汇管管线固有频率，分析二者数据即可。1.气柱

7、振动频率五、结束语消除压气站站场管线振动，一般采用改变管线固有频率、气流振动频率，减弱气流冲击等方法，防止产生机械共振。但是由于站场生产需要，很难采取措施改变气流振动频率、减弱气流冲击。所以只能采用改变管线固有频率、防止管线相互接触等方法消除或减弱振动。参考文献[1]姚光镇•输气管道设计与管理•中国石油大学出版社，2006年6月第230页.[2]黄玲珍，邓家青•压力管道振动原因分析及对策，冶金丛刊2001年第3期第3页.[3]西气东输二线某某压气站设计阶段施工图管-L677/料表，2009年6月第一版第1页.