化工压力管道振动诊断及处理措施
管道抖动处理方法
管道抖动处理方法管道抖动处理方法有以下几个步骤：1. 消除频率共振：为防止管道系统发生共振，在选择管道两个支座间的距离时，应使管段的固有频率比激励基频高30%或低30%。
对于复杂的管道系统，固有频率很多，而且间隔很小，很难使管系脱离各阶共振区，但是高阶共振振幅因为幅值较小，故不必考虑，只要避开管系基频或低阶共振频率就可以了。
常用的改变管道固有频率、消除管道共振的方法有以下几种。
改变管道参数：缩短管道长度或扩大管道直径，可以使管道系统的刚度、固有频率及共振的简谐阶次得到提高，从而避免共振。
这适用于处于设计阶段的压缩机装置的管道系统。
改变支承刚度：支承刚度大小是影响管道固有频率的重要因素。
支承刚度越高，管系的固有频率值越高，反之固有频率值越低。
所以支承的结构应做成刚度大而质量要小，管道和支承间力求采用刚性连接。
一般可采用增加支承点、加固支承或在管路上附加质量的方法，改变管道的固有频率，使其远离激振频率。
应注意的是，采用增加支承的方法只适用于管道振动是由共振引起的情况，并且使用时要对管道进行应力校核。
否则盲目采用的话，可能会增加管道中的应力，加速管道的破裂。
2. 改变管线走向：对于振动问题严重的管线，可以考虑改变其走向以降低振动。
具体操作方法包括改变管线的走向、增加弯头、调整阀门位置等。
3. 安装阻尼器：在管线振动严重的部位安装阻尼器可以有效地减小振动。
常用的阻尼器有液压阻尼器和弹簧阻尼器等。
在安装时，需要根据具体情况选择合适的阻尼器和数量，并进行相应的试验验证其效果。
4. 加强支承：对于因支承刚度不足引起的振动问题，可以通过加强支承来提高其刚度。
具体方法包括增加支承点、加固支承或在管路上附加质量等。
5. 定期维护和检查：定期对管道系统进行检查和维护可以及时发现和解决潜在的振动问题，避免问题恶化。
以上方法仅供参考，具体处理措施需要根据实际情况进行选择和调整。
同时，在进行任何处理措施前，都需要进行充分的评估和试验验证，确保其安全可靠。
分析管道震动与裂缝的原因及其消除措施
分析管道震动与裂缝的原因及其消除措施摘要：管道振动与裂缝的存在严重干扰正常生产，造成安全隐患，积极解决这类问题对实现安全生产有重要意义。
本文介绍了管道振动与裂缝产生的原因，并结合原因分析探讨了如何实现减震消震的举措，希望能够改善管道振动与裂缝现象，促使压缩机安全运行。
关键词：管道振动减震消震管架石油化工领域往复式压缩机应用较为普遍，这类机械常见问题为管道振动与裂缝，尤其是压缩器工作时，缓冲罐等容器刚性连接的地方经常出血裂纹，不仅影响正常生产应用，还存在较大的安全隐患，所以积极分析压缩及管道振动和裂缝出现原因，并积极探讨消除措施，是实现安全生产的重要举措。
一、管道振动与裂缝产生原因管道振动与裂缝的产生主要以气流脉动、共振和内部机械原因为主。
往复式压缩机工作时需要通过活塞在气缸内的往复运动实现气体的吸入、压缩和排出，这种周期性运动决定了管道进出口内流体呈现脉动状态，一旦气流遭遇管件产生激振力，即可产生管道振动现象。
管道内容纳的气体可称为气柱，压缩机工作时促使气柱不断压缩、膨胀，以激发频率工作，管道内部管件与支架组成弹性系统以固有频率运作，当激发频率与固有频率接近或相等时导致压力脉动异常从而产生管道内的机械共振现象[1]。
内部机械原因主要为管道设计不合理、内部机械动平衡性能差、基础与支撑不当等，导致压缩机工作时出现管道振动现象甚至造成裂缝。
二、管道振动与裂缝消除举措分析1.管道减震目前，管道减震措施主要以三种为主，分别是通过控制气流脉动、合理设计管道来减少谐振发生，通过调整激发频率和固有频率避免其相近或固定，通过合理设计管道装配结构、调整牢固压缩机组实现减震目的。
往复式压缩机内决定压力脉动和振动发生的二因素主要包括压缩机参数、系统噢诶之与压缩介质的物理参数，三种因素在振动的发生中有着重要影响[2]。
减震举措中，减少气流脉动是常见方法，可通过设置缓冲器实现减震目的，缓冲器内部的芯子元件可有效减弱压力脉动，效果理想。
关于化工厂管路振动分析及控制
关于化工厂管路振动分析及控制发布时间：2021-04-02T02:35:58.548Z 来源：《中国科技人才》2021年第5期作者：梁良[导读] 从上文中我们已经知道管路出现振动频率最大的数值是在2附近，该部分也是管路振动最为强烈的地方，而化工企业一般会在实际的发展中在该管路段安装弹簧减振器，这样能够在极大程度上降低管路的振动频率。
大庆石化公司化工一厂黑龙江大庆 163714摘要：在现阶段的发展中，伴随着科学技术等的不断进步，化工厂得到了大规模的发展，为我国的经济进步以及社会发展提供了充足的资源，但是在化工企业的发展中管理振动问题一直困扰着化工厂的发展，严重影响化工厂发展效率，为了能够有效解决这一问题，相关化工厂在发展中应该根据自身的实际发展状况，找出管路振动的原因，并采取有效的措施加以解决，只有这样才能够促进自身更好的发展和进步。
本文在此基础上主要探讨了现阶段化工厂管路出现振动的状况，并针对这些状况提出了针对性的解决措施，希望能够促进化工厂更好的发展。
关键词：管路振动；有限元分析；固有频率一、现阶段化工厂管路振动的状况本文以某化工厂为例，该化工厂在实际的发展中主要使用的是聚合出料管，该聚合出料管主要分为两个路线，分别是A路线以及B路线。
B线出料管的总长度大约是75米，跨高是35米。
一共有5个90°的直角弯以及一个180°的转角，在该管路的运行过程中压力差最大值大约是1 MPa，而聚合的A线路和B线路相比的话，总长度比较短，主要输送的物质以聚乙烯粉料为主，两条管线在实际的运行过程中会进行正常的交替出料，每一个线路最大时次可达到15次／h，如果出现故障的话就会进行单线出料，在这种状况下，出料的频率会大出一倍左右，也就是达到30次／h，而每一次出料大约是在0.5t/h。
其最大的出料量能够达到12t／h。
在出料的过程中，管路会受到物料的冲击，而且管路内部的压力也会突然出现变化从而导致管路出现振动，根据该企业实际的生产状况来看，管路在不同的路段会产生不同的振幅，最大情况下的振幅能够达到2左右，在这个时候管路输送物料时产生的晃动也比较大，也正是因为管道在实际的运行过程中存在着振动的问题，所以严重影响了化工厂的实际生产以及发展，除此以外，还在一定程度上危机到相关工作人员的人身安全以及财产安全，并不利于和谐社会的发展，这也就要求化工厂在发展中一定要采取有效的措施加以解决。
管道振动的消振方法-
管道振动的消振方法-管道振动是指管道在运行过程中发生的振动现象。
管道振动对管道系统的安全性、可靠性和使用寿命都会带来不利影响，因此需要采取适当的振动消振方法来解决这一问题。
本文将介绍几种常用的管道振动消振方法，并对它们的原理和应用进行讨论。
一、原因分析管道振动的原因主要包括流体激励、结构共振和外界干扰等多个方面。
在进行振动消振之前，首先需要对振动的原因进行分析和识别。
根据振动的特点和频率特性，可以确定振动的源头，从而进一步采取相应的消振方法。
二、加固和改造管道系统的加固和改造是一种常用的振动消振方法。
通过加固和改造管道系统的结构，可以有效地减小振动的幅值和频率，从而达到消除振动的目的。
常见的加固和改造措施包括增加管道的支撑、改变管道的结构形式、增加管道的刚度等。
三、振动吸收器振动吸收器是一种专门用于消除振动的设备。
它通过吸收振动能量，减小振动的幅值和频率，从而达到消除振动的目的。
振动吸收器主要有多种形式，如塔式振动吸收器、液体阻尼器、液体腔体等。
根据振动的频率特性和振动吸收器的工作原理，可以选择适当的振动吸收器来解决管道振动问题。
四、管道支撑和阻尼适当的管道支撑和阻尼是一种简单有效的振动消振方法。
通过增加管道的支撑点和支撑形式，可以减小振动的幅值和频率，从而达到消除振动的目的。
在管道系统中设置适当的阻尼装置，如减振器、减震器等，可以有效地消除振动。
五、软管和伸缩节软管和伸缩节是一种常用的振动消振方法。
它们通过柔性的连接方式，可以吸收管道系统中的振动能量，减小振动的幅值和频率，从而达到消除振动的目的。
软管和伸缩节的选用和安装需要考虑多个因素，如振动频率、工作温度、压力等。
六、振动监测和预警系统振动监测和预警系统是一种主动的振动消振方法。
通过对管道系统的振动进行实时监测和分析，可以及时发现和预警振动异常，从而采取相应的措施进行振动消除。
振动监测和预警系统的设计和应用需要考虑多个因素，如传感器的选择、信号处理算法的设计等。
往复压缩机工艺管道振动分析及消减措施
往复压缩机工艺管道振动分析及消减措施摘要：现阶段的石化产业、化工产业正不断的优化、创新，目的在于各类资源的开采过程中尽量采用优秀的技术手段来完善，减少对资源造成的严重破坏。
在资源的开采、加工过程中，各类机械设备的运用是重要的组成部分，但是往复压缩机工艺管道振动的发生造成了严重的安全隐患，需要在消减措施上进行有效的优化，避免造成严重的破坏。
关键词：往复式；压缩机；工艺管道；振动；消减大部分情况下，往复压缩机工艺管道振动的出现并非偶然情况，而是通过一系列的恶劣原因所造成的，每一种原因都会造成严重的安全威胁、安全事故，所以在往复压缩机工艺管道振动的消减措施上需针对不同的原因采取差异性的办法来完善，否则很有可能造成振动加剧的现象，这对于未来的设备应用必定造成更加严重的后果。
一、往复压缩机工艺管道振动的原因分析（一）气流脉动往复压缩机工艺管道振动的出现会对管道的正常运行造成恶劣的影响，因此在原因分析方面尤为重要。
管道的运行过程中，如果出现了振动的现象有很大的概率是气流脉动所造成的。
管道的内部存在很多的气体，不仅能够出现压缩的现象同时也会表现出膨胀的问题，因此气体形成气柱以后本身就会造成弹性振动的现象，受到周期性的吸气、排气的影响以后，会导致管道出口位置的流体表现出脉动的状态，并且针对管道内部的流体参数造成较大的变化，这些参数会受到位置的影响、时间的影响表现为周期性变化的特点。
气流脉动的发生会对压缩机造成严重的破坏，导致压缩机的容积效率不断的下降，在产量的降低方面也非常的明显，对压缩机的消耗功率造成大幅度的提升，对管道造成的振动效果非常的强烈，最终造成安全生产的严重威胁。
气流脉动的解决难度是非常高的，必须考虑到往复压缩机工艺管道振动的全局影响，尽量对压缩机的性能和工艺管道的功能做出创新，否则难以在气流脉动上彻底的解决。
（二）共振往复压缩机工艺管道的运行过程中，在气体的输送过程中表现为气柱的特点，气柱本身是拥有一定质量的，而且在本身的固定频率就是气柱所固有的频率。
管道振动分析与减振对策
管道振动分析与减振对策浙江科技学院本科学生毕业设计论文题目管道振动分析与减振对策系别机械与汽车工程学院专业班级材料成型及控制工程A班姓名学号指导教师2006 年 6 月 6 日摘要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管流会引起管道的振动也就是管流脉动管流脉动是引起管道及附属设备的振动的主要原因导致管道结构和管路附件产生疲劳破坏甚至造成严重事故是管路系统的主要故障某炼化公司的甲胺泵管线振动强烈已多次引起安全阀根部和导压板根部焊缝撕裂连接法兰密封失效高压高浓度的甲胺液外泄本文对在单泵运行和双泵同时运行时的某炼化厂的高压甲胺泵管线振动分别进行了测试通过对各个管路系统的不同测点的振动频谱分析给出了振动的起因是压力脉动当压力脉动的频率或者其倍数正好与管线的固有频率接近而导致共振时管线就会发生强烈的振动不发生共振时管线振动就较小因此提出了相应的减振措施在现有支承架与管子的中间垫上防振橡胶垫改变管线的固有频率使压力脉动的频率及其倍频与管线的固有频率不相吻合在泵的出口处加装蓄能器或者空气罐用来吸收压力脉动并根据条件设计了蓄能器关键词管流脉动振动甲胺泵管路AbstractPipes were widely used to transport liquid in many petrochemical factories and che- mical plant Under the pressure of fluid with certain pressure and velocity the fluid dyna- mic pressure pulsation will be created in the wall of the pipe When the fluid flows in un- unsteady condition the unconstant flow would excite pipe abnormal vibration -it was also called flow pulsation Flow pulsation the main reason for the vibration of pipe and attac- ched equipment educed the fatigue failure of pipe and attached equipment which even result in fatal accident In a refinery the intensive vibration of the methylamine bump pipeline had caused many problems for example tearing of welding line at the root of safety valve seal failuresof connecting flange which causing leakage of methylamine fluid with high pressure and concentration In this paper the vibration was tested to investigate the vibration fault on methylamine bump pipeline in a refinery when single pump or double pumps worked By spectrum analysis of different measuring point the cause of strong vibration was found out pipe would vibrate strongly if the frequency of the pressure pulsation ormultiple of it amount to the natural frequency of the pipeline And in other case the vibration would not be strong According to this the solutions were given changing the natural frequency of the pipeline by adding vibration proof cushion adding energy storage or air container to absorb the pressure pulsation Finally the energy storage was designed at the outlet of the pump for drinking pressure fluctuation down Key word pipe fluid pulsation vibration methylamine bump pipeline 目录摘要ⅠAbstract Ⅱ1 绪论 111 课题背景 112 研究现状 1com 国外研究现状分析 1com 国内研究现状分析 213 研究现状 32 管道振动理论 421 引起管道振动的原因 4com 动力平衡性差或基础设计不当引起的管道振动 4com 管流脉动引起的管道振动4com 共振 422 管流脉动机理 423 管道故障诊断的步骤 524 管道减振技术 5com 压力脉动的消减 63 振动测试731 振动测试试验 7com 测试系统7com 气流脉动引起的管道振动8com 共振 832 振动信号分析 10com 系统固有频率的测量 10com 强迫振动频率的测量 11com 电机在正常工作下并在外界激励下的频谱图 12 com 整周期采样的实现 134 管线振动的测试和分析 1641 现场分析16com 现场状况16com 现场测试系统的组成 16com 振动测试方案17com 管线固有频率的测试 1742 减振措施3443 蓄能器的设计 35com 蓄能器的选型35com 皮囊式蓄能器的结构及工作原理35 com 蓄能器容积的设计36com 壳体的设计37com 皮囊的确定41com 阀体的设计42com 阀芯的设计43com 支承环的设计44com 橡胶环的设计44com 充气阀的设计44com 其他部件的设计45结论47致谢48参考文献49附录1 50第1章绪论课题背景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管流会引起管道的振动例如往复泵吸排量的间歇性周期性等使得管流的压力速度密度等随时间的变化因而呈现出周期性的变化的现象这种现象称管流脉动管流脉动是引起管道及附属设备的振动的主要原因此外管道还因受到地震风力和意想不到的外力瞬时冲击等作用发生复杂的振动这些振动对管道的安全和寿命产生一定的影响严重时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因管道振动造成的损失每年达100亿美元以上在国内也经常发生因管道振动而引起的破坏的事故据统计公路事故是压力管道30倍铁路水运事故是压力管道的4倍例1976年陕西桃园煤矿空压机站因集气管道的振动剧烈导致与之相连的储气缺罐破裂爆炸碎片飞出数论十米外砖墙被气浪推倒附近门窗玻璃被振碎并且管道输送是重要的运输行业越来越广泛用石油化工冶金电力行业及城市燃气和供热系统中是最安全最经济的运输工具随着经济的发展管道数量在不断增加1995年我国有长输管道263条约17万公里至今约达300条2万公里集输管道约20万公里城市内燃气管道分别为35000公里5700公里工厂的工业管道就更多了随着管道数量的增多和运行时间的增加管道设计制造安装及运行管理中的问题逐渐暴露出来致使管道事故时有发生据不完全的统计1994年以来共发生造成人身伤害的管道事故62起造成死亡214人受伤580人直接经济损失7075．97万元1999年压力管道统计的事故数量并不多但经济损失较大主要是泄漏引起火灾或中毒可见压力管道安全是严峻的近年来我国压力管道事故频繁发生且呈现上升趋势这些事故给国家和人民带来了巨大的损失从历年来压力管道事故原因的统计分析由于设计．安装等问题造成压力管道振动而酿成事故的占了20正是基于以上的原因引起了人们对管道振动问题的关注研究现状com 国外研究现状分析管道系统在电力石油石化工业的各类工业装置舰船飞行器以及日常生活中广泛应用以传递质量流动量流或能量流与此同时管系中存在液体的压力脉动和管壁的结构振动造成振动噪声环境污染严重时导致管系或机器损坏在充液管道中存在多种振动渡且相互间会发生耦合振动机理非常复杂为了揭示充液管道的振动特性了解液体压力脉动和管壁振动在管系中产生和传播的机理以保证运行可靠性和在设计阶段预测管道中的振动声能量流达到控制管道振动的目的国内外许多学者对此进行了长期的坚持不懈的研究管道振动研究历史已达百年之久研究内容非常广泛包括各种建模理论振动特性及声振传递特性分析理论计算的预估方法实验技术等等由于管道声振问题的复杂性对它的研究是随着振动理论实验手段计算方法的发展逐步深入完善起来的一个世纪前Lamb综合分析了管壁阻抗对管中声波传播的影响可算是管道振动研究的开始 Lamb 1884 近几十年来管道振动的研究有了很大的发展．研究内对于管系的建模主要有两种梁模型和圆柱壳模型当管壁的厚度远小于管子的其他特征尺寸如管径管长等且为小变形运动相对于壁厚并满足Kirchhoff假设时采用圆柱壳模型．此时认为管子的径向刚度无限大即管壁的径向和剪切应变为零可导出管子的运动微分方程 Leissa 1 973Soedel 1981 以及流体中的声波方程 Michalke 1989Christ de Jong1994 另外Fuller和Fahy 1982 用圆柱壳模型建立了无限长充液直管的运动方程并进行了求解分析了充液管道中能量流的分布规律在一般情况下如低频低流体马赫数细长管等可用梁模型来代替圆柱壳模型以简化方程在低频段当周向模数n 0和nl时管截面形状不变此时可采用梁模型ElRaheb 1981Lesmez l989 Tentarelli l990Frikha l992Tijsseling 1993Christ de Jong1994 等人分别用梁模型推导了在各种假设条件下管道系统的运动方程从耦合的角度管道系统振动分析理论模型又可分为管壁和液体互相耦合的液一固耦合模型适用于水油等管道系统不考虑两者之间的耦合理论模型适用于气体管道系统20世纪50年代美国的凯洛格公司对管道振动问题进行探索研究但限于当时的计算条件和计算方法不成熟未能有所作为只能针对遇到的具体问题提出个别的对策1973年苏联的A维将金在其著作中仅能对若干简单的管道组合系统借助繁复的公式进行气柱固有频率的计算但这管道系统远不能反映生产实际中管道系统的复杂情况所以对解决生产问题仍无能为力管道振动研究的突破是在70年代初期之后日本的酒井敏之山田荣叶山真治藤川猛以及美国的本森麦克劳伦等人的工作使解决管道振动问题进入实用阶段com 国内研究现状分析1974年开始西安交通大学的管道振动研究组密切结合生产现场的管道振荡问题陆续推出自己的理论和实验研究成果在国内首次研制和完善了管道振动的通用程序并在解决现场的管道振动中创造了重大的经济效益于1984年完成了专著《活塞式压缩机气流脉动与管道振动》管道振动研究是有难度的内容广泛丰富随着当代科学技术的飞速发展在强大的计算能力和先进的实验手段的帮助下已能系统地分析简单管道系统的振动特性和稳定性问题预测管道中声振能量流的分布规律并且考虑的状态越来越复杂参与的参数越来越多特别是近几年来已完全考虑液体与结构的耦合以及流动的影响由于管道振动的复杂性．以及流体力学领域本身存在的未解决问题如紊流因此对管道振动的研究仍存在着许多不确定的领域尤其是非连续点研究从19世纪仅考虑刚性直管内不可压缩流体的航海技术发展的需要展开了对管道动态特性和稳定性的大量研究逐步考虑非线性影响从非耦合线性运动到今天的弹性管内考虑液固完全耦合的非线性运动管道振动研究发展是很快的尤其是近年来为满足航天的要求又开始了管道振动主动控制和管道振动逆问题等一系列的系统辨识方面的研究但这些研究目前只限于理论方面离实际应用还有很大的距离国内对管道振动的研究起步较晚有关的理论研究的文献也很少目前的研究只限于周向模数小的管道的线性振动而且参与的参数少忽略液固耦合但是它正越来越受到研究人员的重视在国内实际工程应用中对管道的振动和振动行为以及振动的原因和减振措施研究的也很多例如《活塞式空气压缩机站管道振动的消除方法往复式压缩机管系振动消除大型火电厂管道振动岭澳核电站给水泵相关管道振动的原因及振动的原因振动管系在设计安装以及使用过程不可轻视的问题海洋平台输液管道振动流特性研究该文研究了海洋平台输液管道振动流的行为特性活塞式压缩机压力脉动与管道振动的消减文主要介绍了由于气流压力脉动过大引起管系气柱固有频率的计算以及配管设计中为消减压力脉动而采取的诸如安装缓冲器孔板和盲管的多种措施将之实践用于湘江氨肥厂４号循环压缩机的配管设计中装置投产后运行平稳1 引起管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该系统产生振动是由多种原因引起的一是由于运动机构的动力平衡性差或基础设计不当二是由于气流脉动三是共振另外一个原因可能是管道内流体流速过快产生湍流边界层分离而形成涡流引起振动com 动力平衡性差或基础设计不当引起的管道振动一般管路都是和压缩机或泵连接在一起压缩机和泵在出厂前的动平衡必须满足设计要求安装应符合安装规范保证其振动在设计范围之内因此管道振动往往是基础设计不当造成的com 管流脉动引起的管道振动在一定压力和流速的流体作用下管道壁上均会产生流体动压力非定常的管流会引起管道的振动例如往复泵吸排量的间歇性周期性等使得管流的压力速度密度等随时间的变化因而呈现出周期性的变化的现象这种现象称管流脉动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com 共振共振分为两类一是气柱共振管道系统内所容纳的气体称为气柱因为气体可以压缩膨胀故可以看作一个类似弹簧的振动系统具有一系列的固有频率当往复机激发频率与某阶固有频率相等或相近时系统即产生对应该阶频率的共振二是管道机械共振由管子管件和支架组成的管道本身也是一个弹性系统管道系统根据配管情况支撑的类型和位置也会有一系列的固有频率当激发频率与某阶固有频率相等或相近时便发生管道的机械共振22 管流脉动机理从力学的角度看管道振动是一类特殊的机械运动是典型的力学现象．管道通常用之于输送流体．为使流体流动需通过压缩机或泵加压作为动力犹如人体的血液通过心脏加压一样．这种加压方式是间跋性的管道的两端分别与各种设备或装置相连结连结处可能是压缩机的出入口容器阀门或者孔板等．管道及其支架和与之相连结的各种设备或装置构成了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．主机动力平衡性能差以及基础设计不当不平衡的惯性力会引起主机及基础振动并进而牵扯与之相连的管道及设备一起振动这是管道振动产生的一个原因．但是实际的生产情况表明引发管道振动的另一主要原因是由间隙性加压造成的流体压力脉动所引起的由于间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压力脉动．而在管道的弯曲部位直径变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．正是这些激振力激发管道系统发生振动．压力脉动通常用压力不均匀度这个参数加以描述．如以表示压力的平均值 hp表示压力的最大值与最小值之差例如当压力为320大气压时若压力不均匀度为8％它在内径为60mm 的90°弯管处形成的激振力幅值可达5020N．对于一个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都将分别受到大小方向不同相位各异且随时间而变化的力的作用．对管道系统而言它们构成一个复杂的空间力系．管道振动的实质是管道及与之连结的设备装置以及支架所构成的结构系统在上述随时间而变的复杂空间力系作用下的运动问题．显然作用在管系上的力分析是关键．当力分析清楚即载荷确定之后余下的问题就是求取在已知载荷作用下管系的振动响应．在相同的端点激励例如相同压缩机的吸排气情况下管道振动的情况取决于管道内流体性质的物理参数包括气体组成分子量压力温度密度和速度等以及管道的几何配置情况f包括管道的长短直径壁厚走向相互配置的几何关系等．一根直管无论管道内压力脉动的大小如何在它的端点是不会形成激振力的．但是在多处改变走向并有异径管存在的情况下就会产生激振力．此外研究表明管道内各点压力脉动的大小与管系的几何形状有密切的关系．我们知道管道内的流体如气体也是一个弹性体．不同的管道几何配置情况对应着不同情况的气柱系统．如果把气体的压力脉动作为响应的一个因变量看待则在同样的激励条件例如用同一台压缩机排气下气体的压力脉动会随着气柱系统情况的改变而出现不同的情况．就像吹笛子或喇叭时在同样吹气宽带激励情况下按住不同的笛孔或改变喇叭气柱的长度就能发出不同的声音．这表明不同的气柱情况将与其相应的频率谐振共振此时发出的声音的频率就是获得谐振优势的气柱固有频率23 管道故障诊断的步骤一般来说剧烈的管线振动均有共振引起的因此可以通过比较管流的压力脉动频率和管线的固有频率来得出是否存在共振由此提出解决方案整个过程可以分为四个步骤1现场测试2数据处理和分析3管线固有频率的测试4提出解决方案24 管道减振技术综上所述研究管流脉动时有两个并行的系统一是管道的机械结构系统另一则是与之对应的气柱如果管道内的流体是气体的话系统．气柱在端点受到激励而在各点产生相应的压力脉动在走向改变处及异径处形成大小不同位相各异的激振力．这些激振力导致管道的机械振动．当气柱发生谐振时压力脉动将达到很大的值．产生很大的激振力这自然加剧了管道的振动．即使激振力不变当激振力的频率与机械结构的固有频率相重合时管道将发生机械共振．此时也会发生剧烈的管道振动．管道的减振可以通过两个途径来解决 1 控制管流的压力脉动使其不产生谐振 2 调整管系结构的固有频率使其不产生机械振动com 压力脉动的消减com1 改变液柱固有频率避开气柱共振管系液柱固有频率取决于管系的配管方式长度管径容器容积的大小和配置位置支管长支管位置以及流体的种类和温度等等改变管道和容器的尺寸以及它们的配置方式相对来说是比较容易实现的工程上采用这种方法较多在配管设计时应根据工艺流程做好配管初步设计应计算管系的液柱固有频率并通过调整使之不与激发频率重合以避免气柱共振com2 压力脉动的控制管流脉动的消减关键在于配管的设计在配管设计阶段除了满足工艺要求外还要进行管系配置的充分计算以便对管系作出最优化选择如管径管长容器体积连接位置支管长度支管位置等的优化选择此外还要进行液流脉动响应计算找出压力脉动不均匀度沿管线的分布规律必须使其都在允许范围之内压力脉动的控制比较复杂除反复计算合理调整外尚须在系统的适当位置正确配置缓冲器孔板支管集管器的元件或者在某些部位设置诸如液流消振器消振簧储能器等装置以消减或抑制压力脉动本章小结本章对引起管道振动的原因进行相关的分析这一部主要参考了许多国内外的研究的情况作了详细的介绍通过了解其具体的项目对下面的管线的振动的测试和分析起到了理论的作用第3章振动测试为了对本文所作管道的振动信号检测和分析奠定基础首先在一个小型的振动试验台上进行振动信号的测试和信号分析的研究了解采样点数采样频率信号的记录长度等对信号的分析的影响进一步将理论的知识和实际相结合学会实际的测试过程掌握基本的测试技术对所得频谱图进行分析得出相关结论并对接下来的某炼化公司的甲胺泵管线振动信号分析作充分的准备31 振动测试试验振动测试的试验台如图3-1由两根支架支承一根横梁电机和速度传感器装在横梁上位移传感器用磁性表座支承放在横梁下面可以通过振动信号的测试和分析测得系统的固有频率更换不同的横梁整个系统的固有频率发生改变通过此实验可以为下章的管道的振动固有频率奠定基础图3-1振动试验台com 测试系统com1 测试系统结构框图本次测试系统的结构框图主要由数据采集数据转换和信号分析处理三个部分组成如图3-2所示试验环节它是将被测对象处于人为的预期状态的专门环节其目的在于充分暴露被测对象的内在联系性以便进行有效的测量测量环节中的测量的输出信号往往需要再次经过转换放大传输并经过数据处理系统进行运算分析等过程之后才送到测量环节的输出环节一一指示器记录仪器中去传感器是将被测对象的量检测出来并转换成电信号的功能器件它的特性对整个测试特性有着直接影响因此传感器在整个测试系统中占有重要位置中间转换器是用来把传感器输出的信号经过放大滤波调制解调转换成一定功率的电信号使之便于显示记录和分析这部分常常根据具体测试对象以及选用的传感器形式及特性而有相应的电路显示记录器是用来把中间转换器输出的信号显示或记录下来供观察测试人员进行数据处理或者以此判断其测试结果数据处理环节它是将通过测试装置得到的结果进行数据分析和处理以便得到测试人员所需的明确的数据和资料图3-2 测试系统结构框图com2测试系统的硬件本实验由微型计算机进行数据采集和分析用CF-300频谱分析仪进行实验监测和实时频谱分析计算机内插PC-6311D模入模出接口卡采用双端输入可以同时采集16个通道的数据具有12位的分辨率满足系统测量精度的要求其主要技术参数为模入部分输入通道数双端16路输入信号范围 -5V5V输入阻抗≥10MΩAD转换分辨率 12位AD转换速度 10μSAD转换非线性误差±1LSBcom3数据采集用TC语言编制实时采集模块或者实时显示采样时为了去掉高频分量在每个点多次采集求其平均并根据需要调节等待时间和平均采集的次数由于每次实验重复采集的点数和采集的信号通道数不同因此每次实验的采样频率是不相同的位移信号采集是采用上海卓意的位移传感器VB-Z980108传感器的供电电压为－15V～15V供电电源ZYW1791输出电压为－5V～5V其频率响应为0-10Khz符合振动测试的要求涡流传感器产生与被测物理量位移对应的电信号模拟量由于在此次测得到即从传感器出来的是模拟信号必须进行数据的转换把连续时间信号转换为离散数字信号的过程称为模-数AD转换过程反之则称为数-模DA转换过程这些都通过PC-6315D完成数据采样的过程如图3-3所示图3-2 采样过程原理图由于管道振动的频率较低对管道测试通常采用速度传感器本文也用速度传感器对系统的固有频率进行测试com4信号采集程序AD转换过程及数据的量化float samplefloat sample_valueint hlh inportb BASE1 读AD板的高位while h 128 判断AD转换是否结束第8位为1表示正在转换中。
管道振动原因分析及处理
管道振动原因分析及处理作者：高文琦来源：《中国科技博览》2019年第03期[摘要]在建筑工程中，管道是重要的组成部分。
热电厂中由于考虑热膨胀补偿，管线弯道比较多，同时还要考虑节约用地、减少管道散热，布置起来就对空间要求比较高。
管道振动会导致管道系统及其附件产生裂纹、损坏及功能失效，为保证安全经济生产，防止管道振动开裂，分析管道振动就成为一项必要内容。
[关键词]热电厂管道振动中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0297-01一、工程概况及振动现象本工程为满足化工厂生产用蒸汽，采用热电联产方式，建设3×460t/h煤粉锅炉，配2×100MW高温高压抽汽机组，同步建设100%烟气脱硫、脱硝设施。
同时更新热电厂原3号B6-8.83/3.7机组。
本工程参照对应机组最大抽汽量，共选用2台进口减温减压装置。
中压减温减压装置1台，参数为P1/P2=9.81/3.7 MPa，t1/t2=540/430℃ G=160 t/h。
低压侧管道材质为15CrMo。
低压减温减压装置1台，参数为P1/P2=9.81/1.2 MPa，t1/t2=540/271℃，G=200t/h，设计管径为Φ530×11，低压侧管道材质为20号钢，作为热源备用，设备均选用进口成套产品。
减温减压器入口位于标高15m的除氧间，出口管道布置在4.5m层。
除氧间纵、横向均采用现浇钢筋混凝土框架结构，矩形截面柱，B列柱断面为600×1200mm；C列柱断面为700×1500mm，各层楼面及屋面采用现浇钢筋混凝土板，细石混凝土压光。
横向框架各层楼面梁断面分别为：4.500m层：450×1000mm；9.000m层：500×1200mm；15.000m层：500×1500mm在调试过程中发现低压减温减压装置管道出现明显振动，送汽流量70t/h时，双幅振动值为129µm，送汽流量170t/h时，振动幅度可达190µm。
压力管道振动问题分析
压力管道振动问题分析摘要：在工业生产中，使用的压力管道受自身和外部环境等影响，会使管线引起振动，管线如果长期受到振动的影响在应力集中的部位，就会产生疲劳感，从而使管线发生断裂，就会引起较为严重的安全事故，从而引起介质外泄，所以在生产中要尽量减少管道振动，以免造成不必要的安全事故发生。
关键词：压力管道；振动原因；对策分析1 压力管道的振动原因分析压力管道主要承受的压力来自内部结构和外部环境，所以产生的振源又不可能只有一种，相关人员在对振动故障进行分析时，还要从系统本身以及外部环境两个角度入手进行分析，使预防对策能全面一些。
系统本身振动原因主要有两方面：一方面是一些机械设备运行本身就会产生振动，这些振动会使周围相连接的管道以及地面都随之产生振动，机器设备距离管道越近，压力管道振动程度就越大，产生变形的机率就越大。
另一方面管道内部液体在流动过程中，会因为外界作用或机械设备运行影响，而发生速度不均，甚至液体碰撞管道内壁的现象，这些不稳定液体作用在管道上，管道不会保持镇定。
系统外部环境振动源主要是地理环境或气候环境的急剧变化带来的轻微振动或激烈振动。
比如天降大雨或大雪时，雨水和雪直接作用在管道上，给管道造成一定的压力，尤其是没有熔化的雪，这些压力是持续不规律作用在管道上的，所以在此期间发生的管道振动频率也是不一样的。
在地震发生时，压力管道会随着地面振动一起振动，并且地面震动产生的压力会直接影响到压力管道的稳定性，管道会直接断裂。
外界环境带来的压力管道振动在管道使用期间发生的频率还是比较小的，所以本文将研究重点放在系统内部带来的振动原因。
1.1 气柱固有频率当管道系统内部不同管长的气柱固有频率保持一致时，同频压力管道就会出现振动现象，振幅和振动程度会根据固有频率大小，做出相关反应。
所以在对气柱固有频率该原因进行分析时，除了要分析气柱固有频率产生过程外，还要对气柱固有频率进行计算。
在管道内部，所谓的气柱并不是指封闭空间中的气体，而是指当管道内部的液体和管道内壁之间不再有空隙后，这些液体可以充当成弹性气柱。
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化工压力管道振动诊断及处理措施
【摘要】本文从气流脉动与共振现象两个方面分析了化工装置中管道振动机理，分析管道振动的原因及解决方式；并以笔者参与的化工项目在开车后出现的局部管道的振动问题为例进行分析，提出消除振动的有效措施。
【关键词】化工装置管道振动减振措施
压力管道是化工装置中不可缺少的部分，压力管道的安全问题也日益突出，如管道应力问题。
管道应力直接关系到管道自身和与其相连的机器、设备、土建结构的安全，由于管道材料本身特有的物理属性，反应条件及环境带来的物理及化学上的影响，严重时甚至会对正常的工作生产造成巨大的经济损失。
其中管道振动现象是在管道应力分析中是一个比较突出的问题。
1 基本情况
2 管道振动原因分析
根据管道振动理论，管道、支架和相连设备构成了一个结构系统，在有激振力的情况下，这个系统就会产生振动。
振动对压力管道是一种交变动载荷，其危害程度取决于激振力的大小和管道自身的抗振性能。
主要影响因素如下：
（1）风荷载引起的管道振动；
（2）地震荷载引起的管道振动；
（3）两相流引起的管道振动；
（4）水锤引起的管道振动；
（5）喘振引起的管道振动；
（6）机械振动引起的管道振动；
（7）往复压缩机和往复泵引起的管道振动。
本装置由于采用的为离心泵，所以由容积式泵或者压缩机产生的振动不予考虑。
经过了解泵在开车后运转良好，泵本身未发生自身振动，因此，由机器引起的振动也可以排除。
笔者在现场观察时也未听到明显的水击声，所以水锤也基本排除；喘振多发于低速低流量，所以也予以排除。
2.1 从外在荷载影响着手
表1为用caesar静态模拟后振动段管道的几个支架所受的力及热位移。
表中的数据已经考虑了风及地震荷载，由于风及地震荷载引起的振动一般表现为很强的随机性，而现场为持续振动。
同时根据caesar模拟后的数据进行对一次应力校核，由风荷载产生的振动对此段管道的影响应该是有限的，但不排除其产生的影响。
2.2 从考虑管道物料的脉动，流速及共振着手
管道内的物料温度呈泡点状态，换热器到离心泵出口有13m高差。
泵的变频使得流速加快，使得物料流产生波动。
而当中的管道较长，溶液流速高，阻力较大，呈湍流态。
当其流经数个弯头及阀门和管件时产生的压降，部分物料极容易由于压降而汽化，且当其通过阀门等节流部位时将不可避免会产生“空穴”现象，进而也造成压力波动，产生两相流现象。
管路内的气体称为气柱，它具有一定的质量和弹性，可以压缩和
膨胀。
气柱本身具有的频率称为气柱固有频率。
在工程上常把（0.8～1.2）f的频率范围作为共振区。
当气柱固有频率落在激发频率的共振区内时，发生气柱共振，产生较大压力脉动。
管系机械固有频率落在激发频率的共振区或气柱固有频率的共振区时，发生结构共振。
通过caesar软件模拟计算，换算成频率后发现刚好在共振区（见表2），改变流量就有可能改变激发频率，进而避开共振区而使振动减小基于这一观点，后来开车测试流量降回设计值时振动果然减弱了。
虽然只是测试性质的，但考虑将来的扩产等因素，这并不能从根本上解决振动问题。
彻底解决管道振动的途径可采取：改变激发频率或管道的固在频率从现场工艺条件来看，改变激发频率较困难，但改变管道的固有频率则是可能的。
改变管道的固有频率；根据振动理论。
复杂管系的运动微分方程为：
[m]{x}+[c]{x}+[k]{x}={f}
式中，[m]为总质量矩阵，[c]为阻尼矩阵，[k]为总刚度矩阵，{f}为干扰力向量，{x}为位移向量，{x}为速度向量，{x}为加速度向量。
由式中可看出，要改变管道系统的振动特性，在{f}不变的前提下只能改变其中的[k]、[m]和[c]，但改变[m]和[c]都较困难，只有改变[k]容易实现，通过增加系统的刚度矩阵[k]，如增设支承、调整支承位置或改变支承性质。
通过改变管道支承性质，缩短支承
点距离使管道固有频率提高；变弹性支承为刚性支承管，均会使固有频率加大，以达到消振的目的。
因管道较复杂，欲使管道系统脱离某阶共振区虽然可以做到，但状态不稳。
从振幅的计算结果看，基频共振振幅最大，高阶共振的振幅较小，所以避开低频共振才是解决问题的关键。
目前的做法有：调整管道的走向、支承位置、支承结构及管道结构尺寸等，将系统的固有频率调高到激振力主频率的2.8～3.0倍以上。
对管道的走向和结构尺寸，由于现场条件和工艺条件的限制无法改变，同时考虑可能存在的两相流因素，则通过改变约束条件来改变系统的固有频率是最为经济和合理的。
故此，在128节点增加四个方向的限位管架，把136的弹簧支架改为刚性支撑，再用软件模拟计算管系受力情况，及固有频率和振型。
改动后见图2。
图2 改造后模型
3 结语
经增加及改变管道支撑等实际操作后，管道振动状况已经明显好转，由于物料饱和态为工艺需要，无法改变，所以管系尚有轻微颤动，但振幅已经明显降低，管道振动的改变方案是基本成功的。
参考文献
[1] 唐永进.压力管道应力分析[m].中国石化出版社，2003.11
[2] 中国石化集团上海工程有限公司[m].工艺设计手册.2003年第三版化学工业出版社，2003，7。