输液管道振动分析.pdf

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工芝/工装/目/断//维/改『 SOLUTION
输液管道振动分析
徐城杰,蒋韦锋,李茂云
(深圳中广核工程设计有限公司核岛所,广东深圳518172)
摘要:针对输液工程中经常出现的管道振动问题,深入总结并分析了引起输液管道振动的原因及解决方案、工程中可
接受的振动范围。针对振动问题具体原因难以判断的现状,提出了振动问题分析的方法和流程。
关键词管道;振动;原因分析
中图分类号:TU312
文献标志码:B
文章编号:1002-2333(2014)09-0209-02
Vibration Analysis of Liquid-conveying Pipe
XU Chengiie, JIANG Weifeng, LI Maoyun
( CNPDC NID, Shenzhen of Guangdong Pro. 518172, China)
Abstract: Aiming at the problem of Liquid-conveying Pipe vibration, the causes and the solution of pipeline vibration
was systematically summarized and analyzed. And then allowable piping response for vibration was also summarized
vibration analysis methods and processes were proposed to easily find specific reasons for vibration problem
Key words: pipe; vibration; reason analysis
引言
因为管道系统组成
管道相连的机械设备振动或者管道内流体压力的脉的复杂性,引起管道振
动可以引起管道的瞬态或稳态振动。当振动超过一定限动的激励力也很多,一
度的时候,可能使管道支吊架松动、螺纹松动、法兰连接般是由与管道相连的机
失效、管线摩擦受损、设备移位、焊鏠拉裂等;而管道系械设备(泵等)或管道元
统长时间的振动易引发管道疲劳受损、进面可能会导致件(阅门、仪表等)振动し图2压力动而引起的振动
管道开裂、管内流体泄漏及管道断裂
引起的;管内部介质不
本文在总结振动原因及减小振动的方法的基础上,稳定流动引起的;外界
控制阀
梳理出面对管线振动问题时的解决思路,以期迅速找振(如风、地震等)的激振
动的原因并提出解决方案。
力使管道振动等。其中?
1引起管道振动原因及相应特点
管道内部介质流动引起
管道振动是机械振动管道振动是主要诱因。图3流体流过阀门时汽化
激励力
响应
管道系统
的一种,是管道与相连的管道内部介质流动引起的振动又有多种情况(图2~-图
设备、部件以及支承架构3),例如流体通过泵等产生的压力脉动、管道中的液体夹
图1管道振动的筒化模型」成的系统,在激振力下随带气体或管道某些部位聚集气体引起气柱的振动、流体
时间而变化引起的问题。如果把激振力看成激发信号,管在流动过程中不稳定的汽化引起汽蚀振动、当阀门不为
道的振动看成是对激发信号的响应,可用图1表示管道100%时流体经过阀门形成的漩涡导致阀门振动从而引
受迫振动的简化模型。
起管道振动、湍流引起振动、阀门突然启闭引起的高速流
.1管道振动激振力
瞬变冲击2。另外,当振动频率接近或等于管道的自振
厚度由原来的10mm改为05mm,膜片片数相应增加。
3)复查膜片联接后静态变形量,各方面符合图纸安
3安装
装技术要求后进行总装。
1)安装前应首先检查汽轮机转子和主油泵两轴是否4实施效果
同心,两轴表面如有高点和碰伤进行修复,联轴器法兰端
经改造后,各项振动指标符合设备要求,检查膜片无
面内孔清理干净。
磨损或断裂现象,综合性能良好,确保了机组的稳定运
2)为了便于安装,安装后保证汽轮机转子和主油泵行。该项目的实施,满足了生产要求,降低了停机故障率,
传动轴轴头不能凸出联轴器端面,以平齐为准,检测联轴达到了预期的目标。
(编辑黄获
器端面间的距离,沿联轴器法兰两端两内侧测出3~4点
的读数取平均值,对接法兰两端面总间隙平均值大于两作者筒介:朱小波(1980-),男,工程师,主要从事治金设各的没计制
造与检修维护等技术工作。
膜片厚度之和;两者误差控制在0-0.4mm范围之内。
收稿日期:2014-05-24
机械工程师2014年第9期1209
解決盲亲
SOLUTION工芝/工装/目/断//维修/改
颍率时,将会引起共振。
4管道振动问题解决的思路
1.2管道自身的抗振性能
管道振动问题解决的难点是:针对具体的振动问题,
如果激励力一定,管道振动的程度与管道系统的抗引起振动的原因可能有多种,这些原因又隐藏在振动现
振性能有关。如果管道系统的阻尼大、抗振性能强,振动象的背后,很难准确判断,特别是某一振动现象是由多种
的现象就不明显。当然,如果仅仅考虑振动问题,对于所原因引起的时候。迅速判断出振动的具体原因是解决振
有的激振力,通过对管道系统增加约東,都会把振动限制动问题的关键。结合多次发生的管道振动问题,列清单排
在一定范围。但是,对管道系统来说,增加约東受到管道除法是有效的方法。
应力特别是热应力的限制,并不能随心所欲地增加。
1)管道共振的判断。对于管道振动问题,通过现场测
2振动是否可以接受的判定标准
量可以得到振动的速度和频率。用 ANSYS等有限元分析
管道振动是一种无法避免的现象,任何管道都会存软件进行模态分析,计算出管道系统的固有频率。若两者
在,只是有的振幅或频率太小,不能明显感觉到。对能够观频率相同或接近,说明管道系统发生了共振,需要通过增
察到的振动,有的也不会影响到管道系统的安全,因此在设支架等改变管道的固有频率。
解决管道振动问题时,需要判断振动问题是否可以接受。
2)设备引起振动的判断。首先仔细分析管道的具体
关于管道振动的要求在 ASME BPVC ILLB31.1都有定性情况,例如连接的设备是否有明显振动,如果设备没有明
的描述性要求。对于核电站的管道,美国的法规 USNRC显的振动,则可以排除设备引起振动的原因。否则,需比
Regulatory Guide1.68和 NUREG-0800有专门的要求,另较设备振动的频率与管道的振动频率,如果两者频率相
外 ASME OM-SG-2003在法规的基础做了专门的规定。同或接近,说明管道振动是由设备机械振动而引起的。
3小管道振动问题的方法
3)泵出口压力脉动引起振动的判断。泵出口的压力
振动对于管道系统来说是一种交变动载荷,危害的是一直波动的,并与泵的转速、叶片数量有关。如果管道
程度取决于引起振动激振力大小和管道自身的抗振性振动是由于压力脉动引起的,振动频率与泵的转速应该
能。因此,为了减少管道振动可以从这两方面来考虑。激有如下关系:
F=nx/60
振力是管道振动的根本原因,消减激振力是管道减振的
F为脉动频率,X为泵的转速,n为整数1、2、3等。
首要任务。有时受实际情况限制,振源往往不能根除,振
4)汽蚀引起的振动判断。管道的前后压差较大时,往
动难以避免。此时需