壓力鋁管管道振源分析

 使用的壓力鋁管管道受自身和外部環(huán)境等影響，工業(yè)生產(chǎn)中。會(huì)使管線引起振動(dòng)，管線如果長期受到振動(dòng)的影響在應(yīng)力集中的部位，就會(huì)產(chǎn)生疲勞感，從而使管線發(fā)生斷裂，就會(huì)引起較為嚴(yán)重的安全事故，從而引起介質(zhì)外泄，所以在生產(chǎn)中要盡量減少鋁管管道振動(dòng)，以免造成不必要的安全事故發(fā)生。1壓力鋁管管道振源分析壓力鋁管管道的鋁管管道、支架和相連設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，有激振力的情況下，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。壓力鋁管管道的振源大致分為兩大類：來自系統(tǒng)自身和系統(tǒng)外部。①來自系統(tǒng)自身的主要有與鋁管管道相連接的機(jī)器的振動(dòng)和管內(nèi)流體不穩(wěn)定流動(dòng)引起的振動(dòng)；②來自系統(tǒng)外的有地震及風(fēng)等。振動(dòng)對(duì)壓力鋁管管道是一種交變動(dòng)載荷，其危害程度取決于激振力的大小和鋁管管道自身的抗振性能。主要影響因素如下：①氣柱固有頻率。鋁管管道內(nèi)充滿的流體是一個(gè)具有彈性的氣柱，每當(dāng)壓縮機(jī)或者泵的汽缸從鋁管管道吸氣或排氣時(shí)，鋁管管內(nèi)氣柱便受到干擾而呈現(xiàn)振動(dòng)。②機(jī)械固有頻率。管系是連續(xù)彈性體，存在結(jié)構(gòu)固有頻率，如果機(jī)器激振頻率與管系結(jié)構(gòu)固有頻率相等時(shí)，也會(huì)共振使管系的振動(dòng)加劇。

 管流脈動(dòng)引起的振動(dòng)。鋁管管道流體在壓縮機(jī)或泵的作用下處于脈動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)流經(jīng)彎管頭、異徑管、三通、閥門等鋁管管道元件時(shí)，對(duì)鋁管管道的作用力也不斷變化，鋁管產(chǎn)生一定的隨時(shí)間而變化的激振力，產(chǎn)生振動(dòng)。④兩相流引起的振動(dòng)。鋁管管道系中多以氣態(tài)和液體的兩相流為主，應(yīng)為氣體的可壓縮性比液體大，當(dāng)在鋁管管道中兩相流形成有較大氣泡的流型時(shí)，不同的區(qū)域氣泡受壓縮不同，從而使鋁管管道發(fā)生振動(dòng)。⑤液擊振動(dòng)。鋁管管道中閥門突然關(guān)閉或打開，流體速度突然改變，對(duì)管系產(chǎn)生很大的沖擊力，產(chǎn)生振動(dòng)。液擊是鋁管管道系統(tǒng)中很重要一種振動(dòng)源，有時(shí)會(huì)造成鋁管管道內(nèi)壓力的變化很大，嚴(yán)重時(shí)可使管子爆裂。⑥鋁管管道內(nèi)流體流速過快，因流體邊界層分離而形成湍流引起鋁管管道振動(dòng)。⑦來自系統(tǒng)外部的地震和風(fēng)對(duì)鋁管管道產(chǎn)生威脅，一旦發(fā)生強(qiáng)烈地震對(duì)埋地鋁管管道就會(huì)有破環(huán)的危險(xiǎn)，架空管線雖然不直接受地震影響，但鋁管管道支承點(diǎn)大都基于地面，發(fā)生地震時(shí)支承架損壞，鋁管管道亦隨之崩塌，進(jìn)而造成破環(huán)。風(fēng)的影響是不定時(shí)的只要鋁管管道固定牢固，雖然會(huì)因?yàn)楦蓴_使鋁管管道振動(dòng)，但影響不是很大。2鋁管管道振動(dòng)的測(cè)量對(duì)于一個(gè)存在振動(dòng)的管系，要減輕或消除振動(dòng)，就必須全面掌握各有關(guān)參數(shù)，采取適當(dāng)?shù)南翊胧?。①鋁管管道結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量：振動(dòng)測(cè)量就是測(cè)量振動(dòng)的位移，測(cè)量裝置由傳感器、放大器和記錄儀三部分組成。傳感器為速度傳感器，所輸出的電壓與被測(cè)的振動(dòng)速度成正比，所得信號(hào)要經(jīng)過一次一次積分變?yōu)槲灰朴嵦?hào)，經(jīng)放大器放大后到記錄儀。如圖1所示）②鋁管管道壓力脈動(dòng)測(cè)量：鋁管管道內(nèi)氣流壓力脈動(dòng)測(cè)量裝置最基本的部分是傳感器、放大器和記錄儀。傳感器的作用是把壓力變化的訊號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏孔兓挠嵦?hào)，放大器則準(zhǔn)確地線性放大由傳感器得到電訊號(hào)，并推動(dòng)記錄儀記錄壓力脈動(dòng)曲線。如圖2所示）③鋁管管道系統(tǒng)固有頻率測(cè)量：一般采用敲擊法對(duì)管系激振，對(duì)鋁管管道的一點(diǎn)或幾點(diǎn)進(jìn)行敲擊記錄衰減振動(dòng)信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速分析得出各階固有頻率，此方法十分簡潔常用。3壓力鋁管管道振動(dòng)減小、消除的措施 3.1改變鋁管管道的固有頻率根據(jù)振動(dòng)理論：一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的多自由度振動(dòng)方程可用矩陣微分方程式表示：MX+CX+KX=F式中：M為質(zhì)量矩陣，X為節(jié)點(diǎn)位移矢量，C為阻尼矩陣，K剛度矩陣，F(xiàn)為干擾力及激振力矢量。由上式可知，要改變管線系統(tǒng)的振動(dòng)特性，可從以下幾點(diǎn)考慮：①在鋁管管道系統(tǒng)上加裝平衡塊，改變質(zhì)量矩陣，以改變系統(tǒng)固有頻率避免鋁管管道共振發(fā)生。