风诱导塔设备共振分析和处理.pdf

第 10期 ．．49．． 风诱导塔设备共振分析及处理 秦维彦 (神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古 包头 014010) [摘 要]本文结合工程 实例，对风诱导塔振动现象的原因进行了分析，提出了加装螺旋形翅片式扰流装置的防振措施，该 改造方案施工周期短、经济可靠，在最短时间内解决了塔振动大的隐患，为企业创造 了可观的效益。 [关键词]塔式容器；风诱导塔振动；卡门涡街效应；翅片式扰流器 近几十年来 ，塔振动事故时有发生 。我公司 的生产装置位于 内蒙古包头市九原区，装置现场 的T1／T2塔每逢刮风时，在与风垂直的方向上，塔 瀛黼 辩 一 固 ／ 身便剧烈地发生振动，根据塔振动时拍摄的录像 [ 计算，塔顶振幅为0．3～0．6rn，最大时达0．8m，并 伴有很大的响声，振动导致塔顶气相线上法兰泄 漏，塔底裙座地脚螺栓松动等 问题 。由于各个塔 的固有频率不同，振动时受到风力影响的程度也 图1 卡门涡街现象示意图 不 同，振动不仅无法维持装置的正常运行 ，还造 成塔体应力过大 ，产生疲劳裂纹 ，甚至导致设备 风作用下的塔器 ，漩涡形成的情况也不同。当风 破坏、人员伤亡、装置停车等事故。本文简述 了 以一定的速度扰流圆柱形的塔设备时，在150Re 振动现象的发生过程、原因分析及处理措施。 30O范围内为过渡阶段，漩涡脱落不规则，且 l风诱导塔振动现象 振动力很小，一般不予考虑 ；在300Re3×10 范 围内时，就会形成卡 门涡街 。在3×105Re 塔设备在风力作用 的一定条件下，在塔体 3．5×106范围内卡门涡街消失 ，在Re3．5×10。 背风面两侧会形成漩涡，然后脱离并形成漩涡尾 时，卡 门涡街重新 出现 。 流 ，从而使塔器剧烈振动 ，这一现象是冯 ·卡 门首 先发现和研究的，故称为卡 门涡街效应 。产生旋 2风诱导塔振动分析 涡的原因是，风受阻后动能和压能相互转换，且 2．1塔式容器发生振动的条件 压强沿塔器周 向及边界层的厚度方 向发生变化 ， 由上述可知，风诱导塔设备共振必须具备两 边界层外部风的较大压强作用迫使边界层 内部压 个条件 ：(1)存在卡门涡街现象；(2)风诱导振动频 强较小的质点向相反方 向流动 ，从而使边界层增 率等于塔器振动的固有频率。 厚，形成旋涡，然后从塔器表面脱离，旋涡随着 由条件f1)可推 出T2塔是否存在卡 门涡街现 流速增大被拉长后消失 。当一侧旋涡长大脱离 象；由条件(2可推出在多大高径LL(H／D)范围内是 时，另一侧 的旋涡正在形成并长大 ，这样交替形 否考虑风诱导共振现象。现 以T2塔的参数为例， 成两行旋涡尾流 ，形似 “涡街 ”。卡 门涡街 的旋 把T2塔分成若干段代入数值反推校核计算。 涡 以一定的频率产