管道应力幻灯2011.07节.ppt

(3) 自激振动 在前面讨论的各种受迫振动里，我们假定干扰力和振动无关。事实上有许多情况，维持受迫振动的力就是由振动本身产生的，振动停止了，干扰力也就没有了。这种振动称作“自激” 振动。自激振动是强迫振动中的一种。 这种由于系统内部周期性搅乱而产生的振动现象比较复杂（如离心泵、离心压缩机在低流量区发生的喘振，使输出压力周期性的变动）。在管系中往往发生于不稳定工况下，分析比较困难，一般要凭经验来判断。 5.3 往复压缩机、往复泵的管道振动分析的内容 振动分析应包括: (1) 气(液)柱固有频率分析，便其避开激振力的频率; (2) 压力脉动不均匀度分析，采用设置缓冲器或孔板等脉动抑制措施，将压力不均匀度控制在允许范围内; (3) 管系结构固有频率分析及振动分析，包括计算各节点的振幅及动应力。通过设置防振支架，优化管道布置，防止管道振动过大。 5.4 共振现象，在往复式机、泵管道设计中引发共振的因素及避免措施 从应用角度来讲，共振是很重要的。当作用在系统上的激振力（干扰力-机械或音响）频率等于或接近系统的固有频率时，即使不大的力，振动系统的振幅也会急剧增大，这种现象称为共振。若系统的阻尼（外部或内部）很小，则就会诱发产生共振。 在往复机泵管道设计中可能引发共振的因素有: 管道布置出现共振管长;缓冲器和管径设计不当造成流体固有频率与激振频率重叠导致气(液)柱共振; 支承型式设置不当等造成管系机械振动固有频率与激振力频率重叠。 要避免发生共振，应使气(液)柱固有频率、管系的结构固有频率与激振 力频率错开。管道设计时应进行振动分析，合理设置缓冲器，避开共振管 长，合理设置支架。 5.5 气体的压力脉动及压力脉动衡量指标 往复压缩机的活塞在气缸中进行周期性的往复运动，引起吸排气呈间歇性和周期性，管内气体压力不但随位置变化，而且随时间作周期性变化，这种现象称为气体压力脉动。压力脉动的大小通常用压力不均匀度来衡量。压力不均匀度δ的表达式如下: (5.5-1) 式中：Pmax——不均匀压力的最大值(绝压)，MPa; Pmin——不均匀压力的最小值(绝压)，MPa; Po——平均压力(绝压)，Po=(Pmax+Pmin)/2，MPa。 5.6 管道柔性设计和防振设计的关系 管道的柔性设计是保证管道有足够的柔性以吸收由于热胀、冷缩及端点位移产生的变形。防振设计是保证管系有一定的刚度，以避免管道在干扰力作用下发生强烈振动。管道的布置及支架设置在满足柔性设计要求的同时还要满足防振设计的要求。 5.7 往复压缩机和往复泵进出口管道的压力脉动和振动分析标准 往复压缩机进出口管道的压力脉动和振动分析应按API618的要求进行。往复泵进出口管道的压力脉动和振动分析应按API674的要求进行。 6 管道的抗震设计 6.1 为达到抗震的目的，应注意的问题? 为达到抗震的目的，应注意以下问题: (1) 管件、阀门等管道组成件宜采用钢质制品; (2) 管道的补偿器宜采用非填料函式补偿器;在有毒及可燃介质管道中严禁采用填料函式补偿器; (3) 管道与储罐等设备的连接应具有柔性; (4) 管道穿过建、构筑物构件时应加套管，管道与套管之间应填塞软质不可燃材料; (5) 自力跨越道路的拱形管道应有防止倾倒的措施。设防烈度为8度、9度时，不应采用自力跨越道路的拱形管道; (6) 管架上应设有防止管道侧向滑落的措施; (7) 铺设在港口码头、引桥上的管道应有防止管道被水浮起、冲落的措施; (8) 沿立式设备布置的竖直管道和采用吊架吊挂的管道应合理设置导向支架。 6.2 根据《石油化工非埋地管道抗震设计通则》SH/T3039的要求需进行抗震验算的管道 根据《石油化工非埋地管道抗震设计通则》SH/T3039，下表所列管道应进行抗震验算： 管道级别 公称直径/mm 介质温度/℃ 设防烈度 SHA级中毒性程度为 极度危害 80～125 9 125 8、9 SHA级中毒性程度为 非极度危害、SHB、SHC级 ≥200且300 ≥300 9 ≥300 ≥200 ≥500且≥0.8倍设备直径 ≥800 SHE级 ≥300 ≥370 9 注: 管道级别按照《石油化工管道设计器材选用通则》SH3059进行划分