压力管道振动原因分析

音，这种现象就叫液击。液击造成管道内的压力产生很大 变化，突然压力升高可使管子爆裂，突然降压可形成管内 负压可使管子失稳。液击还导致振动、发出噪音、严重影 响管道系统的正常运行
1.2.4 机械固有频率。管系是连续弹性体，存在结构固有频率。
1.2.5管道内流体流速过快，形成湍流引起振动。
2 减少和防止压力管道振动的措施
左图示出了活塞式压缩 机的PV曲线。示出了膨 胀、吸气、压缩、排气 四个阶段的压力变化规 律。造成吸气管和排气 管内气体压力发生波动， 引起振动。压力波动的 大小用压力不均匀度δ表 示：
Pmax Pmin 100% Pm
1.2.3液击振动。
管道内的流体压力迅速上升或下降，并伴有液体的锤击声
压力管道振动原因分析
概述
管道振动是一种常见的现象,严重的振动会加速裂纹扩展,威胁系统的安 全运行。在压力管道设计中,分析、研究各种影响管道振动的因素,掌握其对 管道破坏的规律,采取一些必要的措施,将管道振动控制在一 定的范围内,为 系统安全运行提供保证是十分必要的。
1、压力管道的振动分析
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。管道振动分为两个系统：一个是 来自系统外；另一个是系统自身。
(2)管道弯头应避免急转弯。在压缩机管系中，激振 力主要产生于弯头和异径管的接头处。因此在管道 的安装中应尽量减少使用弯头。另外减小弯头角度 可以增强减振效果。
(3)消减液击。主要方法是缓慢关闭阀门、缩短管道 长度、在管道靠近液击源附近设安全阀和蓄能器等 装置，以释放或吸收液击能量。
源自文库
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(2)降低脉动压力强度。工程中在压缩机管系靠近
汽缸进出口处设缓冲器，使脉动压力不均匀度降 低。另外孔板是气流阻力元件，设孔板是现场管 道消减振动的有效方法之一。同时在管道内安装 声学滤波器等，以控制气流脉动，达到消振的目 的。
3.3合理设计管道系统
(1)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。而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。具体方法包括调 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。工程中由于现场条件和工艺条件 的限制，对管道的走向和结构尺寸无法改变，只有 通过改变约束条件来改变系统的固有频率。

1.2.2．压力的脉动：压力脉动通常用压力不均匀 度δ（delta）这个参数加以描述。如以Pm表示压 力的平均值，δ＝（Pmax－Pmin）/Pm。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。
1.1.3其它非定时的、随机性的激振源
此类非定时的、随机性激振源的干扰会使管 道振动,排除过激的人为因素影响,只要管道固定 牢固,一般也不会引起大面积的或十分激烈的管道 振动。
1.2来自系统自身的振源

1.2.1．气体固有频率：由于气体具有可压缩性， 当压力高时，体积变小，密度变大，当压力低时， 体积增大，密度变小，气柱具有弹性性质。当管 内气柱受到干扰，象金属结构一样会发生自由振 动，其频率称为气柱固有频率。气柱的固有频率 与气柱性质、绝热指数和气体常数有关。当压缩 机运动频率与气柱固有频率，或管道系统的固有 频率相等或相近时，会发生共振。
2.2消减气流振动
(1)调整气柱固有频率，避开气柱共振。气柱固有频 率取决于管系的配管方式、长度、管径、容器容积 的大小和配置位置以及气体的种类和温度等，改变 管道和容器的尺寸以及配置方式，可改变管系的气 柱固有频率。在配管设计时，根据工艺流程的需要 做好配管初步设计后，应计算管系的气柱固有频率， 并通过调整，使它们不与激振频率重合以避免气柱 共振。
(2)改变系统的阻尼矩阵C，如在管道的固定支撑的 部位放置金属弹簧、橡皮或软木等，以达到隔振、 消振的目的。
(3)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；改悬臂管为 两端简支管，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
2.1改变管道的固有频率：根据振动理论，一个机 械系统的多自由度振动方程可用矩阵微分方程式表 示
式中：M质量矩阵； X节点位移矢量；C阻尼矩阵； K刚度矩阵；F为干扰力及激振力矢量。
由上式知，要改变管线系统的振动特性，可考虑：
(1)在管道系统上加装平衡块，改变质量矩阵M，以 改变系统固有频率，避免共振发生。
1.1来自系统外的振源

1.1.1地震：地震对管道的安全运行有很大的 影响,损坏的程度有多种因素,如震级、地质、管 道材料、管道敷设方向与地震波方向的相对关系、 连接结构形式等。
1.1.2风力干扰
风力干扰会使管道振动,大都是非定时的、 随机性的激振源,只要管道固定牢固,一般不会引 起大面积的或十分激烈的管道振动。