CN105570545A

CN105570545A - 工业管道动力吸振器

Info

Publication number: CN105570545A
Application number: CN201610036912.3A
Authority: CN
Inventors: 梁伟; 仇经纬; 袁琦; 张来斌; 张萌; 雷婷; 林扬
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: CN105570545B

Abstract

本发明提供一种工业管道动力吸振器，其包括：两支架，两所述支架能对称卡合于管道外壁，且两所述支架之间能对接固定；两质量块，两所述质量块分别能拆卸地装设于两所述支架上。当管道发生振动时，同时会带动本发明的工业管道动力吸振器振动，其振动产生的惯性力又反作用到管道上，从而达到有效抑制管道振动的效果。安装时，根据管道的振动特性，选用合适的质量块，通过调节质量块的重量以达到管道的最优减振效果，达到管道的减振目的。

Description

工业管道动力吸振器

技术领域

本发明属于工业管道减振领域，尤其是一种工业管道动力吸振器。

背景技术

往复式压缩机组在工作条件下会引发机组管路系统的振动，不同的管路振动特性存在一定的差异。管路系统振动异常会严重威胁到安全生产，如：管路连接部件松动，管路结构及其附件产生疲劳破坏，严重时导致管路破裂泄漏；管路振动可引起与管路连接的计量仪表发生振动，损坏仪表的正常功能。

近年来不断有由管路系统振动引发的异常停机事件。2012年，某机组注油无缝钢管在高频小幅振动下发生断裂，被迫停机检修；同年，某储气库往复式压缩机组管路由于常年振动较大导致部分构件产生严重压痕；2013年，某储气库压缩机三级出口管路由于常年较大振动，引起连接支管弯头处发生断裂，现场非计划停机一个月。

管道的振动问题虽然难以避免，但可以通过许多措施减小振动，从而降低由管道异常振动带来的危害。管道中的振动来源于动力机械的运行、阀门的开闭以及管道中流体的流动等方面。因此，在此前的研究中可以通过降低流体流速、选择合适的动力机械、增加缓冲装置等措施减小振动。

除在结构设计方面的改良外，还可通过在管道上设计和布置动力吸振器的方式，解决生产过程中遇到的问题。动力吸振器分为主动式吸振器和被动式吸振器两种。主动式吸振器又可分为全主动式和半主动式，但由于其存在结构复杂、制造成本高、需要外界能源保障等不利因素，造成主动式吸振器应用的局限性。被动式吸振器结构简单，相关理论经历了无阻尼模型、有阻尼模型和三要素模型等阶段的发展，设计可靠性高，但吸振频带较主动式吸振器窄，大多只能针对某一特定频率的振动进行减振。而近年来，通过材料比选和结构改良，可通过增加吸振阻尼特性扩大被动式动力吸振器的吸振频率范围，由此为被动式吸振器的应用范围拓展了空间。

例如某现有动力吸振器，其结构上采用螺栓固定，并连接安装在管道上。弹簧片开槽，通过调整质量块在弹簧片上的位置来达到调频的目的。由于调频动力吸振器要在动载荷环境下工作，所以弹簧片采用了弹性较好而且屈服强度较高的弹簧钢65Mn，其厚度在1.5mm，整体形状是扁平的长方体。周向则通过4个相互成直角的弹簧片固定4个质量块。质量块由螺栓固定在弹簧片沟槽内，并可在沟槽内移动。该吸振器在工作过程中，弹簧片上的质量块由于管道的不断振动会在弹簧片上的沟槽中滑动。质量块与弹簧片的联结方式为螺栓连接，螺栓过紧会造成质量块无法滑动，无法实现减振；螺栓过松会造成质量块滑动过于自由，减振效果变差。而且质量块的滑动会不断对弹簧片进行磨损，造成弹簧片的磨损，随着使用时间的变长，弹簧片的磨损达到一定程度会造成失效，最终导致吸振器的失效。弹簧片吸振由其结构决定的，同样由于弹簧片自身结构决定了该吸振器的吸振频率范围相对较窄。

另一种现有动力吸振器由附加质量环、钢丝绳、固定环、连接螺栓和螺钉组成，附加质量环是由主环和调节环组成，调节环套设于主环内部，该附加质量环可以沿任意方向自由振动，其中，调节环是用于质量微调，固定环紧套在管道外壁上，固定环和附加质量环上面相对应位置均分布六个圆形孔，钢丝绳插入圆形孔中，其两端通过螺钉分别与固定环和附加质量环连接。固定环和附加质量环都设计成两个半圆环对接的形式，利用螺栓连接。钢丝绳作为主要的吸振元件，其结构特点决定了该吸振器吸振频率比较窄的缺点。当吸振器面临管道径向振动时，附加质量环会随管道晃动，撞击管道，并造成钢丝绳的巨大磨损。当吸振器不工作时，附加质量环也会对钢丝绳产生较大的压迫，加速钢丝绳的疲劳，对吸振效果产生较大的影响。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种工业管道动力吸振器，通过在两支架上分别装设质量块，并根据管道的振动特点通过选用不同重量的质量块，来实现拓宽吸振频率的目的。

为此，本发明提出一种工业管道动力吸振器，其包括：

两支架，两所述支架能对称卡合于管道外壁，且两所述支架之间能对接固定；

两质量块，两所述质量块分别能拆卸地装设于两所述支架上。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，两所述支架之间通过螺栓对接相连。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，两所述支架在远离所述管道的一侧各形成一安装座，所述质量块能拆卸地装设于所述安装座上。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，所述安装座具有两上下对称的安装臂，所述质量块能拆卸地装设于两所述安装臂之间。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，所述安装座的两所述安装臂上均开设有安装孔，两所述安装孔内均容置有一橡胶垫；所述质量块夹设于两所述橡胶垫之间。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，所述安装孔的内径朝所述质量块的方向渐缩。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，所述橡胶垫与所述质量块之间通过螺栓连接。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，两所述支架靠近所述管道的一侧各形成一半圆形管卡，两所述支架通过两所述管卡能配合地卡合于所述管道外壁，两所述管卡之间能对接固定。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，所述安装座与所述管卡之间设有至少一肋板。

如上述的工业管道动力吸振器，其中，两所述管卡之间通过螺栓连接。

本发明提供的工业管道动力吸振器的特点及优点为：

当管道发生振动时，同时会带动本发明的工业管道动力吸振器振动，其振动产生的惯性力又反作用到管道上，从而达到有效抑制管道振动的效果。安装时，根据管道的振动特性，选用合适的质量块，通过调节质量块的重量以达到管道的最优减振效果，达到管道的减振目的。本发明的工业管道动力吸振器，能有效利用管道系统中复杂和狭小的空间，改善管道系统中薄弱位置的振动情况，可保证管道系统及其连接设备和部件的安全，不仅能够有效减小管道的异常振动，而且能根据管道的振动特点，通过更换不同的质量块以实现不同管道的减振，拓宽了管道吸振频率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明支架的立体结构示意图。

附图符号说明：

1支架

11安装座

111安装臂

112安装孔

12管卡

2质量块

3橡胶垫

4肋板

5螺栓

L长度

H高度

W宽度

A角度

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式：

如图1所示，本发明提出的工业管道动力吸振器包括：两支架1，两支架1能对称卡合于管道外壁(图中未示管道)，且两支架1之间能对接固定；两质量块2，两质量块2分别能拆卸地装设于两支架1上。在一个具体的实施例中，支架1的尺寸可为：长度L为160mm，高度H为148mm，宽度W为93mm，制成支架1的材料可选用钢，例如选用45号钢；质量块2可根据实际需要进行更换，即可选用具有合适重量及尺寸的质量块2。通过对本发明的工业管道动力吸振器进行有限元仿真分析可以看出，实际管道振动最大位置在安全阀顶端部分，而在管道上安装本发明的工业管道动力吸振器后，管道振型对应的最大振动位置转移到了质量块2上，除振动最大位置的转移以外，管道整体的振动位移也有所降低。通过现场验证，本发明工业管道动力吸振器安装位置处的管道振动位移可降低30％以上；另外，与该处管道连接位置的振动位移，也有不同程度的降低：吸振器旁的阀门振动位移降低了35.8％，吸振器另一侧管道振动位移降低了25.7％。对照“ISO10806往复压缩机振动标准”可以得到，本发明使管道薄弱位置的振动降低了1-2个烈度，显著提高了管道及其连接部件的安全性。当管道发生振动时，同时会带动本发明的工业管道动力吸振器振动，其振动产生的惯性力又反作用到管道上，从而达到有效抑制管道振动的效果。安装时，根据管道的振动特性，选用合适的质量块2，通过调节质量块2的重量以达到管道的最优减振效果，达到管道的减振目的。本发明的工业管道动力吸振器，能有效利用管道系统中复杂和狭小的空间，改善管道系统中薄弱位置的振动情况，可保证管道系统及其连接设备和部件的安全，不仅能够有效减小管道的异常振动，而且能根据管道的振动特点，通过更换不同的质量块以实现不同管道的减振，拓宽了管道吸振频率。

其中，两支架1之间通过螺栓对接相连。本发明对此连接方式不做限定。

如图1、图3所示，两支架1在远离管道的一侧各形成一安装座11，质量块2能拆卸地装设于安装座11上。

进一步地，安装座11具有两上下对称的安装臂111，质量块2能拆卸地装设于两安装臂111之间。例如，质量块2的两端可分别通过螺栓连接在两安装臂111上。

更进一步地，安装座11的两安装臂111上均开设有安装孔112，两安装孔112内均容置有一橡胶垫3；质量块2夹设于两橡胶垫3之间。橡胶垫3的材质为弹性橡胶，橡胶材料密度为950kg/m³，弹性模量为7.8MPa，主泊松比0.495，阻尼比0.05。在实际应用中，针对不同的管道振动特性，可通过更换不同的橡胶垫3，实现管道的有效减振。

如图2，安装孔112的内径朝质量块2的方向渐缩。具体地，缩径角度A可设置为20度，此时，橡胶垫3的外壁面也相应设计为能与安装孔112内壁面相配合的缩径结构。安装孔112及橡胶垫3的缩径结构设计，能使橡胶垫3更稳固地容置于安装孔112内。

其中，橡胶垫3与质量块2之间通过螺栓连接。具体地，质量块2和其两端的橡胶垫3中心均开设有螺孔，螺栓5依次拧入橡胶垫3和质量块2上的螺孔，从而将质量块2固定在两橡胶垫3之间。质量块2和橡胶垫3采用螺栓连接的方式，不仅结构简单，且便于橡胶垫3的安装和更换；此外，根据减振管路的振动特性，可通过选用不同厚度的橡胶垫3，或调节橡胶垫3与质量块2之间连接螺栓的松紧程度，以达到管道的减振目的。

在一个可行的实施例中，两支架1靠近管道的一侧各形成一半圆形管卡12，两支架1通过两管卡12能配合地卡合于管道外壁，两管卡12之间能对接固定。管卡12为本发明工业管道动力吸振器中直接与管道接触的部件，用于将吸振器安装在管道上，管卡12与安装座11可通过焊接等方式固定连接。本发明将两管卡12对扣卡合于管道外壁时，可在管道外壁和两管卡12之间夹设一层吸振垫，进一步提高本发明的吸振效果，防止管卡12直接与管道接触，造成管道外壁的磨损。

较佳地，安装座11与管卡12之间设有至少一肋板4。肋板4可选用金属材料制成，肋板4起到强化安装座11和管卡12之间连接强度的作用。肋板4可通过焊接等方式分别与安装座11、管卡12固定连接。

其中，两管卡12之间通过螺栓连接。本发明对此连接方式不做限定。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims

1.一种工业管道动力吸振器，其特征在于，所述工业管道动力吸振器包括：

2.如权利要求1所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，两所述支架之间通过螺栓对接相连。

3.如权利要求1所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，两所述支架在远离所述管道的一侧各形成一安装座，所述质量块能拆卸地装设于所述安装座上。

4.如权利要求3所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，所述安装座具有两上下对称的安装臂，所述质量块能拆卸地装设于两所述安装臂之间。

5.如权利要求4所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，所述安装座的两所述安装臂上均开设有安装孔，两所述安装孔内均容置有一橡胶垫；所述质量块夹设于两所述橡胶垫之间。

6.如权利要求5所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，所述安装孔的内径朝所述质量块的方向渐缩。

7.如权利要求5所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，所述橡胶垫与所述质量块之间通过螺栓连接。

8.如权利要求3所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，两所述支架靠近所述管道的一侧各形成一半圆形管卡，两所述支架通过两所述管卡能配合地卡合于所述管道外壁，两所述管卡之间能对接固定。

9.如权利要求8所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，所述安装座与所述管卡之间设有至少一肋板。

10.如权利要求9所述的工业管道动力吸振器，其特征在于，两所述管卡之间通过螺栓连接。