CN112253851A - 一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置 - Google Patents

Abstract

一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，包括与管道直接接触的橡胶垫，所述橡胶垫在管道外壁面对称设置有一对，位于橡胶垫外侧设置有弧形钢板，所述弧形钢板两侧通过紧固结构压紧固定。本发明通过提高管道弧形面的刚度和阻尼来减小壳壁振动，综合了增加管道壁厚和粘贴阻尼的优点，结构新颖，加工便捷，占用空间少，不用与地面或钢结构固连，直接安装在管道上即可，经试验减振效果显著。

Description

一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置

技术领域

本发明涉及管道壳璧振动控制技术领域，特别涉及一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置。

背景技术

管道振动问题是一个非常复杂的涉及多方面因素的问题，其影响因素很多，其中以流体不稳定流动引起的振动为主。管道振动的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度，振动量如果超过允许范围，将加速材料的疲劳损坏，大大缩短材料的使用寿命，并容易引发管道焊接处的破坏失效；还会损坏管道阀门和管道上的测量小管，导致测量失灵及控制系统误动作；以及造成支吊架的损坏，造成连锁失效反应，导致管道下沉、变形等恶性事故的发生。

把管道振动量控制在允许范围内的方法，这是决定管道设计方案时需要考虑的问题。已有的管道设备出现超过允许范围的振动时，需要根据实际振动特征和现场安装环境，采取有效的可行性减振措施。管道振动形态分为弯曲振动和壳璧振动，管道低阶模态振型通常表现为弯曲变形，高阶模态通常伴随壳璧变形的发生，此时管道振动频率较高，振动能量较大。通过计算分析，在管线关键离散点处增加刚性支撑或阻尼器的方法能够有效抑制管道低频弯曲振动，但对于壳璧振动通常无法奏效。管道壳璧振动与板壳的振动特征相似，可以通过增加管壁厚度的方法提高管道壳璧模态频率，使其避开介质激励，从而降低振动响应，但是该方法需要改变管道本身结构，安装施工困难；也可以借鉴国内外飞机壁板结构粘贴减振阻尼材料的方法，降低壁板的振动响应水平和声辐射水平，该方法减振效果良好，现场方便安装，但是粘贴阻尼材料需要去除管道油漆，影响原有管道的防腐要求，且价格高昂，供货周期长。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，通过提高管道弧形面的刚度和阻尼来减小壳壁振动，综合了增加管道壁厚和粘贴阻尼的优点，结构新颖，加工便捷，占用空间少，不用与地面或钢结构固连，直接安装在管道上即可，经试验减振效果显著。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，包括与管道直接接触的橡胶垫9，所述橡胶垫9在管道外壁面对称设置有一对，位于橡胶垫9外侧设置有弧形钢板10，所述弧形钢板10两侧通过紧固结构压紧固定。

所述紧固结构包括一个U型管卡1，U型管卡1弧形处贴紧弧形钢板10，U型管卡1两条直边通过设置的紧固型钢3进行压紧，两侧的紧固型钢3之间设置有连接槽钢5，两个紧固型钢3和连接槽钢5“工”字型焊接，互相垂直。

所述U型管卡1的两端穿过紧固型钢3的两组同心销孔，U型管卡1端部开有螺纹，与紧固螺母2配合紧固。

所述连接槽钢5上焊接螺纹板6，连接槽钢5的底板与螺纹板6上开同心圆孔，螺纹板的圆孔加工内螺纹，螺栓8穿过连接槽钢5和螺纹板6，通过螺母7进行锁紧，螺栓8与螺纹板6上的螺纹孔配合实现旋转伸缩，弧形钢板10中间部位被顶杆螺栓8顶紧。

所述螺栓8与螺母7根据实际弧形钢板10的长度沿连接槽钢5的长度方向布置单个或多个。

所述紧固型钢3外侧布置有补强板4。

所述橡胶垫9的厚度取2-5mm，橡胶垫9用于保证在螺栓8紧固时，弧形钢板10与管道不会直接接触。

所述弧形钢板10与橡胶垫紧密9贴合，沿管道周向弧度大于30°，沿管道轴向长度大于两个并列U型管卡1间距。

所述橡胶垫9和弧形钢板10在有三通或其他管部件阻挡一侧弧形钢板10和橡胶垫9的安装时，仅在单侧配置1块弧形钢板10和1块橡胶垫9。

本发明的有益效果：

1.本装置综合了增加管壁刚度和阻尼的技术，能够有效降低管道壳璧振动水平。

2.结构设计简单，加工及安装方便，现场通过螺栓连接或紧固即可，能够实现减振装置在设备运行状态下的热态安装。

3.本发明不与现场混凝土或钢结构固定，直接安装在管道上，占用空间少，不影响管道热膨胀。

4.本发明可根据管道壳璧振动周向最大位置，灵活旋转橡胶垫和弧形钢板的安装位置，对特定振动方向进行减振。

5.本发明无需外部能源供给，使用成本低。不需要复杂的主动控制系统就可以有效降低结构件的振动。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明装置安装侧视图。

图3为本发明中可调螺纹顶杆部分的结构示意图。

图4为本发明安装于三通管道上的安装示意图，图中共安装两个减振装置。

1-U型管卡；2-紧固螺母；3-紧固型钢；4-补强板；5-连接槽钢；6—螺纹板；7—顶杆螺母；8—顶杆螺栓；9—橡胶垫；10—弧形钢板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种高频壳壁振动的减振装置，包括U型管卡1、紧固螺母2、紧固型钢3、补强板4、连接槽钢5、螺纹板6、顶杆螺母7、顶杆螺栓8、橡胶垫9、弧形钢板10。

紧固型钢3与连接槽钢5之间焊接；一个减振装置标准配备两块弧形钢板9和两块橡胶垫10。

所述U型管卡抱在被治理管道上，管卡两端穿过紧固型钢3，拧紧紧固螺母2将管道抱紧。

所述的螺纹板6作用之一是增加连接槽钢5的刚度，作用之二是通过螺纹孔是给螺栓8定位，根据实际弧形钢板10的长度，螺栓8与螺母7可沿连接槽钢5的长度方向布置单个或多个。

所述的补强板4的作用为增加紧固型钢3的刚度，根据管道实际安装空间，紧固型钢3和补强板4组成的加强型钢可以用H型钢、方钢等其他型钢代替。

所述橡胶垫9作用之一是通过自身内摩擦阻力消耗振动能量，作用之二是避免弧形钢板10和管道面之间的磨损，应根据弧形钢板10的刚度大小，调整橡胶垫9的面积大小，避免弧形钢板与管道直接接触。

以上安装螺母处均安装螺帽，防止松动。

弧形钢板10的曲率与管壁曲率相同，弧形钢板沿管道周向弧度大于30°，沿管道轴向长度大于两个并列U型管卡间距。

螺栓8顶在弧形钢板10外侧，顶力并非越大越好，顶力大小根据实际减振效果调节。

该装置不依靠任何辅助结构(比如：地面和墙壁)，直接安装在管道上。

所述橡胶垫9的厚度取2-5mm，橡胶垫9的面积大小不定，可以小于弧形钢板，也可以大于弧形钢板10，但应保证在螺栓8紧固时，弧形钢板10与管道不会直接接触。

请参阅图2，U型管卡两端部开螺纹，通过紧固型钢3上的同心孔，使用螺母2紧固；紧固型钢3与补强板4焊接组成加强型钢。

请参阅图3，连接槽钢5与螺纹板6焊接，连接槽钢5的底板与螺纹板上开同心圆孔，螺纹板的通孔上加工内螺纹，螺栓8穿过连接槽钢和螺纹板，螺栓8与螺纹板6上的螺纹孔配合实现旋转伸缩，顶紧弧形板10后，使用螺母7锁紧，件5、6、7、8组成螺纹顶杆结构。并安装螺母7进行锁紧，件5、6、7、8组成螺纹顶杆结构。

请参阅图1，紧固型钢3和连接槽钢5“工”字型焊接，互相垂直。

请参阅图1、图3、图4，橡胶垫9与管道直接接触，弧形钢板10盖在橡胶垫9外侧，弧形钢板两端被两个紧固型钢3或两个U型管卡紧固。橡胶垫9通过弧形钢板10紧压在管道上，压紧力的大小通过顶杆螺栓8伸出的长度灵活调节，压紧面积通过顶杆螺栓的数量调整。

请参阅图4，三通管道上安装两套减振装置，一个减振装置标准配备两块弧形钢板9和两块橡胶垫10，当有三通阻挡一侧弧形钢板和橡胶垫的安装时，可以仅在单侧配置1块弧形钢板和1块橡胶垫。

所述的补强板4的作用为增加紧固型钢3的刚度，根据管道实际安装空间，紧固型钢3和补强板4组成的加强型钢可以用H型钢、方钢等其他型钢代替。

以上安装螺母处均安装螺帽，防止松动，以上安装螺母处螺母均为两个，防止松动。

该装置可根据管道壳璧振动周向最大位置，灵活旋转橡胶垫和弧形钢板的安装位置，对特定振动方向进行减振，同一管段可以安装1个或两个本发明装置。

本发明的工作原理为：

减振装置安装在管道外壁上，通过紧固装置及顶杆装置施加合适的压力作用在弧形钢板10上，橡胶垫9被压紧并与管道贴合。管道壳璧振动时，橡胶垫9在管壁交变载荷作用下，其链状大分子运动需要克服链段间的内摩擦阻力，因此形变滞后于应力的变化，进而产生阻尼作用。在管道常见高频范围内，这种滞后现象非常明显，滞后的形变需要克服较大阻力，将振动能量转化为内能。另一方面，通过弧形钢板10和阻尼垫将顶杆载荷施加在管道外壁上，管道外壁受到载荷后，壳璧模态固频率提高，通过顶杆载荷的合理调节，可以使得壳璧模态刚好避开管道介质激振频率，从而降低管道壳璧振动响应。

Claims (9)

1.一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，包括与管道直接接触的橡胶垫(9)，所述橡胶垫(9)在管道外壁面对称设置有一对，位于橡胶垫(9)外侧设置有弧形钢板(10)，所述弧形钢板(10)两侧通过紧固结构压紧固定。

2.根据权利要求1所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述紧固结构包括一个U型管卡(1)，U型管卡(1)弧形处贴紧弧形钢板(10)，U型管卡(1)两条直边通过设置的紧固型钢(3)进行压紧，两侧的紧固型钢(3)之间设置有连接槽钢(5)，两个紧固型钢(3)和连接槽钢(5)“工”字型焊接，互相垂直。

3.根据权利要求2所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述U型管卡(1)的两端穿过紧固型钢(3)的两组同心销孔，U型管卡(1)端部开有螺纹，与紧固螺母(2)配合紧固。

4.根据权利要求2所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述连接槽钢(5)上焊接螺纹板(6)，连接槽钢(5)的底板与螺纹板(6)上开同心圆孔，螺纹板的圆孔加工内螺纹，螺栓(8)穿过连接槽钢(5)和螺纹板(6)，通过螺母(7)进行锁紧，螺栓(8)与螺纹板(6)上的螺纹孔配合实现旋转伸缩，弧形钢板(10)中间部位被顶杆螺栓(8)顶紧。

5.根据权利要求4所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述螺栓(8)与螺母(7)根据实际弧形钢板(10)的长度沿连接槽钢(5)的长度方向布置单个或多个。

6.根据权利要求2所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述紧固型钢(3)外侧布置有补强板(4)。

7.根据权利要求1所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述橡胶垫(9)的厚度取2-5mm，橡胶垫(9)用于保证在螺栓(8)紧固时，弧形钢板(10)与管道不会直接接触。

8.根据权利要求1所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述弧形钢板(10)与橡胶垫紧密(9)贴合，沿管道周向弧度大于30°，沿管道轴向长度大于两个并列U型管卡(1)间距。

9.根据权利要求1所述的一种用于抑制管道高频壳璧振动的减振装置，其特征在于，所述橡胶垫(9)和弧形钢板(10)在有三通或其他管部件阻挡一侧弧形钢板(10)和橡胶垫(9)的安装时，仅在单侧配置1块弧形钢板(10)和1块橡胶垫(9)。

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