CN113756463A - 一种塔器用阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔器用阻尼器，包括：固定环和均分分布在固定环上的若干个阻尼单元；阻尼单元包括阻尼筒和设置于阻尼筒上方的驱动调节装置；阻尼筒内设置有质量块、连接杆；连接杆的一端通过连接件与驱动调节装置相连接；连接杆的另一端与质量块相连接，质量块通过连接杆悬挂于阻尼筒中；连接件可沿竖直方向上下运动，用于带动连接杆和质量块沿竖直方向上下运动，调节连接杆位于阻尼筒中的长度。本发明结构简单，施工方便，可有效对塔器的涡激振动进行动态响应和控制，保证塔器的安全可靠性。

Description

一种塔器用阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器的技术领域，尤其是一种塔器用阻尼器。

背景技术

随着化工塔设备大型化方向发展，塔筒作为塔器的主要承力部件，塔筒的高度也变得越来越高，涡激振动的风险也随之变大。高耸塔器是一种高度较高、横向刚度较柔的结构，因此在水平风荷载作用下会引起较大的结构反应，在卡门涡街的作用下更容易产生风载荷共振，而且类似化工塔这样的高耸建筑日益增高，所用材料趋向于轻质高强，这就使结构柔度增加、阻尼下降，对风力作用更为敏感，风力作用极其频繁，且具有明显的随机性，所产生的灾害极为广泛，塔器的振动幅度过大会使塔器产生严重弯曲、倾斜、塔板效率下降，导致塔器无法维持正常的生产运行而造成严重的经济损失。持续而剧烈的振动还会造成塔器裙座应力变化幅度过大形成疲劳裂纹，导致设备的开裂破坏，甚至会造成人员的伤亡，引发严重的安全事故。我国大型石化企业多建在东南沿海地区以及西北地区，生产装置常承受大风等风载荷的作用，风诱导振动导致的塔设备破坏更为突出，风诱导振动导致化工塔设备破坏的事故已多次发生。如何控制柔性塔器在风载下的涡激振动也变得尤为重要。一般是通过改变风流场的形态或改变自身的结构形状来改变振动特性，但该方式施工困难，造价高。石化生产装置的建设周期长达几年，不少设备现场安装就位后要空置一段时间后才能投入生产。空置塔设备内没有物料，对风诱导振动的阻尼不同于操作状态下的设备，即使进行了合理的操作条件下的抗振动设计，塔设备也可能在空置期间发生风诱导振动而破坏。因此,对由风诱导产生的高塔设备振动的研究和振动控制装置的研发是一个亟待解决的实际问题。

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper)，简称TMD，由于其构造简单、成本低、性能可靠，是目前工程中应用最广的结构控制装置。调谐质量阻尼器装置减振控制原理是：把TMD接到主结构上，通过将惯性质量和主结构控制振型谐振把主结构的能量传递给TMD，从而达到抑制主结构振动的目的。然而，现有技术中关于用于高耸塔器减振的调谐质量阻尼器的应用很少，而且不方便已建成的塔器后期加装，且减振效果也不理想。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种塔器用阻尼器，结构简单，施工方便，可有效对塔器的涡激振动进行动态响应和控制，保证塔器的安全可靠性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种塔器用阻尼器，包括：阻尼单元；

所述阻尼单元包括阻尼筒和设置于阻尼筒上的驱动调节装置；

所述阻尼筒内设置有质量块、连接杆；

所述连接杆的一端通过连接件与驱动调节装置相连接；

所述连接杆的另一端与质量块相连接，所述质量块通过连接杆悬挂于阻尼筒中；

所述连接件可沿平行于阻尼筒轴向的方向上下运动。

所述驱动调节装置包括丝杠、导轨、电机；

所述连接件中设有第二通孔，所述第二通孔的内壁上设有与丝杠相匹配的内螺纹；所述连接件通过第二通孔套设于丝杠上；

所述连接件上设有与导轨相匹配的滑块，滑块位于导轨内且沿导轨滑动，即连接件与导轨之间滑动连接；

所述电机的转轴与丝杠相连接，所述电机用于驱动丝杠的转动，以及带动连接件在导轨中的滑动；

所述导轨沿竖直方向设置。

所述导轨的一端与阻尼筒的上盖板固定连接，导轨的另一端即远离上盖板的一端设置有固定板；所述电机设置于固定板上，所述电机的转轴通过联轴器与丝杠的一端相连接；所述丝杠沿竖直方向设置，丝杠的另一端靠近上盖板。

所述阻尼筒内盛装有阻尼液。

所述质量块为带空腔的球体，质量块上开设有若干个第三通孔，此若干个第三通孔在质量块的球体表面为均匀分布。

所述导轨上设有位置传感器，用于检测连接件在导轨中的滑动位置。

一种塔器用阻尼器，还包括：控制单元；

所述控制单元与阻尼单元中的位置传感器相连接，获取连接件在导轨中的滑动位置；

所述控制单元还与阻尼单元中的电机相连接，用于控制各个电机的转动方向和转动速度，即控制连接件在导轨中的滑动位置，对连接杆位于阻尼筒中的长度进行调节。

根据塔器上的风速传感器的检测信号计算振动频率，所述控制单元根据该振动频率调节连接杆位于阻尼筒中的长度。

一种塔器用阻尼器，还包括：固定环；

所述固定环用于与塔器连接，且套设于塔器上；

所述固定环上均分分布有若干个阻尼单元；阻尼单元中阻尼筒的筒壁与固定环的外侧壁相连接。

所述固定环由若干个圆弧形零件拼接构成。

本发明的优点在于：

(1)本发明提供了一种结构简单，施工方便，可有效对塔器的风载涡激振动进行动态响应控制，能够保证塔器安全可靠性的全向调谐液体阻尼调谐质量阻尼器。

(2)本发明的阻尼器中的质量块为球形，避免了需要确定质量块的安装个数以及安装方位的问题；质量块采用悬吊式，与滑轨式相比降低了摩擦力，使阻尼器寿命更长，反应也更灵敏。

(3)本发明的阻尼器中采用连接杆连接质量块，不采用弹簧，避免了需要确定弹簧安装个数以及安装方位的问题，连接杆对各个方向的振动都起作用，与弹簧相比，改变连接杆位于阻尼筒中的长度，也可以达到调节阻尼器频率的作用。

(4)本发明的阻尼筒内的阻尼液、质量块、连接杆构成减振组件，连接杆与质量块用以转化塔器的动能，将塔器的动能转化为质量块的动能，阻尼液与质量块用以耗散所转化的塔器的动能，从而达到减振的作用。

(5)本发明采用阻尼液提供阻尼，减小安装空间、极大降低成本、既经济又环保，用阻尼器筒体中的阻尼液和设有通孔的球形质量块形成的简易装置代替造价昂贵的阻尼器，使整个阻尼器的结构更加紧凑，而且寿命更长。

(6)本发明的阻尼筒中固定环的设计解决了阻尼单元的方位布置问题，同时，在固定环上均匀分布有若干个阻尼单元，固定环与塔器连接，使塔器受力均匀。

(7)本发明的阻尼器配合风速传感器与主控单元，根据风速传感器的检测信号计算振动频率，控制单元能够根据该振动频率，也可以再结合现场情况，对连接杆位于阻尼筒中的长度进行调节，且振动频率越大，连接杆位于阻尼筒中的长度越短实现频率的调节，使阻尼器的减振频率范围更宽泛。

附图说明

图1为本发明的一种塔器用阻尼器的整体示意图。

图2为本发明的驱动调节装置的示意图。

图3为本发明的阻尼筒的示意图。

图4为本发明的一种塔器用阻尼器的俯视图。

附图标记

1-阻尼单元，2-固定环，11-阻尼筒，12-质量块，13-连接杆，

14-驱动调节装置，15-上盖板，16-连接块，

151-注液口，152-第一通孔，161-第二通孔，121-第三通孔，

141-丝杠，142-导轨，143-电机，144-固定板，145-联轴器

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1和图4所示，一种塔器用阻尼器，包括：固定环2和均分分布在固定环2上的若干个阻尼单元1。

所述阻尼单元1包括阻尼筒11和设置于阻尼筒11上方的驱动调节装置14。

所述阻尼筒11内盛装有阻尼液；所述阻尼筒11的上盖板15开设有注液口151；所述注液口151用于向阻尼筒11内注入阻尼液11。

所述阻尼筒11内设置有质量块12、连接杆13。

由图3所示，所述质量块12为带空腔的球体，也可以称之为质量球，质量块12上开设有若干个第三通孔121，此若干个第三通孔121在质量块12的球体表面均匀分布。

由图1所示，所述连接杆13的一端通过连接件16与驱动调节装置14相连接，所述连接杆13的另一端与质量块12相连接，所述质量块12通过连接杆13悬挂于阻尼筒11中，且质量块12位于阻尼筒11的中心轴上。所述连接杆13采用钢柱。

由图3所示，所述阻尼筒11的上盖板15的中心位置开设有第一通孔152；所述通孔152用于连接杆13穿过，即连接杆13的一端穿过阻尼筒11的上盖板15中的第一通孔152，并通过连接件16与位于阻尼筒11顶部的驱动调节装置14相连接。

所述连接件16可沿竖直方向即平行于阻尼筒11轴向的方向上下运动，用于带动连接杆13和质量块12沿竖直方向上下运动。

由图2所示，所述驱动调节装置14包括丝杠141、导轨142、电机143。

所述丝杠141和导轨142均沿竖直方向设置，即丝杠141和导轨142均垂直于阻尼筒11的上盖板15。

所述导轨142的一端与上盖板15固定连接，导轨142的另一端即远离上盖板15的一端设置有固定板144；所述电机143设置于固定板144上，所述电机143的转轴通过联轴器145与丝杠141的一端相连接；所述丝杠141的另一端靠近上盖板15。

所述连接件16套设于丝杠141上，且与导轨142之间滑动连接。

所述连接件16中开设有第二通孔161，所述第二通孔161用于丝杠141穿过，即连接件16通过第二通孔161套设于丝杠141上；所述第二通孔161内壁上设有与丝杠141相匹配的内螺纹。

所述连接件16上设有滑块，所述滑块与导轨142相匹配，滑块位于导轨142内且沿导轨142滑动，且导轨142的轨道槽限制滑块即连接件沿圆周方向运动。本实施例中，所述滑块为连接件16上的凸起。

所述导轨142上还设置位置传感器，用于检测连接件16在导轨142中的滑动位置。

所述丝杠141通过联轴器145与电机143的转动轴通过相连接，电机143转动带动丝杠141的转动，从而带动连接件16在导轨142中的上下滑动，实现连接件16沿竖直方向的上下运动，从而带动连接杆13和质量块12沿竖直方向的上下运动，实现质量块12在阻尼筒11内沿阻尼筒11的轴向上下运动。

所述连接件16上还设有螺纹孔，所述连接杆13与连接件16之间通过该螺纹孔连接。

本发明中，阻尼筒11内的阻尼液、质量块12、连接杆13构成减振组件，连接杆13与质量块12用以转化塔器的动能，将塔器的动能转化为质量块的动能，阻尼液与质量块12用以耗散所转化的塔器的动能，从而达到减振的作用。

本发明中，阻尼筒11的直径大于质量块12的直径，使质量块12拥有更大的移动空间和更广泛的移动角度，使减振组件对各向来风都有抑制作用，使得阻尼器拥有更好的减振性能。

由图1和图4所示，所述固定环2上均匀分布有若干个阻尼单元1，阻尼单元1中阻尼筒11的筒壁与固定环2的外侧壁固定连接。本实施例中，固定环2的外侧壁上均匀分布有四个阻尼单元1，且固定环2由若干个圆弧形零件拼接构成，例如，采用四个四分之一圆环拼接。

所述固定环2与塔器连接，即固定环2套设于塔器上，固定环2与塔器之间可采用焊接或者箍接的方式，且箍接时，可以在位于固定环2下方的塔器上焊接少量支撑挡板，用于支撑固定环2，解决部分塔器无法大面积焊接的问题。

本发明中，所述固定环2的设计解决了阻尼单元1的方位布置问题，同时，在固定环2上均匀分布有若干个阻尼单元1，固定环2与塔器连接，使塔器受力均匀。

一种塔器用阻尼器，还包括：控制单元。

所述控制单元与阻尼单元1中的位置传感器相连接，获取连接件16在导轨142中的滑动位置。

所述控制单元还与阻尼单元1中的电机143相连接，用于控制各个电机143的转动方向和转动速度，即控制连接件16在导轨142中的滑动位置，对质量块12在阻尼筒11中的高度，即对连接杆13位于阻尼筒11中的长度进行调节。

塔器1上设有风速传感器，根据风速传感器的检测信号计算振动频率，控制单元根据该振动频率，也可以再结合现场情况，控制各个电机143的转动方向和转动速度，即控制连接件16在导轨142中的滑动位置，对连接杆13位于阻尼筒11中的长度进行调节，且振动频率越大，连接杆13位于阻尼筒11中的长度越短。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塔器用阻尼器，其特征在于，包括：阻尼单元(1)；

所述阻尼单元(1)包括阻尼筒(11)和设置于阻尼筒(11)上的驱动调节装置(14)；

所述阻尼筒(11)内设置有质量块(12)、连接杆(13)；

所述连接杆(13)的一端通过连接件(16)与驱动调节装置(14)相连接；

所述连接杆(13)的另一端与质量块(12)相连接，所述质量块(12)通过连接杆(13)悬挂于阻尼筒(11)中；

所述连接件(16)可沿平行于阻尼筒(11)轴向的方向上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，所述驱动调节装置(14)包括丝杠(141)、导轨(142)、电机(143)；

所述连接件(16)中设有第二通孔(161)，所述第二通孔(161)的内壁上设有与丝杠(141)相匹配的内螺纹；所述连接件(16)通过第二通孔(161)套设于丝杠(141)上；

所述连接件(16)上设有与导轨(142)相匹配的滑块，滑块位于导轨(142)内且沿导轨(142)滑动，即连接件(16)与导轨(142)之间滑动连接；

所述电机(143)的转轴与丝杠(141)相连接，所述电机(143)用于驱动丝杠(141)的转动，以及带动连接件(16)在导轨(142)中的滑动；

所述导轨(142)沿竖直方向设置。

3.根据权利要求2所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，所述导轨(142)的一端与阻尼筒(11)的上盖板(15)固定连接，导轨(142)的另一端即远离上盖板(15)的一端设置有固定板(144)；所述电机设置于固定板(144)上，所述电机(143)的转轴通过联轴器(145)与丝杠(141)的一端相连接；所述丝杠(141)沿竖直方向设置，丝杠(141)的另一端靠近上盖板(15)。

4.根据权利要求2所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，所述阻尼筒(11)内盛装有阻尼液。

5.根据权利要求4所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，所述质量块(12)为带空腔的球体，质量块(12)上开设有若干个第三通孔(121)，此若干个第三通孔(121)在质量块(12)的球体表面为均匀分布。

6.根据权利要求2所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，所述导轨(142)上设有位置传感器，用于检测连接件(16)在导轨(142)中的滑动位置。

7.根据权利要求6所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元与阻尼单元(1)中的位置传感器相连接，获取连接件(16)在导轨(142)中的滑动位置；

所述控制单元还与阻尼单元(1)中的电机(143)相连接，用于控制各个电机(143)的转动方向和转动速度，即控制连接件(16)在导轨(142)中的滑动位置，对连接杆(13)位于阻尼筒(11)中的长度进行调节。

8.根据权利要求7所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，根据塔器上的风速传感器的检测信号计算振动频率，所述控制单元根据该振动频率调节连接杆(13)位于阻尼筒(11)中的长度。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，还包括：固定环(2)；

所述固定环(2)用于与塔器连接，且套设于塔器上；

所述固定环(2)上均分分布有若干个阻尼单元(1)；阻尼单元(1)中阻尼筒(11)的筒壁与固定环(2)的外侧壁相连接。

10.根据权利要求9所述的一种塔器用阻尼器，其特征在于，所述固定环(2)由若干个圆弧形零件拼接构成。

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