管道减振阻尼器新技术在石化行业振动管线上的成功应用

管道减振阻尼器新技术在石化行业振动管线上的成功应用

宁德君

（锦西石化公司，辽宁省葫芦岛市 125000）

摘要：本文详细介绍了新技术管道减振阻尼器的工作原理、应用领域，阐述管道振动阻尼器具有抗冲击、寿命长、高阻尼、效率高等诸多特点，产品结构紧凑、性能稳定、安装便捷、亦可重复利用等各种优点。通过在催化装置富气压缩机出口管线上安装了管道减振阻尼器的成功应用案例，及至推广应用在工业生产各个领域中的事实，以此介绍推广管道减振阻尼器这种新技术的应用。

关键词： 减振阻尼器；新技术；成功应用；推广

前言

在管道输送流体介质过程中，很多管道都在做一种周期性的往复运动——振动。设置在管路间的附属设备，特别是管与管之间，管路与附属设备之间的连接部位经常会出现松动和开裂现象。轻则造成泄漏，重则由破裂而引起爆炸，酿成严重事故。在反复振动的情况下很容易在这些地方发生泄漏和疲劳断裂［1］。

由于周期振动带来的循环应力作用，大大加速了管道、设备的损坏，使其发生疲劳失效，引发火灾甚至发生爆炸，造成了企业的停车停产、员工受伤甚至死亡，经济损失严重。在工作中，管道内壁因受气体局部腐蚀和因流体通过而遭冲刷，致使管壁产生厚薄不均等缺陷，对这些缺陷，管道振动则扮演着推波助澜的角色，扩大这些不良因素，最终造成破裂和泄漏。欲降低振动，关键是耗散掉其振动的能量。共振是许多设备剧烈振动的主要原因。阻尼可以有效降低振动，使得系统的运行更为平稳。因此，增加系统的阻尼是抑制共振的有效方法。

1、管道减振阻尼器新技术简介

1.1技术内容概述

该设备利用阻尼液增大管道系统的阻尼，提高管系整体的刚度和阻尼，避开对低阶激振力的响应，以减小管道的振动。该设备涉及一种方便组装和防护的粘滞阻尼器，包括下壳体，在下壳体底部设置有下连接板，在下壳体内设置有阻尼液，在下壳体的上方设置有上连接板，上连接板的底部设置有上壳体，在上连接板底部竖直设置有柱塞，上壳体上穿装有若干个调节丝杆，在每个调节丝杆的下端均套装有螺纹管，每个螺纹管的下端均连接在方形环上。通过粘滞阻尼器的特殊设计，在组装时可避免柱塞的偏装，避免管道位移过大导致阻尼器失效。

图1  管道减振阻尼器结构图

1.2 管系振动阻尼的计算

管系的振动本身是承载在管系上的一种动态能量，也是激振力作用在管道上所产生的能量得到释放的一种表现，因此要减小管道的振动就需要将能量进行转化或者转移，为了让管系保持良好的运行状态，就需要将能量进行转化。

对管系进行阻尼，就需要计算管道在振动状态下所需要的阻尼系数，管系振动的阻尼系数C1跟管系的重量m（kg）、振动频率f（Hz）、阻尼比D（取0.4）有关系；C1=D×2×m×2×π×f

以上计算公式中的振动频率f是管系的振动频率，可以通过实际的振动速度和振幅进行估算。

得到管系减振所需的阻尼系数C以后，再对阻尼器进行选择，要求所选择的阻尼器的阻尼系数C＞C1；在考虑阻尼器安装位置，阻尼器安装位置要根据管道的布局进行设置，通常安装在振动速度最大的位置，这样有助于振动能量的转化，阻尼效率将达到最大；［2］另外粘滞阻尼器通常安装在容易产生激振力的位置。

2、技术应用领域

解决离心压缩机出口管道振动超标问题，彻底消除生产安全隐患，在不改变管道系统的走向，不改变原来支吊架的位置，不需要停车改造，仅通过安装减振阻尼器，加大管道系统的阻尼，提高管系整体的刚度和阻尼，避开对低阶激振力的响应，以减小管道的振动，避免管道及附属接管出现疲劳破坏。减振阻尼器具体应用装置：

1)石油化工企业的离心泵、压缩机、往复泵的出入口管道隔振；

2)石油化工企业用换热器、过滤器等一些容易发生振动的装置上。

3)在火力发电厂、核电站中，汽轮机、给水泵、风机等动设备的出入口管道隔振；

4)钢铁行业用高压除磷泵、注水泵等设备的输水管道的隔振；

5)市政建筑领域中所用的消防供水泵、热水循环泵、中央空调循环水泵的出入口管道的隔振。

在管道和装置上安装粘滞阻尼器，可以有效缓解其振动的速度和振幅，减小管系在较大振幅和振速下的疲劳损伤；同时在安装粘滞阻尼器后可有效避免振动的转移和共振的发生，延长其使用寿命，提高装置的运行安全性［3］。

3、技术应用案例

重油催化裂化装置2020年10月开工后，气压机出口管道振动超标，管道振动最高值出现在气压机出口第一个弯头及水平管道处，正常工作条件下振动5~15mm/s，最大振动为34mm/s，肉眼可见管道振动，严重威胁机组安全运行及附属管线可靠性。

2021年8月安装的管线减振阻尼器使用至今，经多种工况测试，管线振动均有降低（最高值5mm/s），且未对机组及其它附属设施产生不良影响，减振效果明显。

4、应用成果

1)锦西石化公司重催装置气压机组安装阻尼器至今，调节入口温度、降低反飞动流量、调整转速均未造成出口管道振动上升，并且通过对气压机操作参数的优化，汽轮机耗汽量降低2~5t/h。安装减振器后气压机操作参数见下表。目前减振器满足工艺操作、设备安全高效要求。符合《火力发电厂汽水管道振动控制导则标准 DLT292-2011》要求，管道振动烈度小于12.4mm/s。

2)管道减振阻尼器，除了在锦西石化公司炼油联合六部压缩机出口管道应用效果显著外，在其他多家石油石化企业均有良好的应用，具体如下：锦西石化公司炼油联合二部富气压缩机出口管线隔振；四川石化的顺丁橡胶喷胶泵出口管道的隔振、乙二醇装置冷却器出入口管道的隔振、南管中心丙烷压缩机出口管道的隔振、天然气原料出口管线的隔振；辽阳石化公司的PSA装置压缩机出入口管线的隔振；玉门炼化的柴油加氢装置换热器E-101及其连接管道的隔振。

5 结论

管道减振阻尼器能够在不改变管道系统结构的情况下，削减管道振动。在受到瞬间冲击时，它就变成近似的刚性机构与管道系统连接，这样就可以改变管道系统的结构，同时改变的管道系统的固有频率和共振区域，解决实际工程项目。通过对锦西石化公司离心式压缩机管道振动测量、分析及计算，得到了管道振动的原因，提出了解决方案，并付诸实施，取得了良好的效果。为企业的生产带来了保障，使生产更加安全平稳长周期运行，经济效益更加优良。

参考文献

1、陈永祁.桥梁工程液体粘滞阻尼器设计与施工[M].中国铁道出版社，2012.3.

2、陈永祁，马良喆.结构保护系统上的应用与发展[M]. 中国铁道出版社，2015.5.

3、陈永祁，马良喆.建筑结构液体粘滞阻尼器的设计与应用[M]. 中国铁道出版社，2018.7.

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