液化天然气厂管道振动原因分析及对策.pdfVIP

液化自然气厂管道振动缘由分析及对策

武飞

【摘要】流体机械管道振动现象在很多行业常常发生,猛烈的管道振动往往影响生

产的正常运行,因此争论管道振动的缘由和机理,分析管道减振对策,是格外必要的.争

论了引起管道振动的缘由和机理,分析了防止管道振动的三方面策略,同时分析了某

液化自然气厂管道振动的缘由,给出了相应的管道振动减振策略,最终提出了从设计

阶段解决管道振动的策略,给出了在役管道振动的解决方法.

【期刊名称】《化工装备技术》

【年(卷),期】2023(034)001

【总页数】5页(P50-54)

【关键词】管道振动;压力脉动;固有频率;缓冲罐;孔板;减振器

【作者】武飞

【作者单位】内蒙古工业大学

【正文语种】中文

【中图分类】TH48

管道振动现象格外普遍，几乎普及全部涉及流体机械的场合，特别是使用压缩机的

场所。在化工、炼油、轻工、食品、制药等行业，管道振动问题常常发生，常常会

影响生产的正常运行，有时甚至还会引起管道爆炸、有毒流体泄漏等恶性事故的发

生，严峻危及员工的身体安康和企业的正常运作。以本文所述的液化自然气

〔LNG〕厂为例，该厂在生产过程中，离心压缩机管道振动格外严峻，甚至整个

车间地面都会晃动，掌握室的员工无法正常工作。无奈之下，该厂只好降低工作压

力，减负荷生产，厂领导苦不堪言。

1管道振动的缘由和机理

1.1管道振动的缘由

争论管道振动的机理和缘由的文献[1-3,5]很多。归纳起来，引起管道振动的缘由

有两个方面：

（1）由于压缩机、泵等流体机械对流体进展间歇性加压，管道内流体的压力会上

下波动形成脉动压力。脉动压力会在管道弯曲部位、直径变化部位、阀门连接处等

管道几何不连续部位产生相应的随时间而变化的简单应力。在这种简单应力的作用

下，管道就会产生振动。

（2）由于压缩机、泵等流体机械本身的动平衡性能较差，在工作中不平衡的惯性

力会使流体机械自身产生振动，从而引发与之连接的整个管道系统振动。

通过对管道系统振动缘由的深入争论可知，管道的振动大多是由于压力脉动在管道

几何不连续处产生应力引起的，而流体机械本身随着设计和制造水平的提高，其动

平衡性能通常较好，一般不会消灭因动平衡不佳而产生振动的问题。

1.2管道振动的机理

物质世界是相对静止和确定运动的统一。由于管道几何不连续处在管道系统中是必

定存在的，故管道振动也是必定的。我们要掌握的是管道的大幅振动，是超过肯定

阈值而影响正常生产的管道振动。

管道系统内的气体称为气柱，气柱可以看作是可压缩和膨胀的类似弹簧的弹性体。

在压缩机的管道系统中，气柱靠近压缩机的一端，由于压缩机间歇性地吸气和排气，

气柱就受到一个间歇性的激发作用。在这个激发作用下，气柱将产生受迫振动，其

结果是使管道内的气体压力上下起伏，呈现脉动状态，即产生所谓压力脉动。气柱

的压力脉动在管道转弯处、直径变化处、与阀门等附件连接处等将产生相应的随时

间而变化的激振力，从而激发管道振动。

不同的气柱有不同的固有频率。气柱的状态与管子的外形有关，包括管子的长短、

内直径、走向、相互配置的几何关系等；还与气体本身有关，包括气体组成、分子

量、压力、温度、密度和速度等。假设压缩机鼓励的频率与气柱的固有频率一样，

气柱就会发生共振，将产生很大的振动。同样，假设气柱的振动频率与管道的固有

频率

〔管道的固有频率与管道的长短、直径、壁厚、走向、相互配置的几何关系等有关〕

一样，管道就会发生振动，大振幅的管道振动将影响整个管路系统的运行。所以说

管道振动与管道的机械构造以及气柱本身有关。

2管道振动的影响因素

分析管道振动的缘由和机理可知，影响管道振动的因素有下述几方面：

（1）引起振动的鼓励。即与压缩机的固有频率、吸排气状况等有关。

（2）在一样的端点鼓励(例如一样压缩机的吸、排气)状况下，与管道内流体的物

性参数(包括气体组成、分子量、压力、温度、密度和速度等)以及管道的几何配置

状况(包括管道的长短、直径、壁厚、走向、相互配置的几何关系等)有关。

因此，在管道设计时，首先要知晓管道内流体的物性参数；其次，结合配管的相关

要求和强度、刚度计算数据确定管道的几何配置状况；再次，依据参数利用相关计

算软件计算气柱的固有频率和管道系统的固有频率，假设二者的固有频率比较接近

，则需重设计管路系统，直至二者的固有频率有较大的差值；最终，本着鼓励频率

与气柱、管道固有频率不接近的原则，结合气柱和管道的固有频率及其他相关要求

选取适宜的流体机械。

3管道减振对策

针对上述管道振动的缘由和机理，