首先是收集的一些资料，关于局部振动的： 资料一：控制结构的局部振动使有效质量系数满足规范要求 在对结构进行整体控制设计的时候，我们有时会遇到这种情况，结构的“有效质量系数”达不到规范所要求的不小于90%的要求（见抗规5.2.2条文说明、高规5.1.13条2款），有时即使把“计算振型数”取得很大，也无法满足这个要求。问题究竟出在哪里？我们又怎样来解决这个问题呢？ 对于存在这种情况的工程，我们通过继续观察其“结构空间振动简图”，可以发现这样一种现象，在我们所取“计算振型数”范围内的结构振型中，有的振型是结构的整体在振动，而有的振型只有结构的局部在振动。继续分析下去，我们会发现，发生局部振动的部位，或空间刚度较差，或缺少约束。如结构错层等原因形成的较长的越层柱；楼板开洞等原因形成的较长的无板梁段或无板墙段；悬臂端缺少约束的悬臂构件；没有设置屋脊梁的坡屋顶；楼顶设置刚度或约束较差的构架等。 因为上述问题的存在，使得这些部位的局部振动极易被激发。由于这种振动是局部的，所以只有局部的构件参与其中，其参与的质量也只能是与这些构件有关的质量。结构的有效质量是“计算振型数”所包含的各振型的有效质量由低阶到高阶的叠加，当其中存在较多的与局部振动有关的较低阶的振型时，结构的“有效质量系数”就不容易满足规范的要求。 笔者认为：发生低阶局部振型的部位是结构的薄弱部位，在地震中低阶局部振型容易被激发而在该部位产生较大的变形，当该部位的相关构件在结构中处于比较重要的位置时，可能影响结构的安全，故在设计中应采取措施尽量消除。 在结构设计时，可以加强与局部振动有关的构件沿振动方向的刚度，使相关局部振型由较低阶振型转变为较高阶振型，将其排除出“计算振型数”范围；也可以沿相关构件节点的振动方向增加约束，如加设拉梁等，以消除局部振动。 对于那些对结构安全没有影响或影响可以忽略不计的局部振动，可以强制采用“全楼刚性楼板假定”过滤掉局部振动，或增加“计算振型数”来增大结构的“有效质量系数”。 资料二：采用振型分解反应谱法进行结构地震反应分析时应确定合理的振型数。要确保不丧失高振型的影响，程序要输入较多的计算振型数；但是输入的振型数过多超过了结构的自由度数，就会引起计算结果的不可靠.
电厂汽水管道振动原因分析及解决对策 蒸汽管道系统的水击现象是无法根除的，由此造成的管道震动也是不容小觑的，火电厂电力工作者应重视电厂汽水管道振动问题，本文第一部分从激振力、管系进行电厂汽水管道振动现象与原因研究，第二部分从合理设计管道系统、减小激振力，从根源上消除振动以及恰当的改变管道的支架形式进行电厂汽水管道振动解决方法具体研究，展开本文的探讨。 标签：火电厂;汽水管道;振动原因;解决对策 引言：随着科学技术的迅速发展，用电量持续攀升，这对电力供应企业提出了更高的要求，一直以来，我国跟多地方都存在的电力供需的矛盾，尤其在人们对用电的需求极大冬夏两季，电力供需的矛盾更为突出，时不时的大范围停电不仅对居民正常的生活造成严重影响，而且还严重影响当地的经济发展。所以，电力企业对解决电的供需矛盾有义不容辞的责任。解决用电的供需矛盾，不仅需要努力“节流”，努力“开源”才是关键之处。如何实现“开源”，提高电能生产效益？火力发电是我国电力生产的重要结构，提高设备运行效率，对提高火力发电厂提高电能生产至关重要。汽水管道作为热力系统与各机组装置之间的重要联络工具，承担着管道内液体运行的艰巨任务，是电厂热力系统的重要部分。由于电厂汽水管道振动非常普遍，对于这个问题，我们应予以重视。 一、电厂汽水管道振动现象与原因 1.振动的现象 电厂汽水管道振动非常普遍，我们常见的管路及其支吊架的摆动，发出的“呲呲”的声音，振动多出现在主蒸汽管道、高低加之间疏水水管路中。有时，汽水管道振动还常常发生在水泵的出入口和再循环管路中。例如，某厂水系统多次发生水击现象，其中3台次造成停机，给企业造成很大的经济损失。汽水系统两次水击事故导致停机均发生在同一台机组。第一次发生在机组调试阶段，第二次发生在带负荷至340兆瓦运行过程中。此时，给水压力19.1兆帕，锅炉压力16.1兆帕，5号高压加热器水位变高，激发6号高压加热器给水自动跳旁路，紧接着给水泵母管压力急剧波动，产生水击。引起锅炉给水管道剧烈的晃动，一些吊架被扯坏，松动，给水疏水管扯断2根，水流量取样管被扯断了3根，水喷涌而出，场面不忍直视。 2.电厂汽水管道振动原因 可从以下三个方面考虑：（1）改变汽水管道结构，即从结构研究的角度来降低汽水管系对外界激振力的响应。（2）减小汽水管道激振力，从根本上避免汽水管道发生振动; （3）从汽水管系响应及管系自身振动特性的层面来减少汽水管系对外界激振力的响应。
第一章任务与职责 1. 道柔性设计的任务 压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况； 1) 因应力过大或金属疲劳而引起管道破坏； 2) 管道接头处泄漏； 3) 管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行； 4) 管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏； 2. 压力管道柔性设计常用标准和规范 1) GB 50316-2000《工业金属管道设计规范》 2) SH/T 3041-2002《石油化工管道柔性设计规范》 3) SH 3039-2003《石油化工非埋地管道抗震设计通则》 4) SH 3059-2001《石油化工管道设计器材选用通则》 5) SH 3073-95《石油化工企业管道支吊架设计规范》 6) JB/T 8130.1-1999《恒力弹簧支吊架》 7) JB/T 8130.2-1999《可变弹簧支吊架》
8) GB/T 12777-1999《金属波纹管膨胀节通用技术条件》 9) HG/T 20645-1998《化工装置管道机械设计规定》 10)GB 150-2004《钢制压力容器》 3. 专业职责 1) 应力分析(静力分析动力分析） 2) 对重要管线的壁厚进行计算 3) 对动设备管口受力进行校核计算 4) 特殊管架设计 4. 工作程序 1) 工程规定 2) 管道的基本情况 3) 用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿 4) 用目测法判断管道是否进行柔性设计 5) L型U型管系可采用图表法进行应力分析 6) 立体管系可采用公式法进行应力分析 7) 宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道 8) 采用CAESAR II 进行应力分析 9) 调整设备布置和管道布置 10) 设置、调整支吊架
输水管道振动分析 水利水电工程和农业水利工程中，为了减小蒸发、输水方便、利于控制，常采用压力管道进行输水。在管道输水过程中，往往会发生管道的振动现象，若管线长期振动会遭受疲劳破坏，进而引发管线断裂、水体外泄等事故。应在设计中予以考虑。 1.输水管道振动机理 在压力和流速作用下，管道壁会承受动水压力，动力设备、来流条件、流体输送机械操作和外部环境的刺激会使管道产生随机振动。 管道、支架和相连设备构成一个结构系统，在激振力的作用下，系统会发生振动。管道振动分为两个系统：一个是管道系统，一个是流体系统。 压力管道的激振力来源于系统自身或系统外部。来自系统自身的激振力主要有与管道相连接的机器的振动和管内流体不稳定流动引起的振动；来自系统外的主要有风、地震等。振动对压力管道而言是交变荷载，危害程度取决于激振力的大小和管道的抗震性能。 2.管道激振力分析 来自系统内部的激振力主要有以下几种： 2.1 由于运动要素脉动产生的脉动压力 实际工程中的液体流动多属于紊流，其基本特征是许多大小不等的涡体相互混掺着前进，在流动过程中流速、压强等运动要
素会发生脉动，继而产生脉动压强和附加切应力，管道在此作用下会发生振动。 2.2 由于气蚀产生的冲击力 对于部分压力管道，基于提供水流动能和节省工程投资的需求，常选择断面较小的管道，管道内流动的水流为高速水流。水流流动过程中动能较大，压能较小，当压强低于同温度下的气化压强时，部分液体发生气化，产生空泡。空泡随液流前进的过程中逸出，当压强增大，其自身的存在条件被破坏后，空泡发生溃灭。空泡在管壁附近频频溃灭，会在瞬间产生较大的冲击力，使管道发生振动。 2.3 由于水击产生的水击压力 压力管道中流动的液体流速因某种外界原因发生急剧变化时（如阀门开启或关闭），由于液体具有一定的压缩膨胀性，液体内部压强产生迅速交替升降，这种交替升降的水击压力像锤子击打在管壁、阀门或其他管路元件上一样，造成管道的弹性变形和振动。 3.削减管道振动作用的措施分析 3.1管道材料的选择 管道材料不同，其结构性能也不同。为了减轻振动，首先应选择抗震性能较强、弹性较好的材料。如同等条件下，应首选钢管、UPVC管，其次是铸铁管、混凝土管。 3.2 消减流体振动
机械振动及其在机械工程中的应用 杨杰 （江苏师范大学海洋港口学院江苏连云港 222000） 摘要：本文主要讲的是机械振动在机械工程中的应用.首先讲述机械振动的发展史；然后对机械振动的种类进行了详细的叙述；接着写了机械振动的危害和应用；最后对机械振动在机械工程中的应用进行了阐述，如振动筛，冷却及烘干振动机和振动清理及时效处理，并对它的发展加入个人看法。 关键词：机械振动，机械振动的应用，机械工程 Mechanical vibration and Application in Mechanical Engineering Yang Jie (Jiangsu Normal University ,Jiangsu, Lianyungang 222000) Abstract:This article is primarily concerned with mechanical vibration applications in mechanical engineering starts by describing the history of mechanical vibration; then on the type of mechanical vibration were described in detail; then write a hazard and the application of mechanical vibrations; Finally, the mechanical vibration in machinery Engineering are described, such as vibrating screen, cooling and drying machine vibration and vibration cleaning and aging treatment, and added personal views of its development. Keywords: Mechanical vibration, application of mechanical vibrations, mechanical engineering 1.引言 随着机械工业和科学技术的发展，产品愈加复杂化，精度要求更高，性能要求更加稳定与高效，因此，振动问题已经成为必须解决的重要课题。振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一中现象，也是整个力学中
2013-2014学年第二学期研究生课程考核 (读书报告，研究报告) 考核科目：机械振动理论 学生所在院（系）：机电学院 学生所在学科：机械工程 姓名：李峰 学号：1302210115 题目：机械振动理论作业
1. 请指出弹簧的串、并联组合方式的计算方法。确定弹性元件的组合方式是串联还是并联的方法是什么？对两种组合方式分别加以说明。 答：，由此推出n 个并联弹簧组合的等效刚度∑==n i i eq k K 1 。由此推 出n 个弹簧并联等效刚度 ∑ ==n i i eq k k 1 11 。并联弹簧刚度较各组成弹簧 “硬”，串联弹簧较各组成弹簧“软”。 确定弹性元件的组合方式是串联还是并联的方法：若弹性元件共位移——端部位移相等，则并联关系；若弹性元件共力——受力相等，则为串联关系。 2.阻尼元件的意义与性质是什么？对于线性阻尼器，所受到的外力与振动速度的关系是什么？非粘性阻尼包括哪几种？它们的定义及计算公式分别是什么？ 答：（1）阻尼元件的意义与性质：阻尼元件对外力作用的相应表现为端点的一定的移动速度。阻尼系统所受外力为F d ，是振动速度x 的函数，)(x f F d =。通常假定阻尼器元件的质量是可以忽略不计的，
阻尼元件与弹性元件不同的是，它是消耗能量的，它以热能、声能等方式耗散系统的机械能。 （2）线形系统受到的外力为F d ，阻尼系数为C ，振动速x c F d =。 在角振动系统中，阻尼力矩M ，单位角速度为θ ，则M=θ c （3）非粘性阻尼包括：库伦阻尼，流体阻尼和结构阻尼。库伦阻尼计算公式： )sgn(x umg Fe *-=，其中sgn 为符号函数这里定义) ()()sgn(t x t x x = ，需注意当0)(=t x 时。库伦阻力是不定的，它取决于合力的大小，而方向与之相反； 流体阻尼：当物体以较大速度在粘性较小的流体（如空气）中运动时，由流体介质产生的阻尼，)sgn(2 x Fn x *-=γ；结构阻尼：材料内部产生摩擦所产生的阻尼，计算公式X Es 2 α=?。 3.单自由度无阻尼系统的自由振动的运动微分方程是什么？其自然频率、振幅、初相角的计算公式分别是什么？ 答：单自由度无阻尼系统的自由振动的微分方程;0)(=+t kx x m 自然频率 m k f w n ∏= ∏= 212；振幅：)( 02 20 w v x n X += ； 初相角： x w v n arctan =φ 。 4. 对于单自由度无阻尼系统自由振动，确定自然频率的方法有哪几种？具体过程是什么？ 答：单自由度无阻尼系统自由振动，确定自然频率的方法： （（1）静变形法：该方法不需要到处系统的运动微分方程，只需根据
防止汽水管道振动的措施研究 发表时间：2018-01-03T13:18:36.487Z 来源：《防护工程》2017年第22期作者：杨迎春 [导读] 振动对电厂管道来讲是一种呈周期性变化的往复运动，产生的危害程度取决于激振力的大小和管道自身的抗振性能。山东电力工程咨询院有限公司山东济南 250000 摘要：本文通过分析引起电厂汽水管道振动的原因，利用CAESAR II软件的动态分析模块，对管道的一阶固有频率进行优化，提高管系的刚度，有效避开低频激振频率，该方法对防止汽水管道的振动具有显著效果。 关键词：汽水管道；振动 1电厂管系振动原因分析 振动对电厂管道来讲是一种呈周期性变化的往复运动，产生的危害程度取决于激振力的大小和管道自身的抗振性能。引起振动的自身因素主要由以下几点： 1）管道内部流体脉动引起的振动。处于脉动状态的流体流经弯头、异径管、阀门（尤其是调节阀等改变介质参数的元件）等管道元件时将产生激振力，管道在激振力的作用下会产生振动，典型代表管道有给水再循环管道和凝结水再循环管道。 2）泵等转动设备引起的振动。当泵等转动设备发生振动时，振动力传递到与之相连接的管道上，使管道发生振动。高压给水管道和凝结水管道中与泵连接的管段尤其需要注意。 3）管内流体流速过快。当流体流经减压阀、安全阀等元件时，流体流速将急剧上升，此时工质会对泄放元件和管道产生反力，由于排汽的不稳定性，产生的反力也不稳定，从而引起管道振动；当管径设计偏小时，管内流动流速将随之增大，当达到一定程度时，流体发生湍流，引起管道振动。 4）水（汽）锤引起的振动。水（汽）锤发生时，管内压力变化很大，严重时可能致使管道发生晃动。当水（汽）锤波的频率与管道的某一阶固有频率接近或者发生重叠，将会导致管系共振。典型管道为主蒸汽管道，再热热段管道和高压给水管道。 2电厂管道振动的防止措施 2.1 消减管系的激扰力 对于机械振动，一方面从机械设计制造、安装、运行等方面采取措施，可以将机械振动减小到最低程度；另一方面可在管道与机械设备接口之间装设柔性接头，这样可使管道与机械振动隔离，减少机械振动对管道的影响。 对于汽、液两相流引起的振动，尽量将产生两相流的节流减压阀件布置在下一级设备处，以缩短两相流的流程；节流减压阀采用消能防气蚀的结构。 对于高速流引起的振动，应在可能的条件下适当的降低阀后管道的流速。 对于主蒸汽、再热蒸汽管道，为了防止汽锤、地震力、风荷载引起的振动，可通过合理的设置阻尼器，减少上述偶然荷载对管系的破坏能力。 2.2 提高管系的固有频率 多数情况下，电厂管系的振动是由于激振力与管系的低阶频率发生重叠或管道自身固有频率过低，所以提高管道的固有频率是防止管道低频振动的有效方法。 影响管系固有频率的因素有以下几种： 流体流速。流速越高，管道的刚度越小，固有频率也随之降低。当流速继续增加达到临界流速时，管道会失稳。《电厂动力管道设计规范GB 50764-2012》对汽水管道介质推荐流速有明确的要求，因此，电厂中除安全阀排汽、疏水管道以外的汽水管道振动一般不是流速过高引起。对于安全阀排汽管道，安全阀排放会产生排汽反力，设计中采用设置滑动、导向和固定支架的形式来避免管道振动。 2）管道的径长比越小，管道的固有频率越小，管道的长度越长，从理论上讲管道越容易失稳。提高管系刚度最节约成本且有效的方法是，尽可能缩短管线、减少弯头（弯管）数量，但是，受设备布置和主厂房结构的限制，该方法的实施具有局限性。 3）提高管道固有频率的最有效途径是改变管道支吊架的设置。但该方法利弊共存，在提高管道固有频率的同时，会使管道其他特性变化。例如：管道的柔性减小、管道应力增加，甚至会使得管道接口的力和力矩超出设备允许值。 3某工程的计算实例 某600MW工程的高加疏水管道应用CAESAR II软件进行动态分析，通过控制管道的一阶固有频率，使管道避开低频率的激振源的影响，从而降低管道振动的几率。 水管道的流速一般在4m/s以下，激振频率小于3Hz，因此，假如管道的一阶固有频率大于3Hz，将能完全避免管道振动的可能性。在实际工程中，受各设备的相对空间距离、支吊架形式、生根面的选择等因素的限制，我们很难保证管道的一阶固有频率在3Hz以上。只有通过合理的设置限位、导向或固定支架，尽量提高管道的一阶固有频率。 该工程高加疏水管道布置首先满足了调节阀后管道短而直，为防止管道冲刷，阀后管道选用合金钢材质，第一个弯头用三通替代，并将管径放大一档，尽可能的设置滑动或导向支架。通过反复的静态和动态分析，调整支吊架设置，最终得出较理想的计算结果。表1为各高加疏水管道在是否增加限位支吊架的条件下，管道一阶固有频率和接口推力和推力矩的比较。
分析管道震动与裂缝的原因及其消除措施 摘要：管道振动与裂缝的存在严重干扰正常生产，造成安全隐患，积极解决这类问题对实现安全生产有重要意义。本文介绍了管道振动与裂缝产生的原因，并结合原因分析探讨了如何实现减震消震的举措，希望能够改善管道振动与裂缝现象，促使压缩机安全运行。 关键词：管道振动减震消震管架 石油化工领域往复式压缩机应用较为普遍，这类机械常见问题为管道振动与裂缝，尤其是压缩器工作时，缓冲罐等容器刚性连接的地方经常出血裂纹，不仅影响正常生产应用，还存在较大的安全隐患，所以积极分析压缩及管道振动和裂缝出现原因，并积极探讨消除措施，是实现安全生产的重要举措。 一、管道振动与裂缝产生原因 管道振动与裂缝的产生主要以气流脉动、共振和内部机械原因为主。往复式压缩机工作时需要通过活塞在气缸内的往复运动实现气体的吸入、压缩和排出，这种周期性运动决定了管道进出口内流体呈现脉动状态，一旦气流遭遇管件产生激振力，即可产生管道振动现象。管道内容纳的气体可称为气柱，压缩机工作时促使气柱不断压缩、膨胀，以激发频率工作，管道内部管件与支架组成弹性系统以固有频率运作，当激发频率与固有频率接近或相等时导致压力脉动异常从而产生管道内的机械共振现象[1]。内部机械原因主要为管道设计不合理、内部机械动平衡性能差、基础与支撑不当等，导致压缩机工作时出现管道振动现象甚至造成裂缝。 二、管道振动与裂缝消除举措分析 1.管道减震 目前，管道减震措施主要以三种为主，分别是通过控制气流脉动、合理设计管道来减少谐振发生，通过调整激发频率和固有频率避免其相近或固定，通过合理设计管道装配结构、调整牢固压缩机组实现减震目的。往复式压缩机内决定压力脉动和振动发生的二因素主要包括压缩机参数、系统噢诶之与压缩介质的物理参数，三种因素在振动的发生中有着重要影响[2]。 减震举措中，减少气流脉动是常见方法，可通过设置缓冲器实现减震目的，缓冲器内部的芯子元件可有效减弱压力脉动，效果理想。设置缓冲器是常用的时段，缓冲器的村子啊可有效调整气流脉动幅值，改变气柱固有频率，不过在缓冲器体积选择和位置安放上要注意选择气流脉动发源处以达到最佳减震效果。固有频率的调整是消除压力脉动、避免共振的有效方式，调整目的的实现可通过改变管路尺寸、走向和位置等举措达到目的，或者也可从用缓冲罐等设备实现目的。压缩机运转时通过调整主机平衡度可改变固有频率，在振动情况较为严重的管路
目录 1 随机振动介绍 (1) 1.1 随机振动发展历程 (1) 1.2 随机振动基本理论及一些计算方法 (1) 1.2.1 线性随机振动 (1) 1.2.2 非线性随机振动 (2) 1.3 随机振动理论在工程中的应用 (3) 1.4 随机振动理论展望 (4) 2 应用分析实例 (5) 2.1 桥梁抗震分析 (5) 2.1.1 桥梁结构介绍 (5) 2.1.2 桥梁模态及地震反应谱分析 (6) 2.1.3 桥梁地震作用时程分析 (12) 2.2 海洋平台在波浪载荷作用下随机振动分析 (13) 2.2.1 海洋平台结构介绍 (13) 2.2.1 海洋平台结构模态分析 (14) 2.2.3 海浪作用下结构随机振动分析 (18)
【概述】本文简述了有关随机振动的发展历程、基本理论和相关计算方法，并介绍了该领域的研究动态和热点。同时，本文亦阐述了随机振动理论在工程中的实际应用，并介绍了某桥梁在小地震作用下及海洋平台在波浪作用下的分析计算实例。 1 随机振动介绍 1.1 随机振动发展历程 振动现象可分为两大类：一类称为确定性振动，另一类称为随机振动。 所谓确定性振动就是指那些运动时间历程可以用确定性函数来描述的振动，如单自由度无阻尼线性系统的自由振动。随机振动则与之大大不同了，它是无规则，杂乱无章的振动。 随机振动作为力学的一个分支，主要研究动力学系统在随机性激励（包括外激和参激）下的响应特性。从1905年爱因斯坦研究布朗运动，人们开始了对随机振动的研究。现在所说的随机振动始于20世纪50年代中期，当时由于火箭和喷气技术的发展，在航空航天工程中提出了3个问题：大气湍流引起的飞机抖振（气流分离或湍流激起结构或部分结构的不规则振动）；喷气噪声引起的飞行器表面结构的声疲劳；火箭运载工具中的有效负载的可靠性。以上问题的共同特点是激励的随机性。为了解决这些问题，把统计力学、通讯噪声及湍流理论中当时已有的方法移植到机械振动中来，随机振动也由此形成了一门学科。 1.2 随机振动基本理论及一些计算方法 表述一个随机振动比表述一个正弦振动要复杂。表述一个正弦振动用频率和振幅或加速度就可以了。而随机振动没有固定的周期，它包含的的频率成分是连续的而不像周期振动那样离散的，所以振幅或加速度要用随频率的变化曲线来表示，这个曲线叫频谱曲线。 随机振动有线性与非线性之分。 1.2.1 线性随机振动 对于线性系统随机振动的研究，理论上已经比较成熟。随机响应的精确高效求解方法是目前研究的热点问题之一，常规的求解方法有传统CQC（complete quadratic combination）方法和传统SRSS（square root of the sum of squares）方法。前一种方法是精确的，但是效率很低，甚至导致不可行；后一种方法效率有所提高，但是精度却有很大牺牲。正是由于这些不足，近年来大连理工大学林家浩教授提出并发展了的虚拟激励法（快速CQC算法），不仅提高了计算效率，而且精度也可以得到保证。 现简要介绍一下虚拟激励法和精细积分法。 （一）虚拟激励法 虚拟激励法的思想是，将一个包含随机载荷功率谱信息的虚拟载荷加到原系统上
火电厂汽水管道振动原因及消振策略 发表时间：2016-10-20T13:56:10.263Z 来源：《电力技术》2016年第8期作者：代存鑫 [导读] 火电厂汽水管道内部运行的复杂程度很高，由于参数等的变化使的汽水管道的运行与维修故障难以被察觉。 国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司新疆哈密 839000 摘要：火电厂汽水管道内部运行的复杂程度很高，由于参数等的变化使的汽水管道的运行与维修故障难以被察觉，致使在火电厂汽水管道已经发生了严重的振动后才会有人注意到，但往往已经造成了很大损失，严重威胁到火电厂电力生产运行的安全与稳定性。本文分析了火电厂汽水管道系统振动的危害与产生原因，提请业界加强火电发电系统汽水管道振动方程的分析研究，对管道振动特性等进行多方面的考虑。并结合实际案例进行分析，提出消除管道振动的措施。 关键词：汽水管道；振动原因；对策分析 在火电厂运行中，振动是非常多见的故障。管道振动引发的问题包括吊架松动、管道疲劳运行等。当问题产生时，连接的设备由于推力的作用发生连锁反应。所以一旦振动发生，连带的设备都会受到影响，造成火电厂的停运或者是安全事故发生。汽水系统担负着重要的汽水循环任务。管道在汽水循环中发挥着运输作用，是火力发电厂中必不可缺的重要组成部分。 一、管道振动原因 根据振动原理进行分析。管道中重要的设备是支吊架以及各种泵和阀门、法兰。管路元件和设备的机械结构非常复杂。在受到振动力量的作用下会发生连锁反应。当我们研究管道振动时要考虑的两个系统：管道结构和流体系统。 管道激振力一般来自系统自身和系统外。自身的管道系统包括：与管道相连的泵、转动设备的振动、关内流体发生突变导致的流体不稳定流动引起的振动。系统外的振动包括自然灾害如地震、风力等引发的振动。 系统内部振动一般是导致管道振动的主要原因。振动对于电厂管道来说是一种反复发作的问题，但是其产生的危害性一点也不少于其他故障造成的损害。 1、管道内流体进行脉动时，会引发各种泵体进行工质加压。加压的方式不同也不连续，但是流体的压力和速度不断进行上下波动是振动的共性。脉动状态分为异径管、阀门管道振动等，共同产生激振力，导致管道发生振动[1]。 2、泵等设备在转动时间，会将振动力进行连锁传送，在泵转动时就会发生管道的振动。 3、管道内部流体流速过快时，经过减压阀门等元器件，产生共振。流体的流速越高，工质对管道产生的共振就越大。如果排气设备不够稳定，那么产生的应力就会更不稳定。管道振动是必然的，只是随着管径设计大小、流体流速大小而不同而已。 4、水锤在机调整和改造过程中需要开启和关闭，这个过程会导致高加疏水调节阀的突然关闭。管道内的水流速度就会突然发生变化。水压出现巨大的波动，呈现压缩和膨胀的情况，对管道内传递不稳定的脉波。压力增大导致管道发生晃动，最后与管道的频率发生重叠，产生共振。引发汽水管道发生稳态振动和瞬态振动的原因，还包括管道频率低，输送介质压力变化等原因，当管道在机组运行过程中被安排不恰当的位置，或者操作人员对给水管道的安装与操作出现了失误，也会引起管道振动的情况。 5、管道的固有频率按照国家有关火力发电厂汽水管道设计技术规定要求应大于3.5HZ，但在工程实际工作中，由于设计、施工、运行中各种干扰因素，使的载荷分配不合理、机组管道应力分布不合理、刚度不符合技术要求等现象并不少见，以上原因均可以导致管道固有频率没有按照规定进行配置，发生管道振动[2]。 二、管道振动消除措施 1、改变系统刚度，可以有针对性地增设限位支架、刚性支架等装置，对管系振动产生一定的治理作用。通过观察振动的位置和方向，可以计算出管系的频率，将振动的计算结果进行对比和分析。发现振力的来源并提出消振措施。 2、在查明振力来源的情况下，采取消除外界振源的方式可以提高管道的自身振力。包括：将管道连接的泵转动周期进行重新布置，将布置不合理的弯头三通、调整阀门和节流孔等关键进行重新布置。可以将介质压力变化进行调整产生激振力。 3、如果是由于操作不当引起的管道振动，快速关闭或者打开阀门，将水锤、气锤等进行调整，操作方式和次序发生改编后，管道瞬态振动的现象就会得到解决。 4、当无法查明振动的来源或者无法减小振动的力度的情况发生时，可以通过改变管道的特性来减小管道激振力的影响。一般采取的措施包括：改变管道的振动固定频率，降低管道对共振产生反应的特性，从而避免共振的发生。安装吸振装置对管道传导过来的振动进行消振。利用反作用力抵消掉部分振动，然后将管道进行重新配置，安装减振器等装置，或者安装阻尼材料，消耗振动的能量。 三、案例分析 某火电厂50MW机组安装投产后，由于主给水管道存在间歇性振动，因此破坏了管道结构的稳定性。对于机组装备的冲击和破坏作用非常严重，甚至威胁了管道、支吊架以及其他设备的运行。因此对给水管道进行了大调整。 1、跟现场勘察情况，首先进行了振动测试，对多处支吊架进行了现场测试后，传感器传来的测量结果包括管道振动频率、振动加速度和振动位移等。根据测量结果。采取了升降机组降低管道负荷的方法。当主给水流量和水压力发生巨大振动时，机组运行就发生了不平稳的状况，振动强烈。而当主给水量再次增大后，给水压力和管道振动均发生了增加。在对升降机组采取了降低负荷的措施后，给水量发生了改变。管道振动就相对缓和了。 2、根据测试，技术人员利用应力分析和模态分析软件，制作出管道的计算模型。这个模型中包含了管道的热态应力、静态工作应力，管道振动应力。对上述应力的数值进行了准确的汇报和分析。根据现场测量数据、得出了管道振动治理方案。 首先，从管道振动方面考虑，将管道走向保持不变，改变管道的阻尼和刚度，在节点350处加X方向限位加装了刚性支架，在节点250、260等处加装了阻尼器，在管道二次应力测试后增加了应力增幅。 第二，对管道进行静力分析。提供了管道的固有频率和刚度。将机组负荷提升到50MW后再降低到25MW，调整过程中管道的振动发生了变化，到最后只出现比较微小的振动。最大振幅不超过1毫米。
1、机械振动系统的固有频率与哪些因素有关？关系如何？ 答：机械振动系统的固有频率与系统的质量矩阵、刚度矩阵（和阻尼有关 质量越大，固有频率越低； 刚度越大，固有频率越高； 阻尼越大，固有频率越低。 2、简述机械振动系统的实际阻尼、临界阻尼、阻尼比的联系与区别。 答：实际阻尼是指振动系统的真实阻尼值，用于度量系统自身消耗振动能量的能力； 临界阻尼是c2 e n mω =，大于或等于该阻尼值，系统的运动 不是振动，而是一个指数衰运动； 阻尼比是 / e c c ξ= 3、简述无阻尼单自由度系统共振的能量集聚过程。 答：无阻尼单自由度系统受简谐激励时，如果激励频率等于系统固有频率，系统将发生共振； 外力对系统做的功全部转成系统的机械能即振动的能量； 外力持续给系统输入能量，使系统的振动能量直线上升，振幅逐渐增大； 无阻尼系统共振时，需要一定的时间积累振动能量。 4、什么是共振，并从能量角度简述共振的形成过程。
答：当系统的外加激励与系统的固有频率接近时候，系统发生共振；共振过程中，外加激励的能量被系统吸收，系统的振幅逐渐加大。 5、简述线性系统在振动过程中动能和势能之间的关系。 答：线性系统在振动过程中动能和势能相互转换，如果没有阻尼，系统的动能和势能之和为常数。 6、什么是机械振动？振动发生的内在原因是什么？外在原因是什么？ 答：机械振动是指机械或结构在它的静平衡位置附近的往复弹性运动。 振动发生的内在原因是机械或结构具有在振动时储存动能和势能，而且释放动能和势能并能使动能和势能相互转换的能力。 外在原因是由于外界对系统的激励或者作用。 7、从能量、运动、共振等角度简述阻尼对单自由度系统振动的影响。 答：从能量角度看，阻尼消耗系统的能力，使得单自由度系统的总机械能越来越小； 从运动角度看，当阻尼比大于等于1时，系统不会产生振动，其中阻尼比为1的时候振幅衰减最快；当阻尼比小于1时，阻尼使得单自由度系统的振幅越来越小，固有频率降低；阻尼固有频率2d 1n ωωξ=-； 共振的角度看，随着系统能量的增加、增幅和速度增加，阻尼消耗的能量也增加，当阻尼消耗能力与系统输入能量平衡时，系统的振
简析锅炉汽水系统管道振动问题及对策 发表时间：2019-03-12T16:15:29.550Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：杨宜辉[导读] 摘要：根据近几年在锅炉事件变化与发展研究中可以看出，发电厂中有更多的汽水管，汽水管内部的热系统越来越复杂，导致管道产生振动。（阳西海滨电力发展有限公司 529800）摘要：根据近几年在锅炉事件变化与发展研究中可以看出，发电厂中有更多的汽水管，汽水管内部的热系统越来越复杂，导致管道产生振动。这种振动威胁着管道的安全运行。例如，高压供水管道和主蒸汽管道等管道都由于单位容量和参数的增加而振动。本文分析了锅炉和汽车系统中存在的振动问题，并提出了相应的解决办法。 关键词：锅炉汽水；管道振动；问题；对策引言;锅炉汽水系统在管道中发生振动的主要原因是各种设备和装置在实施模式中是复杂的机械形式，导致管道与支架的连接。随着振动的产生，系统形成振动。因此，要解决这种振动形式，不仅要改变管道的主体结构，还要降低管道的外部振动力。 1.汽水管的振动原理及危害汽水管道系统的振动非常普遍，主要发生在启停机和工作情况改变的时刻，在主蒸汽管道、水泵出入口、高温高压容器等管路出现，表现为管路和支吊架碰撞摆动发出噪声。汽水管道系统的振动越来越常见，振动主要由于力的交替变化而产生，会导致链接与管道的振动器械遭受影响和伤害，如果管道长期处于这种振动状况就会给安全生产带来极大危害，甚至造成严重的机动组非停事故。在电厂运行中，各管道纵横交错，微弱的管道振动对设备带来的影响较弱，但是如果振动强烈就极易导致机组非计划停运，振动产生的往复惯性力会导致汽水管道结构的破坏甚至局部泄露断裂，严重时会引起爆炸等灾害。另外，汽水管道振动产生的噪声还会影响现场工作人员的身心健康，操作人员易产生不舒适感，影响工作效率，也是安全事故多发的起因，同时还会对周围环境造成噪声污染。 2 锅炉汽水系统中的管道振动问题 2.1 激振力产生的影响激励力对管道振动的影响主要表现在三个方面。一是管道内脉动引起的影响因素。因为在管内的输液形式是利用泵、压缩机等将压力转化为动力的形式，使压力法实现为孔隙度。然而，这种压力法在管道中实现的平均压力产生恒定的波动，产生脉动现象的压力，最终实现了流量管道中的脉动现象。这种现象的存在，主要会影响到相对弯曲的管头、控制阀、节流阀孔板中死液的振动。一是液压冲击的振动。液体在管道中实施输送期间，因为在生产期间的调节作用，不断的启动阀门、水泵等操作，管道内的流体在生产过程中就会不断发生变化，不仅在速度上，动量上也存在较大改变。所以导致管内的压强值不断增加或减少，液体在流动期间就会产生锤击声音，从而形成液击现象。这也是水锤以及水击方式。液体在管内的流动改变了管道内的压力，不仅能使管子产生爆裂现象，还会降低压力，形成负压值，从而使管子失去平稳状态。而且，液击还能使管道发生强烈的振动现象，产生的噪音影响了管道系统的正常运行。最后一种为管道内流体在流动期间产生的速度，实现的振动现象。因为流体与管道的边界出现分离形式，从而使流体产生湍流，实现振动现象。 2.2 管道系统产生的影响管道系统在振动效果上产生的原因比较复杂，主要的发生形式可能是系统中相关设备在外部产生的动力现象，也可能是管道液体在输送期间，相关介质在流动中产生的复杂变化。系统在这种数值变化中，不仅是系统在设计数值上的影响变化，也是安装期间，在实际施工过程中产生的多种变化。特别是系统中相关类型设备的安装情况、管道在安装期间的相关尺寸以及管道在安装期间相关的布置形式、管道系统的支撑条件、约束条件、实际运行期间发生的变化趋势以及在设计期间对相关参数的设计趋势等，这些因素都能对管道系统的振动效果产生较大影响。管道系统是一种连续性的弹性系统，如果管内的固有频率以及激振力在连接期间产生较大频率变化，就会增加该系统在振动形式上的变化趋势。特别是一些结构比较简单的管道系统，在固有频率上的计算方式都会比较详细。在复杂系统中，也会由多个单元来代替，所以要对质量问题进行考虑。 3 解决锅炉汽水系统中管道振动问题 3.1 激振力的消除形式要消除管道外界的激振力，主要从三方面来改变。一方面，要调节泵、压缩机中的管道流体，使它们在动力源运行过程中能保持平稳运行，但在这期间，一定要保证实现持续并稳定的流场形式。一方面，要对弯头、三通、阀门以及孔板等管道中的元件进行合理配置，使它们能保持一定的流畅变化，从而降低管内产生强烈的激振力。最后一方面，要消减掉液击，主要是在阀门上实施缓慢关闭行为。根据系统工艺在设计期间的具体要求，将管道的长度尽量缩减。如果管道与液击源比较靠近，就要在管道周边安装安全阀以及阻尼器等设备，这样不仅能释放出液击中的能量，也能吸收液击中的大量能量。 3.2 消除管道的自然频率要消除管道中的固有频率，主要从四方面进行改善。首先，对管道结构实施全面的布局方式。改变管道系统在质量上的分布形式，使系统中的固有频率发生变化，这样不仅提高了管道中的刚度变化，还能避免管道中出现共振现象。然后，还要在管道中设置阻尼器，在管道比较固定的、能够起支撑作用位置，安装金属弹簧、橡皮以及软木等比较软性的材料进行连接，这样不仅能实现对振动的隔离，也消除了管道内的振动效果。其次，还要对管道的支撑位置增加以及调整方式，改变管道的支撑性质。如果改变管道之间的支撑性质，不仅能使支撑点之间的距离缩短，还能提高管道中相关的频率变化。还要将悬臂管两侧改变成简支管，使弹簧性的支撑管实现刚性的支撑管，这样不仅能加大同钉频率，也能实现良好的消除振动作用。最后，在工程设计期间，由于在现场施工中受条件的限制以及受工艺条件的限制，管道在位置方向的变化以及结构上的变化尺寸都不能改变，在改变以及创造方式上具有较大限制因素。所以，利用该因素的限制方式，就要对系统的固有频率进行改变、调节等方式。结束语：随着我国社会和经济的发展，我国的电力工业正在蓬勃发展。然而，在电厂实际运行中经常发生的汽水管振动也越来越受到人们的重视。由于振动管道的存在影响了企业的安全生产，因为管道的长期使用，能够产生一定的应变能力，尽管在强度比较集中情况下，也会造成较大破坏。特别是在焊接部分，接管的开口处产生破坏，管线与介质发生较大的生产事故，从而使管道产生振动现象，所以本文对相关问题的存在，实现了有效的解决形式。参考文献：
文章编号:1005)0329(2002)10)0028)04 管道系统振动分析与工程应用 王乐勤何秋良 (浙江大学,浙江杭州310027) 摘要:阐述了管道振动产生的原因与机理,影响因素以及消减管道振动的技术方法,提出了研究管道振动今后的发展方向。 关键词:往复式压缩机;管道;振动 中图分类号:TU3113文献标识码:A Reciprocating C ompressor Pipeline Vibration Analysis and Engineering Application Wang Leqin He Qiuliang Abstract:The reason and mechanism of bringing pipeline vibration,the fact of affecting pipeline vibration and technic and methods of reducing pipeline vibration were explained.In the end,the develop mental way to studying pipeline vibration was point out. Keywords:reciprocating compressor;pipeline;vibration 1引言 管道内的流体在流过管道过程中,由于管路的弯头、管径变化等因素,不可避免地有流速、压头的变化,这样就产生了管道振动问题。如活塞式压缩机、往复泵,由于吸、排量的间歇性和周期性使管流的压力、速度、密度等参数既随位置变化,又随时间变化。管流的压力、速度、密度等参数随时间呈周期性变化的现象称/管流脉动0。管流脉动是引起管道及附属设备振动的主要原因。此外,管道还会受到地震、风力和意想不到的外力瞬时冲击等作用,此时管道就要发生复杂的振动,这些振动将对管道的安全和寿命有一定的影响,严重的情况会造成不可预估的后果。据估计,工业先进的美国过去因管道振动而造成的损失每年达100亿美元以上,我国这类事故也经常发生,所以研究管道振动问题以及如何消除或减轻管道振动是一个很有经济效益的课题。 早在20世纪50年代,美国就开始对管道振动问题进行探索研究。20世纪70年代初,苏联的A#维将金在研究管道振动问题上取得突破性进展,接着由日本的一些学者继续完善,使管道振动问题进入实用阶段。我国在20世纪70年代中期开始进行管道振动问提的研究,目前已取得较好成果。 2管道振动的原因 211引起管道振动的原因 管道及其支架和与之相连结的各种设备或装置构成了一个复杂的机械结构系统,该系统产生振动是由多种原因引起的:一是由于运动机构的动力平衡性差或基础设计不当;二是由于气流脉动;三是共振;另外一个原因可能是管道内流体流速过快产生湍流边界层分离而形成涡流,引起振动。 21111动力平衡性差或基础设计不当引起的管道振动 一般管路都是和压缩机或泵连接在一起,压缩机和泵在出厂前的动平衡必须满足设计要求,安装应符合安装规范,保证其振动在设计范围之内。因此管道振动往往是基础设计不当造成的。21112气流脉动引起的管道振动 气流脉动是引发管道振动的最主要原因,管道输液(气)需通过压缩机或泵加压作为动力,这 收稿日期:2002)02)04
汽水管道振动的原因分析及解决方法研究 摘要：汽水管道在运行过程中会出现管道振动的情况，然而这种管道振动对于整个系统是不利的。本文主要针对汽水管道振动产生的原因进行分析探究，同时针对振动的原因提出了相关的解决措施。 关键词：汽水管道、管道振动、原因分析、解决方法 一、前言 振动是汽水管道系统运行中的一种常见现象，管道的剧烈振动可能导致管道系统及相关附件产生损坏及功能失效，管线长期受到振动影响会产生局部的集中应力。长时间的大幅度振动可能造成管道局部发生疲劳破坏，并对连接的设备产生附加推力，而造成管道连接设备的损害甚至严重的会影响整个系统安全运行。 二、汽水管道中常见的振动 1、介质汽化导致管路振动 以水为介质，当水泵入口温度高于入口压力下的饱和温度时,以及出口流量小于泵的最低流量时,介质水即要产生汽化。泵汽化时泵出口压力、流量下降或晃动，泵体及管道发生噪声和异常振动泵电机电流下降晃动。当泵发生汽化时，应立即停运故障泵启动备用泵。并做以下检查: （1）检查泵在低负荷运行时在循环管路是否畅通，其给水流量是否大于泵的最小流量，避免介质在泵内长期磨擦发生汽化。 （2）检查给泵入口的进口温度、压力是否符合设计要求，滤网是否堵塞,避免由于进口压力过低造成汽化。 （3）检查泵吸入口高度是否符合设计要求，是否满足泵所要求的必须汽蚀余量高度要求。 2、汽液两项流引起的管道振动 在运行时管道内存在着大量气体，如不能及时排出，则降低管道有效流通面积，阻碍液体的正常流动，在气体发生爆破时对管道产生汽蚀冲击，引起管道振动。当压力管道的阀门突然关闭或开启时,当水泵突然停止或启动时,因瞬时流速发生急剧变化引起液体动量迅速改变,而使压力显著变化，还会发生水击现象。 3、支吊架设计不良