压力管道振动分析

附加水体质量模型的压力管道流激振动分析徐存东;常周梅;张硕;翟东辉【摘要】For the safet y problems of vibrat ion in the pressure pipeline of high-lift pumping st at ion, t he approach of added w ater mass w as proposed. A numerical model of pressure pipeline of pumping station was developed based on the fluid-solid interac-tion, and t he modal parameters under different working conditions were ident ified based on the No. 1 pressure pipeline of 2# pumping station in t he first stage of Jingtai irrigated area. The displacement deformation of pressure pipeline and its vibration characteristics w ere analyzed. The results show ed that ( 1) the vibration deformat ion st imulated by the pressure pipeline occurs at the inlet and outlet pipes of 4# machine; ( 2) the vibration amplitude of high-order vibrat ion mode is larger t han that of low-order vibrat ion mode, and w ith the increasing of order, vibrat ion deformation can also occur in the outlet pipe w hich is not easily to be vibrat ed; and ( 3) the inlet pipe of 8# machine does not affect the overal pipeline vibration. T he results of finite element numerical simulation analysis were sim ilar to those obt ained from in-situ measurements. Consequent ly, the model w ith added water mass is simple and provides reliable results, and it has advantages in the fluid-solid coupling simulation of pressure pipe-lines.%针对高扬程泵站压力管道振动的安全隐患,提出采用附加水体质量的方法,建立基于流固耦合的泵站压力管道数值模型,并以景电灌区一期二泵站1号压力管道为例进行不同工况下的模态参数辨识,分析压力管道位移变形规律及其流激振动特点。

大型泵站压力管道流激振动分析与损大型泵站压力管道是工程中不可或缺的部分，它是将水或其他介质从水源地流向供水站的重要途径。

在实际的工程中，由于多种原因，管道有可能会发生不稳定的流动，其中最常见的问题就是流激振动。

本文主要就此问题展开分析，探讨流激振动对大型泵站压力管道所带来的影响以及如何进行预防和降低损失。

一、大型泵站压力管道流激振动的原因在大型泵站压力管道中，流体通过管道时会引起一定的摩擦阻力，从而形成一定的压力损失。

当水流过管道时，管道内部会出现一定的流动不稳定性，最终可能会导致流激振动的发生。

其原因可归纳为以下几点：1.管道内流速的异常增加。

在某些情况下，水流过管道的速度会出现异常的增加，从而引起管道在流动中产生自激振动。

2.管道的结构和布局不当。

若管道在设计和布置中不合理，例如管道出现复杂的弯曲或者突变等，也会产生流激振动。

3.管道结构设备的材料问题。

管道和管道配件的材料如何选择也会直接影响流激振动的发生。

若材料质量差，或者管壁过于薄弱，都有可能引起管道的振动。

二、流激振动对大型泵站压力管道的影响流激振动对大型泵站压力管道会造成多种影响。

首先，流激振动可能导致管道在短时间内出现强烈的振动、震动等现象，从而直接影响管道的安全性和稳定性，甚至可能引起管道的破坏。

其次，由于管道内的振动会使管道内壁出现剪切力和摩擦力，从而对管道内部的介质造成机械损伤，并且加速管道的老化。

更为严重的是，一旦管道破裂，将会对周围环境造成无法预知的损失。

三、如何预防和降低损失为了避免流激振动对大型泵站压力管道的损害，一些有效的措施应该被采取。

1.加强材料控制。

管道通常采用钢铁或铸铁材料制作。

管道和管道配件的材料质量不能有缺陷和不足，尽量使用高强度和抗疲劳性能好的材料。

2.合理设计和布置管道。

管道在设计和布置时，需要考虑尽可能减少流体对管道内壁的冲击，避免有压降或曲线段生产。

减少有压降和曲线段的数量可以降低管道内激波现象的发生，从而降低流激振动的可能性。

压力管道事故原因与隐患分析、使用与维护、维修与保养方法（一）、压力管道事故常见原因：1、设计问题：设计无资质，特别是中小厂的技术改造项目设计往往自行设计，设计方案未经有关部门备案。

2、焊缝缺陷：无证焊工施焊；焊接不开坡口，焊缝未焊透，焊缝严重错边或其它超标缺陷造成焊缝强度低下；焊后未进行检验和无损检测查出超标焊接缺陷。

3、材料缺陷：材料选择或改代错误；材料质量差，有重皮等缺陷。

4、阀体和法兰缺陷：阀门失效、磨损，阀体、法兰材质不合要求，阀门公称压力、适用范围选择不对。

5、安全距离不足：压力管道与其它设施距离不合规范，压力管道与生活设施安全距离不足。

6、安全意识和安全知识缺乏：思想上对压力管道安全意识淡薄，对压力管道有关介质(如液化石油气)安全知识贫乏。

7、违章操作：无安全操作制度或有制度不严格执行。

8、腐蚀：压力管道超期服股造成腐蚀，未进行在用检验评定安全状况。

（二）、压力管道隐患分析：1.压力管道设计：⑴、压力管道设计是否合理是压力管道安全运行的基本保证。

⑵、按照《特种设备安全监察条例》和《压力管道安全管理和监察规定》的要求，压力管道必须由取得设计资格的设计单位进行设计。

⑶、在实际使用时发现，压力管道设计方面存在着无证单位设计或自行设计、无设计资料、压力管道选材不符合要求、结构不合理等问题，且在所用压力管道中的比例分别占91％、91%、50%、64%。

2.压力管道制造：⑴、压力管道是由管子、法兰、三通、阀门等管道元件组成，只有元件质量符合了要求，管道的使用安全才有保障。

⑵、在用的压力管道在制造方面却存在着阀门泄漏、锈死，三通、弯头等管道元件存在制造缺陷，焊缝中存有气孔、夹渣、未焊透等缺陷，密封性防腐和保温不符合要求等问题，且分别占总压力管道数的91%、64%、91%、91%。

3.压力管道安装：⑴、压力管道安装质量是否符合要求，直接影响到压力管道的使用安全，在压力管道的安装过程中极易埋下事故隐患。

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、支吊架设计不良支吊架设计安装不良主要表现在其布局不合理，管系受力不均匀，弹性支吊的弹簧未调整好,固定支架布置不合理。

[[1] 谷敬泽：《汽水管道支吊架问题分析及调整措施》，《河北电力技术》，2006年04期][1]在机组运行期间或大、小修要对支吊架进行全面检查,防止因为支吊架设计、布置或本身的缺陷，造成管系小振动演变成大振动。

压力管道产生缺陷原因分析及检验质量的提升摘要：随着我国经济的快速发展，我国的压力管道检验水平也得到了快速的提高，但是依然略有不足。

我国的压力管道绝大多数都是暴露在露天环境里，压力管道会受到周围各种环境因素的影响而导致质量出现问题。

一旦压力管道出现缺陷问题，运输企业相关工作人员就必须对压力管道进行仔细详细的分析和检验工作，采取相应的应对措施，保证运输管道的安全性能，进而保护运输管道周边居民的生命财产安全。

关键词：压力管道;缺陷;分析;检验质量;1压力管道产生缺陷的原因分析1.1压力管道腐蚀导致的缺陷在压力管道进行运输作业过程中，压力管道会面临管道内部和外部环境的强大温差，就会出现压力管道腐蚀问题，尤其是运输液化气时经常出现此类问题。

压力管道在长期的运输使用过程中，管道外部雨水的侵蚀以及管道内部的液体腐蚀都会对压力管理的使用寿命造成严重影响，导致压力管道出现变形和断裂等不良现象的产生。

压力管道维护工作从业人员一旦发现压力管道有腐蚀现象发生，就必须采用相应合理的解决措施来解决问题。

压力管道在进行铺设工作时，要使用绝缘的施工材料把金属压力管道捆绑在一起进行隔离，如果是运输过程中因为运输物质导致的腐蚀现象，运输企业就必须使用相应的科学技术来管理运输压力管道的防腐问题。

1.2压力管道结构缺陷很多压力管道在设计阶段就存在着一些不合理的缺陷，而且组成压力管道的各种元件如果质量不过关也是会导致压力管道出现质量问题。

很多压力管道维修人员通过多年的检验压力管道经验可以得出一个结论，压力管道的结构经常会出现缺陷的原因是设计阶段没有设计合理的压力管道补偿器。

如果压力管道长期待在温度变化大的一个外部环境，那么压力管道的直径就会发生一些变化，从而导致压力管道发生变形，直至损坏。

而在对压力管道进行检验的工作过程中，检验相关工作人员经常使用振捣的检验方式，通过这种振捣的方式来得知压力管道的结构出现的问题和缺陷。

如果压力管道中的介质本身具备比较高的流动速度，这会导致压力管道产生振动现象，使连接压力管道的元件产生松动现象，直至脱落。

压力管道振动问题分析摘要：在工业生产中，使用的压力管道受自身和外部环境等影响，会使管线引起振动，管线如果长期受到振动的影响在应力集中的部位，就会产生疲劳感，从而使管线发生断裂，就会引起较为严重的安全事故，从而引起介质外泄，所以在生产中要尽量减少管道振动，以免造成不必要的安全事故发生。

关键词：压力管道；振动原因；对策分析1 压力管道的振动原因分析压力管道主要承受的压力来自内部结构和外部环境，所以产生的振源又不可能只有一种，相关人员在对振动故障进行分析时，还要从系统本身以及外部环境两个角度入手进行分析，使预防对策能全面一些。

系统本身振动原因主要有两方面：一方面是一些机械设备运行本身就会产生振动，这些振动会使周围相连接的管道以及地面都随之产生振动，机器设备距离管道越近，压力管道振动程度就越大，产生变形的机率就越大。

另一方面管道内部液体在流动过程中，会因为外界作用或机械设备运行影响，而发生速度不均，甚至液体碰撞管道内壁的现象，这些不稳定液体作用在管道上，管道不会保持镇定。

系统外部环境振动源主要是地理环境或气候环境的急剧变化带来的轻微振动或激烈振动。

比如天降大雨或大雪时，雨水和雪直接作用在管道上，给管道造成一定的压力，尤其是没有熔化的雪，这些压力是持续不规律作用在管道上的，所以在此期间发生的管道振动频率也是不一样的。

在地震发生时，压力管道会随着地面振动一起振动，并且地面震动产生的压力会直接影响到压力管道的稳定性，管道会直接断裂。

外界环境带来的压力管道振动在管道使用期间发生的频率还是比较小的，所以本文将研究重点放在系统内部带来的振动原因。

1.1 气柱固有频率当管道系统内部不同管长的气柱固有频率保持一致时，同频压力管道就会出现振动现象，振幅和振动程度会根据固有频率大小，做出相关反应。

所以在对气柱固有频率该原因进行分析时，除了要分析气柱固有频率产生过程外，还要对气柱固有频率进行计算。

在管道内部，所谓的气柱并不是指封闭空间中的气体，而是指当管道内部的液体和管道内壁之间不再有空隙后，这些液体可以充当成弹性气柱。