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制冷系统管道的减振方法

来源:机房360 作者:mopper 更新时间:2010-10-12 16:53:14

摘要:复式压缩机工作特点是吸排气流呈间歇性和周期性,因此,不可避免地要激发进出口管道内的流体呈脉动状态,使管内流体参数随位置及时间周期性变化,这种现象称为气流脉动。脉动流体沿管道输送时,遇到弯头、异径管、分支管、阀门、盲板等元件将产生随时间变化的激振力,受该激振力作用,管系便产生一定的机械振动响应。压力脉动越大,管道振动的振幅和动应力越大,强烈的脉动气流会严重影响气阀的正常开闭,减小工作效率。

  一、振动的评价标准
  
  评价一个振动对人体的影响比较复杂。人体对振动的感觉比对噪声的感觉要复杂得多。人对噪声,通常情况下只通过耳器官感受,而对振动则是由身体各部的接触位来感受。同样一种振动,人的体位不同(如立、坐、卧等),则感觉也会不一样。同时,由不同的器官接近的振动,其感觉也不尽相同。此外,振动的方向、频率、振幅或加速度等的不同,人的感受也不同。由此可见,评价振动对人体的影响,要比评价噪声对人体的影响复杂得多。
  
  如同噪声一样,振动对人既是一种生理影响,也是一种心理影响,所以个体差异十分明显。某些人能容忍的振动,对另一些人都可能引起强烈的反应。但用统计的方法还是可以找出平均值、高阻值与低阻值,并以此作为评价标准。国际标准化组织(150)于1978年推荐一个根据振动强、弱对人体影响的评价标准,它分如下三类(或三个等级)考虑。
  
  (1)不舒适感界限(不舒适阀)当振动的强度加大到一定程度时,人就有不舒适或讨厌的心理反应,但还不致引起生理反应,即还没有产生生理的影响。
  
  (2)疲劳界限(疲劳阂)振动强度进一步增大到某种程度,人对振动的感觉就由"不舒适"进入到"疲劳阂"。超过此标准后,不仅有心理反应,而且也出现生理反应。也就是说,人的感觉器官和神经系统受振动的刺激,并通过神经系统对其他器官产生影响,如注意力转移、工作效率降低等。但当振动停止后这些生理影响是能够消除的。
  
  (3)暴露极限(危险阀)当振动的强度继续增加并超过一定限度时,便对人不仅有心理、生理影响,还会产生病理性的损伤,这就是"危险阀",也称"极限阀"。超过危险阂的振动将使感受器官和神经系统产生永久性病变,即使振动停止也不能再复原。至于振动对建筑物的影响,多数国家都有自己的标准,国际标准化组织(150)己草拟了建筑振动的评价标准,但还未通过。就空调、制冷设备本身影响建筑物安全的情况很少。当出现这类问题时,通常是根据所要达到的振幅(或加速度)值进行隔振处理。
  
  二、制冷系统管道的减振方法
  
  1•往复式压缩机管系振动的产生
  
  往复式压缩机工作特点是吸排气流呈间歇性和周期性,因此,不可避免地要激发进出口管道内的流体呈脉动状态,使管内流体参数随位置及时间周期性变化,这种现象称为气流脉动。脉动流体沿管道输送时,遇到弯头、异径管、分支管、阀门、盲板等元件将产生随时间变化的激振力,受该激振力作用,管系便产生一定的机械振动响应。压力脉动越大,管道振动的振幅和动应力越大,强烈的脉动气流会严重影响气阀的正常开闭,减小工作效率。此外,还会引起管系的机械振动,造成管件疲劳破坏,发生泄漏,甚至造成火灾爆炸等重大事故。因此,降低气流脉动是往复式压缩机配管设计的主要任务之一。
  
  管道振动的第二个原因是共振。管道内的气体构成一个系统,称为气柱。气柱本身具有的频率称为气柱固有频率;机组活塞的往复运动频率称为激发频率;管道及其组成件构成一个系统,该系统结构本身具有的频率称为管系机械固有频率九在工程上常把(0•8~1•2)下的频率范围作为共振区。当气柱固有频率落在激发频率的共振区内时,产生较大压力脉动,发生气柱共振。管系机械固有频率落在激发频率的共振区或气柱固有频率的共振区时,发生结构共振。因此,配管设计必须避免发生气柱及结构的共振,即调整气柱固有频率和管系机械固有频率。
  
  管道振动第三个原因是由于机组本身的振动。机组本身的动平衡性能差、安装不对中、基础及支撑设计不当均会引起机组振动,带动管系振动。对于端点安装往复式压缩机的管系压力脉动是无法避免的,将压力脉动控制在一定的范围内,不便压力脉动在管道的转弯处或在截面发生变化处形成激振力。这些力作用在管道的弯头和变截面(如异径管接头、阀门等)处容易引起管道受迫振动。
  
  2•管道振动分析中使用的控制标准
  
  往复式压缩机管系的振动分析应满足以下要求。
  
  (1)根据美国石油学会API618标准关于脉动控制要求,保证压力脉动不超过允许值。
  
  (2)根据美国压缩机技术协会关于机械振幅要求,保证机械振幅不超过允许值。
  
  3•管道振动的控制措施
  
  (1)压力脉动的控制措施压力脉动的控制措施主要包括以下几点。
  
  1首先要进行气柱固有频率的计算,使气柱固有频率与活塞激发频率错开,从而避免气柱共振。
  
  2合理设计缓冲罐并安装在尽量靠近汽缸的位置,缓冲罐是最简单而有效的消振措施,它能使缓冲罐后面管道内的气流变得缓和,其作用与柔性分析中的补偿器相似。要达到理想的减振效果缓冲罐应有足够的容积。
  
  3合理搭设消振孔板。在容器的人口处加装适当尺寸的孔板,可以降低该管段内的压力不均匀度,使管道尾端不具有反射条件,从而达到减轻管道振动的目的,消振孔板通常安装在缓冲罐的进出口管嘴处。
  
  4设置集管器。并机运转的管道在汇合处脉动量会相互叠加,叠加的结果有时相互抵消,有时相互加强,为避免在多机汇合处产生过大脉动值,在汇合处设置集管器,其尺寸大小不起缓冲作用。
  
  (2)管系振动的控制措施在整个管系脉动值都控制在允许的范围内后,再进行管系结构振动的计算,将机械振动的振幅和动应力控制花允许的范围内。管系振动的控制措施主要有以下几点。
  
  1进行管系的机械固有频率计算,使机械固有频率与活塞激发频率错开,并与气柱固有频率错开。
  
  2在满足管道柔性分析的前提下,应尽量减少转弯,减少在弯头处产生激振力发生振动。
  
  3支架应采取防振管架,而不能『设承重或止推架。Q支架的间距应满足最小频率的要求。
  
  4管道应尽量沿地面敷设,管道过高则支架难以生根,同时支架的刚度很难保证。
  
  5为防止机组的转动不平衡力引起管系振动,进出口缓冲罐要有牢固的支撑。
  
  6在阀门等重力集中处应加设支架,因为重力集中处振动频率低。
  
  4•结论
  
  通过以上分析,在往复式压缩机管系中设置缓冲罐是简单有效的消振措施,但容积大小要符合标准,安装位置要足够靠近汽缸,才能使后面管线申的气流足够平稳,以期达到API618标准;其次是搭设孔板,孔板必须进行精确计算,孔板的安装位置也要恰当;另外,如果条件允许,适当改变管径、增加支管等措施也是行之有效的。为了提高压缩机装置的经济性和工作的可靠性,降低过大的压力脉动以及由此而引起的管道的机械振动是十分重要的。消减气流脉动的方法比较多,根据实际情况,按API618标准衡量管系的压力脉动是否在允许值范围内,以期达到压缩机装置安全运转的目的。

    责任编辑:handsome

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