加热炉管道系统振动分析及减振处理
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摘 要：管道作为物料输送的主要设备，在过程工业中占有重要地位。管道的强烈振动会导致磨损和松动，如配件和管道之间的连接，导致管道和悬挂的疲劳甚至破裂。通过CEASERⅡ管道应力分析软件对某热泵站加热炉进出口管系振动问题进行了建模分析，同时从两相流管道的影响，流体激振力对加热炉入口管道振动，找出管道振动的主要原因，提出了有效的减振措施。
关键词：加热炉;管系;振动分析
在生产实践中，管道的强烈振动会导致管道配件的磨损和触发，特别是管道连接点、管道与配件的连接点以及管道与支架的连接点;由于振动的交替应力，导致疲劳损伤，因此，管道系统的振动分析是管道设计的必要条件，对于在实践中发生振动的管道系统，只有在使用科学和正确的分析方法来确定振动的主要原因时，才能采取合理的衰减措施。
1 管道振动现象
1.1 两相流的影响
气体和液体相是在气相和液相中混合的流动，具有界面界面，在工业运输应用中更为常见。两个气态和液相的管道容易受到振动，严重的振动会导致安全问题，如管道焊接和法兰泄漏。如果环境内流通和密封的行为施加压力和内部压力、壁的压力，压力管阶段流和液体阶段及其共同参数很不稳定，从而使这些部队也改变了积极的外部力量的振动应用。再加热炉的管道位于输送泵的后方，运行压力约为3.0MPa。焚化窑温度、出口50℃。因此，在原油气化温度下，运输环境的气化没有问题。数量管制窑开放和启动闸门入境和出境时应考虑到联科行动，在这种情况下窑在极端环境下运作的授权，以避免造成有效振动潮流的两个阶段。
1.2 管道喘振的影响
在某些情况下，当管道阀门被打开到一定的位置，以达到一定的流量时，管道的流体与阀门和管道产生强烈的相互作用，导致低频管道的强烈振动，这是一种被称为“过载”的现象。呼吸是一种自我刺激的振动，振动通常是剧烈的，会造成严重的伤害。呼吸通常以低流量产生，一旦流量立即被调节，呼吸就会停止。在实践中，只要通过阀和再加热炉的输入和输出阀得到良好的控制，就可以避免管道的过载。因此，我们可以排除呼吸引起管道振动的可能性。
1.3 流体激振力的影响
由于管道的变化和泵出口的压力脉冲，流体状态的变化可能会导致阀门和附件的不平衡力。介质压力和流量增加，导致阀门配件的不平衡增加。如果不平衡是重要的，它会触发强迫振动。振动强度随压力流量的增加而增加，管道振动频率随不平衡力的频率而变化;如果不平衡力不足以触发管子的强迫振动，只有当不平衡力的变化频率接近或等于管子的自然频率时，才会触发管子的共振。在某些情况下，不平衡力主要受介质流量、压力和阀门开口的影响。不平衡力的变化频率也受到流体状态的影响，影响流体状态变化的因素更为复杂，除了操作状态参数外，还受到许多偶然因素的影响。因此，刺激的力量可能会触发系统的共振。
1.4 管道系统的振动分析
由管道、附件和支撑组成，本身就是一个弹性系统。管道系统有一系列固有的频率，这取决于管道的状态、支持的类型和位置。管道系统固有的频率反映了管道对动态负载响应的变化，管道系统固有的频率允许对管道振动的可能性进行评估，原则上，管道固有的频率不应过于接近设备的工作频率或系统产生的刺激频率。较低的固有频率代表了管道振动的可能性。根据管道结构固有频率的计算结果，管道结构前的固有频率均小于4Hz。因此，在刺激力的作用下，管道更有可能产生振动。
2 管道减振技术
管道的阻尼可以通过控制管道流量的压力脉冲来获得，这样就不会产生共振;管子结构的固有频率被调整，以避免机械振动。由于该工厂的原油流量和压力受到实际生产条件的影响，不能自行调整，已采取措施改变管道的固有频率。
在地上安装方式的前提下，将加热炉前后阀门改为水平安装;支管与汇管采用45°弯头连接，同时进加热炉管线立管加导向支架。
改造加热炉区管系结构。加热炉区汇管由地上安装改为地下安装，汇管上越炉旁通阀门弯出地面安装;加热炉进出口阀门安装在立管上，尽量减少加热炉进出口管线的弯头数量，同时立管采用导向支架。该方案对加热炉进出口管道进行了改造，施工验收后投运证实：当原油外输量达到设计输量时，加热炉进出口管道已无明显振动。
尽管各种原因都有可能引起管道振动，但是对于上述情况，主要还是由于高压换热器壳程管束结垢引起的。因此，为避免类似情况的发生，建议炼油厂对加氢裂化装置关键设备的检修维护问题应引起足够的重视，尤其是高压换热器应定期进行结垢清洗，做到的彻底、干净，保证清洗效果。并且保证原料阻垢剂的加注量，尤其在开工初期，要保证阻垢剂的加注量达到正常加注量的两倍，防止换热器管束外侧较快出现垢阻层。
管道振动是一个非常复杂的问题，为了缓冲管道的振动，必须考虑到各种因素，处理矛盾，不要忽视彼此。例如，管道支撑点的加固或安装可以显著提高系统的刚度，改变振動特性，但固体支撑点不会改变压力脉冲的刺激力。管道的热应力与管道的振动衰减是矛盾的，因此在设计管道时要妥善处理这一矛盾，并找到最好的解决方案。通过及时采取有效措施，对换热器进行彻底清洗，使管道振动问题得到解决，确保该装置在换剂改造后的安全生产。
参考文献：
[1]高行山.两端固支输流管道流固耦合振动的稳定性分析[J].机械设计与制造，2015（2）：8.
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