物料管线振动分析与计算

　　某厂生产的塑料物料采用固定水冷二级无油螺杆压缩机压缩空气通过管线输送至包装车间,输送过程中管线发生振动。在压缩机出口管线段,振幅较小, 为40μm,在管线末端即料舱进口处管线发生严重振动,导致焊点脱落,原约束因振动开裂,整个料舱进口管线段约束不起作用,振幅宏观可见,达15mm。为 解决该管线振动问题,我们对振动管线进行了振动测试,通过振动计算得出管线振动原因,并通过模拟约束方法,给出管线抗振方案。方案被该厂采用实施后管线振 动大大减小,振动严重段振幅控制在50μm以下。

　　1　现场主要数据调研及振动测试

　　1·1　现场主要数据调研

　　压缩机型式:固定水冷全罩型二级无油螺杆压缩机

　　型号:LGW-76/4·5-X

　　介质:空气　输送物料:塑料颗粒

　　进气压力:767mmHg(绝)

　　容积流量:76M3/min

　　排气压力:0·45MPa

　　轴功率:385kW

　　主动轴转速:6615/11340r/min

　　输送管线直径:323*3,168*3,273*3

　　输送管线长度:200m

　　料舱进口处管线布置图见图1。

　　图1中1、2、3、4、5为振动测点。

　　1·2　料舱进口管线振动测试

　　通过对振动严重的管线进行了现场实测,获得了管线振动的振幅。进出口的振幅值为使用北京测振仪器厂的GX-4B测振仪测量值。管线中间段的振幅 值由于振幅超限,测量时使用钢板尺及游标卡尺进行3次测量后取平均值。观察振幅值我们可见,最大振幅发生在距料舱进口处管线始端4m位置,最大振幅达 15mm。因此,对此段管线进行振动分析、计算,降低振动势在必行。

　　2　管线振动理论分析、计算及振动原因分析

　　2·1　管线振动的理论分析

　　管线振动的危害是明显的,它会引起管线的疲劳损伤、小口径管线损坏、管线保温层材料的破损、测量计及接管等的损坏、控制系统的误操作以及管线的振动和噪音等,因此,管线设计人员必须十分重视管线振动的消除和控制。

　　消除和控制的对策无外乎消除管线系统的激扰力和改善管线系统的振动特性两个方面,对于催化裂化装置二级再生器催化剂输入管线而言,一方面是消除 激扰力,也就是消除振源,然而,消除振源意味着改变工艺条件,这时投入生产的装置来讲难度很大;另一方面,需要采取措施缓和所发生的振动,使其响应控制在 一定范围内,这就要改变管线系统的结构特性。管线系统结构的运动微分方程可表示为[1]:

　　式中:[M]、[C]、[K]———分别为管线系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,通常它们是n×n实对称矩阵;