加熱爐管道系統振動分析及減振處理
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摘 要：管道作為物料輸送的主要設備，在過程工業中占有重要地位。管道的強烈振動會導致磨損和松動，如配件和管道之間的連接，導致管道和懸掛的疲勞甚至破裂。通過CEASERⅡ管道應力分析軟件對某熱泵站加熱爐進出口管系振動問題進行了建模分析，同時從兩相流管道的影響，流體激振力對加熱爐入口管道振動，找出管道振動的主要原因，提出了有效的減振措施。
關鍵詞：加熱爐;管系;振動分析
在生產實踐中，管道的強烈振動會導致管道配件的磨損和觸發，特別是管道連接點、管道與配件的連接點以及管道與支架的連接點;由于振動的交替應力，導致疲勞損傷，因此，管道系統的振動分析是管道設計的必要條件，對于在實踐中發生振動的管道系統，只有在使用科學和正確的分析方法來確定振動的主要原因時，才能采取合理的衰減措施。
1 管道振動現象
1.1 兩相流的影響
氣體和液體相是在氣相和液相中混合的流動，具有界面界面，在工業運輸應用中更為常見。兩個氣態和液相的管道容易受到振動，嚴重的振動會導致安全問題，如管道焊接和法蘭泄漏。如果環境內流通和密封的行為施加壓力和內部壓力、壁的壓力，壓力管階段流和液體階段及其共同參數很不穩定，從而使這些部隊也改變了積極的外部力量的振動應用。再加熱爐的管道位于輸送泵的后方，運行壓力約為3.0MPa。焚化窯溫度、出口50℃。因此，在原油氣化溫度下，運輸環境的氣化沒有問題。數量管制窯開放和啟動閘門入境和出境時應考慮到聯科行動，在這種情況下窯在極端環境下運作的授權，以避免造成有效振動潮流的兩個階段。
1.2 管道喘振的影響
在某些情況下，當管道閥門被打開到一定的位置，以達到一定的流量時，管道的流體與閥門和管道產生強烈的相互作用，導致低頻管道的強烈振動，這是一種被稱為“過載”的現象。呼吸是一種自我刺激的振動，振動通常是劇烈的，會造成嚴重的傷害。呼吸通常以低流量產生，一旦流量立即被調節，呼吸就會停止。在實踐中，只要通過閥和再加熱爐的輸入和輸出閥得到良好的控制，就可以避免管道的過載。因此，我們可以排除呼吸引起管道振動的可能性。
1.3 流體激振力的影響
由于管道的變化和泵出口的壓力脈沖，流體狀態的變化可能會導致閥門和附件的不平衡力。介質壓力和流量增加，導致閥門配件的不平衡增加。如果不平衡是重要的，它會觸發強迫振動。振動強度隨壓力流量的增加而增加，管道振動頻率隨不平衡力的頻率而變化;如果不平衡力不足以觸發管子的強迫振動，只有當不平衡力的變化頻率接近或等于管子的自然頻率時，才會觸發管子的共振。在某些情況下，不平衡力主要受介質流量、壓力和閥門開口的影響。不平衡力的變化頻率也受到流體狀態的影響，影響流體狀態變化的因素更為復雜，除了操作狀態參數外，還受到許多偶然因素的影響。因此，刺激的力量可能會觸發系統的共振。
1.4 管道系統的振動分析
由管道、附件和支撐組成，本身就是一個彈性系統。管道系統有一系列固有的頻率，這取決于管道的狀態、支持的類型和位置。管道系統固有的頻率反映了管道對動態負載響應的變化，管道系統固有的頻率允許對管道振動的可能性進行評估，原則上，管道固有的頻率不應過于接近設備的工作頻率或系統產生的刺激頻率。較低的固有頻率代表了管道振動的可能性。根據管道結構固有頻率的計算結果，管道結構前的固有頻率均小于4Hz。因此，在刺激力的作用下，管道更有可能產生振動。
2 管道減振技術
管道的阻尼可以通過控制管道流量的壓力脈沖來獲得，這樣就不會產生共振;管子結構的固有頻率被調整，以避免機械振動。由于該工廠的原油流量和壓力受到實際生產條件的影響，不能自行調整，已采取措施改變管道的固有頻率。
在地上安裝方式的前提下，將加熱爐前后閥門改為水平安裝;支管與匯管采用45°彎頭連接，同時進加熱爐管線立管加導向支架。
改造加熱爐區管系結構。加熱爐區匯管由地上安裝改為地下安裝，匯管上越爐旁通閥門彎出地面安裝;加熱爐進出口閥門安裝在立管上，盡量減少加熱爐進出口管線的彎頭數量，同時立管采用導向支架。該方案對加熱爐進出口管道進行了改造，施工驗收后投運證實：當原油外輸量達到設計輸量時，加熱爐進出口管道已無明顯振動。
盡管各種原因都有可能引起管道振動，但是對于上述情況，主要還是由于高壓換熱器殼程管束結垢引起的。因此，為避免類似情況的發生，建議煉油廠對加氫裂化裝置關鍵設備的檢修維護問題應引起足夠的重視，尤其是高壓換熱器應定期進行結垢清洗，做到的徹底、干凈，保證清洗效果。并且保證原料阻垢劑的加注量，尤其在開工初期，要保證阻垢劑的加注量達到正常加注量的兩倍，防止換熱器管束外側較快出現垢阻層。
管道振動是一個非常復雜的問題，為了緩沖管道的振動，必須考慮到各種因素，處理矛盾，不要忽視彼此。例如，管道支撐點的加固或安裝可以顯著提高系統的剛度，改變振動特性，但固體支撐點不會改變壓力脈沖的刺激力。管道的熱應力與管道的振動衰減是矛盾的，因此在設計管道時要妥善處理這一矛盾，并找到最好的解決方案。通過及時采取有效措施，對換熱器進行徹底清洗，使管道振動問題得到解決，確保該裝置在換劑改造后的安全生產。
參考文獻：
[1]高行山.兩端固支輸流管道流固耦合振動的穩定性分析[J].機械設計與制造，2015（2）：8.
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