设备管理_塔设备的附件与振动

1 7 4塔设备的附件 一 除沫器 现象 气速大时 塔顶雾沫夹带 造成物料流失 效率降低 环境污染 作用 减少雾沫夹带 确保气体纯度丝网除沫器 图7 64 7 65 型式折流板式除沫器 图7 66旋流板式除沫器 图7 67 2 1 升气管2 挡板3 格栅4 丝网5 梁 图7 64升气管型除沫器 3 图7 65全径型丝网除沫器 1 压条2 格栅3 丝网 4 图7 66折流板除沫器 5 图7 67旋流板除沫器 气流方向 6 二 裙座 型式 材料 裙座壳体 虽然不承受塔内介质的压力 是非受压元件 但按受压元件选材 同时考虑环境温度的影响 即使环境温度 0 按GB150 1998第1号修改单已取消Q235 A作为受压元件的条文 也不能再选用Q235 A作为裙座壳体 可用Q235 B 当裙座t 20 时 选16Mn 7 其它 当塔下部封头材料为低合金钢或高合金钢时 裙座顶部应增设与封头材料相同的短节 短节长度按温度影响的范围确定 目的 地脚螺栓 Q235 A 20当t 20 时 选16Mn 8 结构 裙座的组成 图7 68 裙座筒体 基础环 地脚螺栓座 人孔 排气孔 排液孔 引出管通道 保温支承圈等 裙座与塔体的焊接型式 对接 图7 69 a a 焊缝受压 焊缝受力好b 但焊缝位于端盖折边处 对端盖受力不利c 且不利于和塔体组对时的对中搭接 图7 69 b c a 焊缝受剪 焊缝受力不好b 但焊缝位于端盖直边处 改善了端盖受力情况c 且安装较方便 9 1 塔体2 保温支承圈3 无保温时排气孔4 裙座筒体5 人孔6 螺栓座7 基础环8 有保温时排气孔9 引出管通道 10 排液孔 图7 68裙座的结构 10 对接 a 图7 69裙座与筒体焊缝 11 与下封头的环焊缝距离 搭接 位于下封头的直边段 图7 69裙座与筒体焊缝 b 12 搭接 位于筒体上 与下封头的环向连接焊缝距离 c 图7 69裙座与筒体焊缝 13 裙座体与塔体的焊缝应和塔体本身的环焊缝保持一定距离 防如果端盖是拼焊而成 则应在裙座上相应部位开缺口 以免和端盖焊缝相互交叉重合 14 15 人孔 裙座体直径 800mm时开人孔 排气孔 防止腐蚀性气体长期积存在裙座内 排液孔 排除裙座体底部积液 50孔 螺栓孔 开成圆缺口 便于安装 出料管 焊有三片扁钢支承在引出管通道上 16 17 三 吊柱 图7 70 目的 室外无框架整体塔设备 为了安装 拆卸内件 更换或补充填料 位置 塔顶 吊柱中心线与人孔中心线间有合适夹角 便于操作 见图7 70 材料 吊柱管用20无缝钢管 其它部件用Q235 A和Q235 A F 吊柱与塔连接的衬板应与塔体材料相同尺寸 主要结构尺寸参数已制定系列标准 18 1 支架2 防雨罩3 固定销4 导向板5 手柄6 吊柱管7 吊钩8 挡板 图7 70吊拄的结构及安装位置 19 7 5塔设备的振动 在风力作用下 塔的振动形式 载荷振动 振动方向沿着风的方向 顺风向的振动诱导振动 振动方向沿着风的垂直方向 横向振动 它对塔设备的破坏性大 所以本章主要讨论风的诱导振动 20 一 风的诱导振动 机理 卡曼涡街 当风以一定速度绕流圆柱体时 在圆柱体两侧的背风面交替产生旋转方向相反的旋涡 然后脱离并形成一个旋涡尾流 这种现象称为卡曼涡街 如图7 84所示 产生原因 图7 82 7 83依据流体力学原理 边界层堆积 分离 21 风以一定的速度绕流圆柱形塔设备 塔设备周围的风速是变化的 图7 82塔周围的风速 22 图7 83边界层的堆积及旋涡的形成 a 边界层的堆积 a 边界层的堆积 23 b 旋涡的形成 图7 83边界层的堆积及旋涡的形成 b 旋涡的形成 24 图8 84卡曼涡街 25 图7 84卡曼涡街 26 产生条件 旋涡特性与雷诺数的关系 a 当Re 5 不发生边界层分离现象 无旋涡产生b 当5 Re 40 塔体背后出现一对稳定的旋涡c 当40 Re 150 出现卡曼涡街 塔体背风面交替产生旋转方向相反的旋涡 图7 84d 当300 Re 3 105 亚临界区 旋涡以一确定的频率周期性地脱落e 当3 105 Re 3 5 106 过渡期 无涡街出现 尾流变窄 无规律且都变成紊流f 当Re 3 5 106 超临界区 卡曼涡街又重新出现 27 升力 塔两侧流体绕流情况 旋涡刚刚脱落的一侧 绕流改善 流体阻力 速度 静压力 旋涡正在产生的一侧 绕流差 流体阻力 速度 静压力 塔表面压强分布不均 周期性变化 受到力的作用 使塔沿风向的垂直方向产生振动 称之为横向振动升力 沿风向的垂直方向的推力 升力 拽力拽力 沿风向产生的风力 计算时一般只考虑升力 升力计算 7 47 28 风诱导振动的激振频率 塔体的激振频率 形成旋涡的频率 旋涡脱落的频率 旋涡脱落的频率的影响因素 塔体的外径 风速 激振频率 7 48 斯特劳哈尔准数 其值与雷诺数Re大小有关 可由图7 85确定 29 30 临界风速 共振 当旋涡脱落的频率与塔的任一振型的固有频率一致时 会引起塔的剧烈振动临界风速 塔共振时风速 若取Sr 0 2 则由 7 49 式可求得临界风速 7 49 31 二 塔设备的自振周期 固有周期 固有周期计算方法 塔设备的力学模型 简化成底端固定 顶端自由 质量沿高度连续分布的悬臂梁 图7 71塔视为具有多个自由度体系 则它具有多个固有频率 基本频率 固有频率中最低的频率振型 振动后的变形曲线 图7 72 32 固有周期的求解思路 振动微分方程 设通解 由边界条件 定通解 求得固有周期 33 图7 71计算模型 34 第一振型 第二振型 第三振型 图7 72塔设备振型 35 等截面塔 直径 壁厚 材质相同 质量沿高度均布由振动方程 求解得 振型 图7 72 7 3 7 5 36 变截面塔 不等直径或不等壁厚 质量沿高度不均布方法 质量折算法 将一个多自由度体系简化成一个单自由度体系 如图7 73所示假设 a 塔的质量全部集中于塔顶b 振型曲线为结论 变截面塔的第一振型的固有周期为公式缺点 只能计算第一振型的自振周期 为什么 一般塔的T1 1 10s之间 7 8 7 12 37 图7 73不等直径或不等壁厚塔的计算 多自由度体系 折算后的单自由度体系 38 三 塔设备的防振 共振的危害 轻者使塔产生严重弯曲 倾斜 塔板效率下降 影响塔设备的正常操作 重者使塔设备导致严重破坏 造成安全事故 因此 在塔的设计阶段就应避免共振的发生 规定 为了防止塔的共振 fv不得在如下范围内 7 50 39 如果激振频率fv在式 7 50 的范围内 则应采取相应的措施 增大塔的固有频率 增大塔的阻尼 a 塔盘上的液体或塔内的填料 使塔阻尼 Y b 设置弹簧阻尼器 c 塔壁上悬挂外裹橡胶的铁链条 采用扰流装置 a 合理布置塔体上的管道 平台 扶梯和其它的连接件 消除或破坏卡曼旋涡的形成 b 塔外装轴向薄翅片 挡板