一种储液罐用智能调频防震装置的制作方法

本发明涉及振动控制领域的混合防震颤技术，具体涉及一种储液罐用智能调频防震装置。

背景技术

石油作为一种战略储备能源，其储备量和占有量关系到国家的经济发展和国民生活的正常进行。由于科学水平的提高，石油在工业上的作用越来越明显。为保持石油具有充沛的战略储备，以满足在各种突发状态下的急性需求，解决相关重要产业在发展中的问题，石油的储备设施的安全性在石油的储备过程中至关重要。

现在主流的储液罐，多为地下储液罐、海上储液罐和地上储液罐。无论哪种储液方式，对于沿海地区和地震多发地区，对于石油的存储往往比较棘手。该地区存在海浪的拍打和地震波等振动形式，其由于液体晃荡，产生了较大液体动压力和脉冲压力，使罐体发生振荡，罐体的震动再次加剧罐内液体的振荡，不断往复造成储液罐的屈曲变形(例如象足式鼓曲)，使罐体产生较大的疲劳损伤，更严重的是发生石油等易燃液体的泄露，引起火灾和污染等问题。船舶上减摇水舱和高层建筑上减震水箱的广泛使用，已经验证了液体通过液流内摩擦来消能的优良效果。但是，反观这些应用，其只存在某一主频率下的最优减振效果。该减振方法对储液罐的防护，总难以达到各种频率下的振动消减。为使储液罐能在外部传来的各种振动形式下仍保持较好的减振效果，不发生储液罐的屈服破坏，需要一种能根据外部振动来进行调频的防震装置来解决此类问题。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提供一种储液罐用智能调频防震装置，通过隔振装置隔振和利用液体粘性来消耗震动产生的能量，达到减小储液罐内部液体震颤程度和保护储液罐的效果。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种储液罐用智能调频防震装置，包括储液罐、隔振装置、高粘性液体储存罐和智能反应装置；

所述隔振装置包括弹性层和橡胶垫，所述弹性层设置在地面上，所述弹性层中设置有若干弹簧阻尼器，所述橡胶垫设置在弹性层上，所述储液罐安装在橡胶垫，所述弹性层所处的地面下安装有半球式调谐液体阻尼器，所述半球式调谐液体阻尼器固定连接弹性层，所述半球式调谐液体阻尼器的内凹面朝上，所述半球式调谐液体阻尼器中填充有高粘性液体，且所述半球式调谐液体阻尼器中安装有压力传感器；

所述高粘性液体储存罐通过输液管道连通半球式调谐液体阻尼器，所述输液管道上设置有阀门，所述高粘性液体储存罐设置有连通输液管道的吸液泵和放液泵，所述吸液泵通过输液管道从半球式调谐液体阻尼器吸取高粘性液体，所述放液泵通过输液管道向半球式调谐液体阻尼器灌输高粘性液体；

所述智能反应装置包括终端计算机，所述终端计算机连接压力传感器用于接收半球式调谐液体阻尼器中的液体压力信息，所述终端计算机还连接阀门、吸液泵和放液泵，所述终端计算机还连接有加速度传感器用于接收地面震动信息，所述加速度传感器设置于地面下；

所述终端计算机根据半球式调谐液体阻尼器的形状信息和液体压力信息计算出半球式调谐液体阻尼器中实际液体高度，所述终端计算机结合地震主计算出与地震主频率适应的适应液体高度，所述终端计算机将实际液体高度与适应液体高度进行比对，控制吸液泵、放液泵和阀门使半球式调谐液体阻尼器中实际液体高度达到适应液体高度。

进一步的，所述储液罐的中心轴与橡胶垫的中心轴在同一条竖直线上。

进一步的，所述半球式调谐液体阻尼器的中心轴与橡胶垫的中心轴在同一条竖直线上。

进一步的，所述半球式调谐液体阻尼器的外壁上罩设有外壳。

进一步的，所述储液罐内部的底壁上安装有隔板，所述隔板垂直于储液罐的底壁。

进一步的，所述弹簧阻尼器的受力方向垂直于水平面。

本发明的有益效果为：

(1)本发明使用液体流动时具有粘滞性的特点，通过液体流动的摩擦消能，减少结构振动产生的能量。

(2)本发明整体结构的振动频率可以通过改变半球式调谐液体阻尼器中高粘性液体的体积来改变，以使高粘性液体共振，达到最优的消能效果。

(3)本发明利用自身质量分布的特点，在结构产生振动时，其抵抗力矩的作用，使储液罐易恢复至原来的稳定状态。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图；

图2是本发明装置的俯视结构示意图；

图3是本发明中高粘性液体储存罐及输液管道的安装示意图。

附图标记说明：

1-储液罐、2-橡胶垫、3-阀门、4-输液管道、5-弹簧阻尼器、6-半球式调谐液体阻尼器、7-高粘性液体储存罐、8-终端计算机、9-加速度传感器、10-隔板、11-压力传感器、12-外壳。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1至图3所示，一种储液罐用智能调频防震装置，包括储液罐1、隔振装置、高粘性液体储存罐7和智能反应装置。

隔振装置包括弹性层和橡胶垫2，弹性层设置在地面上，弹性层中设置有若干弹簧阻尼器5，弹簧阻尼器5的受力方向垂直于地面。橡胶垫2设置在弹性层上，储液罐1安装在橡胶垫2，储液罐1内部的底壁上安装有隔板10，隔板10垂直于储液罐1的底壁，隔板10可减小储液罐1内舱震动。弹性层所处的地面下安装有半球式调谐液体阻尼器6，半球式调谐液体阻尼器6固定连接弹性层，半球式调谐液体阻尼器6的外壁上罩设有外壳12。处于地下整个结构的重心处于半圆式调谐液体阻尼器6中，保持整体结构振动时存在抵抗力矩，不易倾覆，易恢复至稳定状态。半球式调谐液体阻尼器6的内凹面朝上，半球式调谐液体阻尼器6中填充有高粘性液体，能够通过内部高粘性液体流动产生的摩擦消耗储液罐1振动的能量。半球式调谐液体阻尼器6中还安装有压力传感器11，压力传感器11用于监测半球式调谐液体阻尼器6中高粘性液体的液体压力信息。储液罐1的中心轴与橡胶垫2的中心轴在同一条竖直线上，半球式调谐液体阻尼器6的中心轴与橡胶垫2的中心轴在同一条竖直线上。

高粘性液体储存罐7通过输液管道4连通半球式调谐液体阻尼器6，输液管道4上设置有阀门3，高粘性液体储存罐7设置有连通输液管道4的吸液泵和放液泵，吸液泵通过输液管道4从半球式调谐液体阻尼器6吸取高粘性液体，放液泵通过输液管道4向半球式调谐液体阻尼器6灌输高粘性液体。

智能反应装置包括终端计算机8，终端计算机8连接压力传感器11用于接收半球式调谐液体阻尼器6中的液体压力信息。终端计算机8连接阀门3、吸液泵和放液泵，终端计算机8还连接有加速度传感器9用于接收地震主频率，加速度传感器9设置于地面下。

本发明在工作时，压力传感器11向终端计算机8传入液体压力信息，终端计算机8利用液体压力信息并结合半球式液体调谐阻尼器6的形状信息，即外壳的形状函数，计算得到半球式调谐液体阻尼器6中实际液体高度。另一方面由加速度传感器9感知地震主频率，并将地震主频率传输给终端计算机8。在结构使用前，根据加速度传感器9获得的地震主频率并结合公式(1)和公式(2)，计算与地震主频率适应的适应液体高度。终端计算机8将实际液体高度与适应液体高度进行比对，当实际液体高度低于适应液体高度时，终端计算机8控制打开阀门3和放液泵，向半圆式液体调谐阻尼器6灌输高粘性液体，直到实际液体高度等于适应液体高度；当实际液体高度高于适应液体高度时，终端计算机8控制打开阀门3和吸液泵，从半圆式液体调谐阻尼器6抽吸高粘性液体，直到实际液体高度等于适应液体高度，使本发明结构达到与地震主频率相适应的效果。本发明结合橡胶垫2和弹簧阻尼器5的隔振效果和半圆式液体调谐阻尼器6的吸振作用，尽可能减小储液罐1中液体的振荡幅度。

对于高粘性液体的输入输出关系，可根据rattayya(1965)所得计算公式计算频率：

其中：

f1为固有频率，h为适应液体深度，r为半球式液体调谐阻尼器的曲率半径，λ1为特征值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。