管道阻尼减振结构的制作方法

本发明涉及一种减振装置，可降低管道系统振动，尤其是能稳定管道系统的运行，保证生产安全的管道阻尼减振结构。

背景技术：

石化企业中，管道系统的振动对安全生产造成了很大威胁。强烈的管道振动会使管路附件，特别是管道的连接部位和管道与附件的连接部位发生松动和破裂，轻则造成泄漏，重则导致爆炸。因此解决管道系统振动问题，可以有效防止焊缝断裂、介质泄漏、系统停车、爆炸等安全隐患，对于企业安全生产具有重大意义。引起管道系统振动的原因主要有气流脉动激振、管道结构共振、机组动平衡性差或基础设计不当等。管道减振主要通过控制管道内流体的压力脉动使其不产生谐振或者改变管道系统的固有频率使其不产生共振等。常用的减振方法有：合理排布管道线路、设置缓冲器、安装孔板及适当增加支撑'等。以上减振方法均需在停机的状态下实施，或者需要在管系整体设计阶段实施。

凡是交替地泵送介质的液压泵，如柱塞泵、齿轮泵等，其输出的瞬时流量都是周期函数。由于该脉动流量的存在，在与泵相接的管系内必将引起相应的压力脉动。由于液压系统是由电机、液压泵、阀类、辅助装置以及管路等所组成的密闭回路，在这密闭的回路中，工作状态的液压油往往由于压力和流量脉动而产生流体噪声，再由流体容积壁传至连接的支架基础件引起振动而形成固体结构传播的噪声。

特别是高压泵输出的脉动压力可达20mpa，在没有相应接口避震元件的情况下，脉动压力将通过管道系统传递振动。特别是在管径变化处、弯头、阀门等部位形成周期性的激振力，冲击管壁，导致管道振动，而振动的管道也会反过来对流体产生作用力，形成流固耦合振动。当气流脉动的频率与管道固有频率重合或接近时，就会产生共振，使管道产生强烈振动。而管道长期处于强烈振动状态，将会引起管道间连接部位及管道与附件的连接部位发生疲劳破坏，形成安全隐患。

颗粒阻尼技术是一种利用在振动系统中有限封闭空间内填充颗粒，利用颗粒之间及颗粒与壁面之间的摩擦和碰撞，将机械能转换为热能而耗散，取到消耗系统振动能量的阻尼效果。

技术实现要素：

为了减小管道系统的振动，本发明提供一种附加质量式被动振动控制的管道阻尼减振结构，采取管道约束阻尼改变局部管道的固有频率防止共振，通过粒子耗能减振技术，将管道的动能转化为热能耗散，从而达到减小管道振动，保护管道连接部位，避免发生疲劳破坏的目的。可在不改变原有管道结构的基础上，实现不停机安装。它能够将管道振幅有效地降低至远小于0.4mm的安全运行范围。安装方便快捷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管道阻尼减振结构，包括约束阻尼构件、粒子耗能构件、钢质外壳体、阻尼减振器。约束阻尼构件包括橡胶衬垫、约束钢板、紧固翼板及螺栓，橡胶衬垫设置在管道与约束钢板之间，紧固翼板设置在约束钢板两侧。紧固翼板上对称设置安装孔，安装螺栓及阻尼减振器上的螺杆及上下螺母，提高对管道的刚性约束力。管道振动通过约束阻尼构件与管道之间的橡胶衬垫将部分振动能转化为热能而降低。

粒子耗能构件由多个粒子阻尼器组成，设置在约束钢板和外壳体之间，粒子阻尼器为封闭的壳体，内空腔填充阻尼颗粒；约束阻尼构件安装在管道外，阻尼减振器在紧固翼板与承载基座之间。

所述的粒子阻尼器壳体内空腔为圆球形、圆柱形或其它形状。所述的粒子耗能构件的多个粒子阻尼器为同一种形状、规格粒子阻尼器组成，或由不同形状、规格的粒子阻尼器组成。

所述的阻尼颗粒包括不同粒径的钢珠、不同目数的金属或非金属颗粒。每个粒子阻尼器内空腔填充同一种阻尼颗粒，不同粒径和材质阻尼颗粒按照一定的填充比，分别填充在不同的粒子阻尼器内空腔。不同粒径的钢珠、不同目数的金属或非金属颗粒、不同的填充比例对不同频率、不同振幅的振动产生的摩擦和碰撞耗能机理各有差异。根据管道振动不同频率、加速度、振幅的特性，通过填充不同粒径的钢珠，金属或非金属颗粒以及填充比例，可针对性地起到对各振动频率消耗振动能量的阻尼效果，拓宽减振频带。

所述的约束钢板的长度大于管道外径的两倍。约束钢板长度的增加，可有效提高约束阻尼效果降低管道振动的加速度及振幅。同时，增加管道阻尼减振结构的参振质量，可改变局部管道的固有频率，有效杜绝因气流脉动的频率与管道固有频率重合而导致局部管道共振的现象。

所述的管道阻尼减振结构安装在管道的水平、竖直、弯头位置。在管道接管及管道系统最大振动幅度位置，如高压泵的出口接管、管道的弯头位置等安装管道阻尼减振结构，使之能够有更效地降低管道振动幅度。通过旋转阻尼减振器螺杆上的下螺母顶升紧固翼板而承载管道阻尼减振结构、管道的荷载。所述的阻尼减振器系低频复合橡胶减振器。当管道的振动传递到阻尼减振器，可将振动能转化为热能而消耗，减少对周围环境的振动传递。虽然管道阻尼减振结构本身有一定的质量，但将管道阻尼减振结构的荷载由阻尼减振器承担，由此不增加管道的荷载，也不改变管道系统的质量和刚度。

所述的空腔为圆柱形时，圆柱形轴线应水平安装。当空腔为圆柱形时，安装时圆柱形中心线应保持水平。避免因阻尼颗粒的叠加堆积荷载而导致阻尼颗粒之间摩擦力、撞击力减少而降低耗能效果。

本发明的有益效果是：

1、通过约束阻尼降低液压系统脉动输出；

2、通过粒子耗能减小管道振动能量；

3、通过整体结构及阻尼减振器降低振动幅度；

4、改变局部管道的固有频率，杜绝因气流脉动的频率与管道固有频率重合而导致局部管道共振的现象。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是管道阻尼减振结构第一实施例的正视构造图。

图2是第一实施例的侧视构造图。

图3是第一实施例的俯视构造图。

图4是第二实施例的俯视构造图。

图中1.约束阻尼构件，11.橡胶衬垫，12.约束钢板，13.紧固翼板，14.螺栓，2.粒子耗能构件，21.粒子阻尼器，22.空腔，3.外壳体，4.阻尼减振器，5.管道，6.承载基座。

具体实施方式

在图1、2、3所示的第一实施例中，一种管道阻尼减振结构，包括约束阻尼构件（1）、粒子耗能构件（2）、钢质外壳体（3）、阻尼减振器（4）。约束阻尼构件（1）包括橡胶衬垫（11）、约束钢板（12）、紧固翼板（13）及螺栓（14），橡胶衬垫（11）设置在管道（5）与约束钢板（12）之间，紧固翼板（13）设置在约束钢板（12）两侧；粒子耗能构件（2）由多个粒子阻尼器（21）组成，设置在约束钢板（12）和钢质外壳体（3）之间，粒子阻尼器（21）为封闭的壳体，内空腔（22）填充阻尼颗粒；约束阻尼构件（1）安装在管道（5）外，阻尼减振器（4）在紧固翼板（13）与承载基座（6）之间。

所述的粒子阻尼器（21）壳体内空腔（22）为圆球形、圆柱形或其它形状。所述的粒子耗能构件（2）的多个粒子阻尼器（21）为同一种形状、规格粒子阻尼器（21）组成，或由不同形状、规格的粒子阻尼器（21）组成。

所述的阻尼颗粒包括不同粒径的钢珠、不同目数的金属或非金属颗粒。每个粒子阻尼器（21）内空腔填充同一种阻尼颗粒，不同粒径和材质阻尼颗粒按照一定的填充比，分别填充在不同的粒子阻尼器（21）内空腔（22）。

所述的约束钢板（12）的长度大于管道（5）外径的两倍。

所述的管道阻尼减振结构安装在管道（5）的水平、竖直、弯头位置。紧固翼板（13）上对称设置安装孔，安装螺栓（14）及阻尼减振器（4）上的螺杆及上、下螺母。通过旋转阻尼减振器（4）螺杆上的下螺母顶升紧固翼板（13）而承载管道阻尼减振结构、管道（5）的荷载。

在图4所示的第二实施例中，所述的空腔（22）为圆柱形时，圆柱形轴线应水平安装。

应当理解，在不脱离本发明的范围内，可以对上述实施例做出多种改变。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。