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粘滞阻尼器减少石化厂管道系统振动

中东地区的一家石化公司找到了隔而固,希望帮助他们解决胺装置的管道振动问题。

由于振动水平超过了允许限度,共有4个单元需要解决(参见图 1)。客户的内部流程研究显示,管道中存在段塞流,引起了无法消除的内力。考虑到管道大口径 (36”) 、垂直运行长以及大多数支承物都连接在压力容器上等限制,修改管道路线或现有支承物是不可行的。隔而固管道阻尼器是解决此类问题的好方法,因为它具有良好的改造特性,而且具有很强的减振性能。目标是将第一个安装单元的 6 号和 7 号位置的分类等级从“堪忧”改善到“可接受”(其他单元的分类等级类似但略有不同)。

图 1:特定地点的振动水平

创建模型和模拟

客户提供的 CEASAR II 模型数据被导入到 Rohr2 中。 管道系统概览,请参见图 2;阻尼器的安装思路,请参见图 3。

图 2:管道系统概览

为了阐明阻尼效果,对不同的阻尼器设置进行了核实,例如每个管段安装两个或四个阻尼器。图 3 显示系统安装了两个阻尼器。

请参见 [1] 关于粘滞阻尼器建模的详细说明或 [2] 关于如何在管道中应用的更具体说明。

图 3:Rohr2 模型包括阻尼器安装举例

模拟结果

对以下设置进行了比较:

  1. 无阻尼器
  2. 安装两个阻尼器
  3. 安装四个阻尼器(每个位置串联安装两个阻尼器)

可以发现,靠近阻尼器安装位置的节点 1010 和节点 1050 可以实现显著减振。对于离阻尼器安装位置较远的节点 1060,减振效果则会降低。

表 1:不同阻尼器配置的比较结果(单位:mm/s RMS)

阻尼器的选择

根据当地的安装条件和支承能力,选择合适的阻尼器数量以实现最佳减振量:

 

  • 支承物上的最大力不应超过 5 kN
  • 合适的支承安装点是有限的

决定在该安装单元共安装 4 个中等大小的阻尼器。选择尺寸合适的阻尼器用于减少对局部支承必要强度和刚度的要求。还是决定以串联方式安装阻尼器,以降低对支承物和管道本身可能产生的力矩。图 7 显示了该安装方案的图示。

图 7:垂直管道段上串联安装的两个阻尼器

摩擦夹具设计

客户要求隔而固为串联安装的阻尼器设计并生产高难度的摩擦夹具。在设计阶段,必须考虑摩擦能力、热膨胀以及不锈钢管道和碳钢夹具的防腐保护等问题。以下是简要要求清单:

 

  • 30 英寸不锈钢管道
  • 串联安装的碳钢夹具
  • 流体的运行温度 107°C
  • 环境温度为 +5° C … +55° C
  • 所有必要的阻尼力都需要通过夹具的摩擦力来传递。
  • 所有部件都必须符合适用标准及规范的必要强度要求。
  • 可以安装在工厂较高层

为了防止接触性腐蚀,设计了一个用于放在夹具和管道之间的不锈钢嵌件。夹具本身为 S355 材质。设计能够满足上述要求,同时设计并不昂贵而且易于安装。

生产

阻尼器和夹具的整个生产过程都在德国柏林的隔而固总部进行。通过适用的标准以及与客户商定的详细质量保证计划 (QAP),对生产进行了质量监测和记录(参见图 8)。生产按时完成,已将产品交付给了客户。

图 8:用于生产阻尼器的 QAP

安装和监理

安装过程是与最终客户合作完成的。客户提供了一台起重机以及安装人员。安装过程本身由隔而固公司经验丰富的工程师现场监督。质量手册详细解释了要求的所有安装步骤。

图 9 和 10 显示了该安装手册中的页面,以供参考。 [3] 是隔而固阻尼器标准安装手册的参考。每个夹具都有专用的安装手册,是为其安装方案而精准编写的。

图 9:装好夹具和垫片组件后的安装情况(节选自安装手册)
图 10:不带锁紧螺母的螺纹杆的安装情况示例(节选自安装手册)。

测量确认

表 2 显示了 4 个不同单元在安装阻尼器前后的效果。除了系统 2(它从一开始就不是“堪忧”级别),所有系统均可从“堪忧”级别改善到“可接受”级别。平均减幅大约在 60% 和 80% 之间,总体平均为 68%(系统 1、3 和 4)。这比模拟预计的要高 20%,预计平均减少约 45%。

平均减幅很高,表明阻尼器的设计、选择、生产和安装均是以正确方式进行的。

表 2:前/后测量结果

结果

该案例研究表明,使用粘滞管道阻尼器可以非常有效地减少伴随段塞流和类似现象的管道系统的运行振动。所述安装方式的成本效益极高,并且可以在整个工厂运行的情况下进行安装。这减少了工厂的停工时间以及因停工而产生的额外费用。

平均减幅达到约 68%,超过了模拟计算的结果,表明建模方法有一定的保守性。同时还表明,支承点的准备工作计划和总体安装是以专业方式进行的,这是实现阻尼器最佳性能必要条件。设计阻尼器和连接部件时,所有与项目有关的参数均被考虑在内。这突出表明了模拟和使用管道阻尼器是一个可行且极具成本效益的解决石化厂管道振动问题的工具。

参考文献

[1]           Description of the frequency dependent characteristics of viscous elastic Dampers
Barutzki, GERB, December 2006, pdf

 

[2]           Improving Service Life and Safety of Piping Systems by the use of Viscous Dampers, for Middle East Static Convention 2018
Fischer, Barutzki, GERB, March 2018, pdf

 

[3]           Instructions for Transport, Installation, Maintenance and Disposal for all types of Pipework Dampers
Fischer, Barutzki, GERB, April 2020, pdf

 

欢迎与我们联系,询问关于以上参考文献。

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    粘滞阻尼器减少石化厂管道系统振动

    中东地区的一家石化公司找到了隔而固,希望帮助他们解决胺装置的管道振动问题。

    由于振动水平超过了允许限度,共有4个单元需要解决(参见图 1)。客户的内部流程研究显示,管道中存在段塞流,引起了无法消除的内力。考虑到管道大口径 (36”) 、垂直运行长以及大多数支承物都连接在压力容器上等限制,修改管道路线或现有支承物是不可行的。隔而固管道阻尼器是解决此类问题的好方法,因为它具有良好的改造特性,而且具有很强的减振性能。目标是将第一个安装单元的 6 号和 7 号位置的分类等级从“堪忧”改善到“可接受”(其他单元的分类等级类似但略有不同)。

    图 1:特定地点的振动水平

    粘滞阻尼器减少石化厂管道系统振动

    中东地区的一家石化公司找到了隔而固,希望帮助他们解决胺装置的管道振动问题。

    由于振动水平超过了允许限度,共有4个单元需要解决(参见图 1)。客户的内部流程研究显示,管道中存在段塞流,引起了无法消除的内力。考虑到管道大口径 (36”) 、垂直运行长以及大多数支承物都连接在压力容器上等限制,修改管道路线或现有支承物是不可行的。隔而固管道阻尼器是解决此类问题的好方法,因为它具有良好的改造特性,而且具有很强的减振性能。目标是将第一个安装单元的 6 号和 7 号位置的分类等级从“堪忧”改善到“可接受”(其他单元的分类等级类似但略有不同)。

    图 1:特定地点的振动水平

    创建模型和模拟

    客户提供的 CEASAR II 模型数据被导入到 Rohr2 中。 管道系统概览,请参见图 2;阻尼器的安装思路,请参见图 3。

    图 2:管道系统概览

    为了阐明阻尼效果,对不同的阻尼器设置进行了核实,例如每个管段安装两个或四个阻尼器。图 3 显示系统安装了两个阻尼器。请参见 [1] 关于粘滞阻尼器建模的详细说明或 [2] 关于如何在管道中应用的更具体说明。

    图 3:Rohr2 模型包括阻尼器安装举例

    模拟结果

    对以下设置进行了比较:

     

    1. 无阻尼器
    2. 安装两个阻尼器
    3. 安装四个阻尼器(每个位置串联安装两个阻尼器)

    可以发现,靠近阻尼器安装位置的节点 1010 和节点 1050 可以实现显著减振。对于离阻尼器安装位置较远的节点 1060,减振效果则会降低。

    表 1:不同阻尼器配置的比较结果(单位:mm/s RMS)

    阻尼器的选择

    根据当地的安装条件和支承能力,选择合适的阻尼器数量以实现最佳减振量:

     

    • 支承物上的最大力不应超过 5 kN
    • 合适的支承安装点是有限的

    决定在该安装单元共安装 4 个中等大小的阻尼器。选择尺寸合适的阻尼器用于减少对局部支承必要强度和刚度的要求。还是决定以串联方式安装阻尼器,以降低对支承物和管道本身可能产生的力矩。图 7 显示了该安装方案的图示。

    图 7:垂直管道段上串联安装的两个阻尼器

    摩擦夹具设计

    客户要求隔而固为串联安装的阻尼器设计并生产高难度的摩擦夹具。在设计阶段,必须考虑摩擦能力、热膨胀以及不锈钢管道和碳钢夹具的防腐保护等问题。以下是简要要求清单:

     

    • 30 英寸不锈钢管道
    • 串联安装的碳钢夹具
    • 流体的运行温度 107°C
    • 环境温度为 +5° C … +55° C
    • 所有必要的阻尼力都需要通过夹具的摩擦力来传递。
    • 所有部件都必须符合适用标准及规范的必要强度要求。
    • 可以安装在工厂较高层

    为了防止接触性腐蚀,设计了一个用于放在夹具和管道之间的不锈钢嵌件。夹具本身为 S355 材质。设计能够满足上述要求,同时设计并不昂贵而且易于安装。

    生产

    阻尼器和夹具的整个生产过程都在德国柏林的隔而固总部进行。通过适用的标准以及与客户商定的详细质量保证计划 (QAP),对生产进行了质量监测和记录(参见图 8)。生产按时完成,已将产品交付给了客户。

    图 8:用于生产阻尼器的 QAP

    安装和监理

    安装过程是与最终客户合作完成的。客户提供了一台起重机以及安装人员。安装过程本身由隔而固公司经验丰富的工程师现场监督。质量手册详细解释了要求的所有安装步骤。

    图 9 和 10 显示了该安装手册中的页面,以供参考。 [3] 是隔而固阻尼器标准安装手册的参考。每个夹具都有专用的安装手册,是为其安装方案而精准编写的。

    图 9:装好夹具和垫片组件后的安装情况(节选自安装手册)
    图 10:不带锁紧螺母的螺纹杆的安装情况示例(节选自安装手册)。

    测量确认

    表 2 显示了 4 个不同单元在安装阻尼器前后的效果。除了系统 2(它从一开始就不是“堪忧”级别),所有系统均可从“堪忧”级别改善到“可接受”级别。平均减幅大约在 60% 和 80% 之间,总体平均为 68%(系统 1、3 和 4)。这比模拟预计的要高 20%,预计平均减少约 45%。

    平均减幅很高,表明阻尼器的设计、选择、生产和安装均是以正确方式进行的。

    表 2:前/后测量结果

    结果

    该案例研究表明,使用粘滞管道阻尼器可以非常有效地减少伴随段塞流和类似现象的管道系统的运行振动。所述安装方式的成本效益极高,并且可以在整个工厂运行的情况下进行安装。这减少了工厂的停工时间以及因停工而产生的额外费用。

    平均减幅达到约 68%,超过了模拟计算的结果,表明建模方法有一定的保守性。同时还表明,支承点的准备工作计划和总体安装是以专业方式进行的,这是实现阻尼器最佳性能必要条件。设计阻尼器和连接部件时,所有与项目有关的参数均被考虑在内。这突出表明了模拟和使用管道阻尼器是一个可行且极具成本效益的解决石化厂管道振动问题的工具。

    创建模型和模拟

    客户提供的 CEASAR II 模型数据被导入到 Rohr2 中。 管道系统概览,请参见图 2;阻尼器的安装思路,请参见图 3。

    图 2:管道系统概览

    为了阐明阻尼效果,对不同的阻尼器设置进行了核实,例如每个管段安装两个或四个阻尼器。图 3 显示系统安装了两个阻尼器。

    图 3:Rohr2 模型包括阻尼器安装举例

    模拟结果

    对以下设置进行了比较:

    1. 无阻尼器
    2. 安装两个阻尼器
    3. 安装四个阻尼器(每个位置串联安装两个阻尼器)

    可以发现,靠近阻尼器安装位置的节点 1010 和节点 1050 可以实现显著减振。对于离阻尼器安装位置较远的节点 1060,减振效果则会降低。

    表 1:不同阻尼器配置的比较结果(单位:mm/s RMS)

    阻尼器的选择

    根据当地的安装条件和支承能力,选择合适的阻尼器数量以实现最佳减振量:

    • 支承物上的最大力不应超过 5 kN
    • 合适的支承安装点是有限的

    决定在该安装单元共安装 4 个中等大小的阻尼器。选择尺寸合适的阻尼器用于减少对局部支承必要强度和刚度的要求。还是决定以串联方式安装阻尼器,以降低对支承物和管道本身可能产生的力矩。图 7 显示了该安装方案的图示。

    图 7:垂直管道段上串联安装的两个阻尼器

    摩擦夹具设计

    客户要求隔而固为串联安装的阻尼器设计并生产高难度的摩擦夹具。在设计阶段,必须考虑摩擦能力、热膨胀以及不锈钢管道和碳钢夹具的防腐保护等问题。以下是简要要求清单:

    • 30 英寸不锈钢管道
    • 串联安装的碳钢夹具
    • 流体的运行温度 107°C
    • 环境温度为 +5° C … +55° C
    • 所有必要的阻尼力都需要通过夹具的摩擦力来传递。
    • 所有部件都必须符合适用标准及规范的必要强度要求。
    • 可以安装在工厂较高层

    为了防止接触性腐蚀,设计了一个用于放在夹具和管道之间的不锈钢嵌件。夹具本身为 S355 材质。设计能够满足上述要求,同时设计并不昂贵而且易于安装。

    生产

    阻尼器和夹具的整个生产过程都在德国柏林的隔而固总部进行。通过适用的标准以及与客户商定的详细质量保证计划 (QAP),对生产进行了质量监测和记录(参见图 8)。生产按时完成,已将产品交付给了客户。

    图 8:用于生产阻尼器的 QAP

    安装和监理

    安装过程是与最终客户合作完成的。客户提供了一台起重机以及安装人员。安装过程本身由隔而固公司经验丰富的工程师现场监督。质量手册详细解释了要求的所有安装步骤。

    图 9 显示了该安装手册中的页面,以供参考。 [3] 是隔而固阻尼器标准安装手册的参考。每个夹具都有专用的安装手册,是为其安装方案而精准编写的。

    图 9:装好夹具和垫片组件后的安装情况(节选自安装手册)
    图 10:不带锁紧螺母的螺纹杆的安装情况示例(节选自安装手册)。

    测量确认

    表 2 显示了 4 个不同单元在安装阻尼器前后的效果。除了系统 2(它从一开始就不是“堪忧”级别),所有系统均可从“堪忧”级别改善到“可接受”级别。平均减幅大约在 60% 和 80% 之间,总体平均为 68%(系统 1、3 和 4)。这比模拟预计的要高 20%,预计平均减少约 45%。

    平均减幅很高,表明阻尼器的设计、选择、生产和安装均是以正确方式进行的。

    表 2:前/后测量结果

    结果

    该案例研究表明,使用粘滞管道阻尼器可以非常有效地减少伴随段塞流和类似现象的管道系统的运行振动。所述安装方式的成本效益极高,并且可以在整个工厂运行的情况下进行安装。这减少了工厂的停工时间以及因停工而产生的额外费用。

    平均减幅达到约 68%,超过了模拟计算的结果,表明建模方法有一定的保守性。同时还表明,支承点的准备工作计划和总体安装是以专业方式进行的,这是实现阻尼器最佳性能必要条件。设计阻尼器和连接部件时,所有与项目有关的参数均被考虑在内。这突出表明了模拟和使用管道阻尼器是一个可行且极具成本效益的解决石化厂管道振动问题的工具。

    参考文献

    [1]           Description of the frequency dependent characteristics of viscous elastic Dampers
    Barutzki, GERB, December 2006, pdf

     

    [2]           Improving Service Life and Safety of Piping Systems by the use of Viscous Dampers, for Middle East Static Convention 2018
    Fischer, Barutzki, GERB, March 2018, pdf

     

    [3]           Instructions for Transport, Installation, Maintenance and Disposal for all types of Pipework Dampers
    Fischer, Barutzki, GERB, April 2020, pdf

     

    欢迎与我们联系,询问关于以上参考文献。

    参考文献

    [1]           Description of the frequency dependent characteristics of viscous elastic Dampers
    Barutzki, GERB, December 2006, pdf

    [2]           Improving Service Life and Safety of Piping Systems by the use of Viscous Dampers, for Middle East Static Convention 2018
    Fischer, Barutzki, GERB, March 2018, pdf

    [3]           Instructions for Transport, Installation, Maintenance and Disposal for all types of Pipework Dampers
    Fischer, Barutzki, GERB, April 2020, pdf

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