颗粒阻尼器抑制管道振动的研究及蜂窝密封技术应用
在石油化工领域，设备振动和密封泄漏一直是影响机组安全运行和正常生产的重大安全隐患。在化工生产中，管道和转子由于振动超标而引发的重大事故屡见不鲜，增压机在高压条件下运行，造成轴向力过大烧毁主推力轴瓦的问题也时有发生。而这些都是工程中迫切需要解决的问题。 本文针对化工管道振动过大的问题，设计了一种颗粒阻尼器用于管道减振。针对增压机级间密封失效导致转子轴向力过大这一问题，利用蜂窝密封技术对其进行改造。对于拉杆转子不平衡振动问题，提出了一种拉杆转子螺栓排布优化方案，从装配角度减小转子不平衡量。主要研究内容如下:(1)通过在化工厂实地采集管道振动数据，确定了管道振动的特征，包括管道的振动频率范围以及振幅大小。在实验室搭建管道振动实验台模拟管道振动，设计了一种方型颗粒阻尼器，探究其在填充不同粒径的颗粒钢珠时，对于不同频率下的振动减幅响应，以及在不同颗粒填充量下，减振效果最优的填充率。实验结果表明:颗粒阻尼器对管道振动有较好的抑制效果，不同粒径的颗粒阻尼器减振效果有一定的差异，对于不同频率的振动减振效果也有所不同，一般颗粒填充率在95％左右，减振效果最好。 (2)针对某煤化工厂空分增压机组在生产过程中存在的主推力轴承瓦温度偏高等问题，通过理论分析以及计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)软件的仿真计算，确定了级间密封的失效是引起转子轴向力变大的主要原因，并对增压机级间密封进行蜂窝技术改造。最终，改进级间密封结构使得增压机级间串气量减小，叶轮两侧的高压气体压力差有所降低，产生轴向推力大幅减小，各级压缩效率均有所提高，解决了推力轴承瓦温度偏高和气体出口压力不足等问题。同时通过计算各级蜂窝密封的动力特性系数，以及增压机转子在两种状态下的振动情况，探究了蜂窝级间密封对增压机转子的减振原理。 (3)通过对传统拉杆转子不平衡振动原因进行分析，设计了一种新的螺栓装配排布方法，并与其他两种排布方式进行对比，比较他们的残余不平衡量大小，通过ANSYS仿真和实验对拉杆转子振动比较，验证了新排布方式的有效性。最终通过仿真与实验得到结论，通过优化拉杆转子螺栓排布方式，可以极大的减小转子的残余不平衡量，降低转子工作时的振动。
化工管道;振动抑制;颗粒阻尼器;蜂窝密封
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
何立东
2021
中文
TQ055.81;TQ050.1
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）