Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 2

Вибрации компрессоров, присоединенных к ним трубопроводов и оборудования возникают почти во всех случаях, когда газ пли воздух подвергается компрессии и транспортируется по трубам. Вследствие увеличения внутренних напряжений под действием дополнительной вибрационной нагрузки продолжительность эксплуатации газомоторных компрессоров и присоединенных к ним конструкций и оборудования значительно сокращается.

Вредное действие вибрации сказывается на стенах цехов и других служебных зданий промышленных предприятий — вызывает их неравномерную осадку, а также трещины и разрушения. В связи с тем, что вибрации распространяются через поддерживающие конструкции и грунт, они могут быть также вредны для механизмов и сооружений, расположенных на значительном расстоянии от источника колебаний (иногда до 500 м).

Актуальность задачи эффективного гашения вибраций трубопроводов па коммуникациях компрессорных и насосных станций возрастает в связи с применением мощных быстроходных машин, получивших широкое распространение в промышленности. Отметим известный случай возникновения недопустимых вибраций технологических трубопроводов и компрессоров. Амплитуда колебаний у оснований компрессоров достигла 0,7 мм при норме 0,2 мм, а амплитуда колебаний трубопроводов на этих установках составила 4 мм. В результате рамы компрессоров начали отслаиваться от бетонных фундаментов, под подошвы компрессоров проникло машинное масло и разрушилась термоизоляция (рис. 7.1), нарушились фланцевые соединения, в местах сварки появились трещины, ослабились крепления трубопроводов к опорам и стали разрушаться опоры. Из стен зданий компрессорных станций вываливались патроны, через которые проходили трубы, и даже разрушались капитальные стены. Компрессорные помещения были настолько насыщены газом, что обслуживающий персонал мог работать только в противогазах.

Для снижения вибраций работники завода осуществили ряд мероприятий, в основном направленных на повышение жесткости системы коммуникаций: установили дополнительные бетонные опоры, металлические стоики, подкосы, растяжки и другие виды крепления. Эти мероприятия не дали положительных результатов. Некоторые из них обеспечили только кратковременный положительный эффект.

В результате повышенных вибрации коммуникации почти во всех дополнительных стопках под основными трубопроводами были оборваны нижние анкерные болты, а стойки в связи с этим оказались подвешенными к трубам. Сварные стыки различных креплений трубопроводов в ряде мест часто лопались из-за усталости металла. Все маслоотделители цеха оказались оторванными от бетонного основания. Сцепление анкерных болтов с бетоном было полностью нарушено, а бетонные основания во многих случаях доведены до полного разрушения.

Рис. 7.1. Термоизоляция трубопроводов, разрушенная от вибрации

Из сказанного видно, что эффективные мероприятия по борьбе с вредным воздействием пульсации газа и вибраций технологических трубопроводов имеют исключительно важное значение и должны предусматриваться при конструировании, производстве и эксплуатации нагнетательных установок.


7.2.  Пульсирующий поток — основной источник

колебаний трубопроводов

Газовый поток в определенном сечении трубопровода принято считать стационарным, когда его скорость, давление, температура и другие параметры остаются постоянными в любой точке сечения. Поток, у которого периодические изменения этих величин незначительны и не вызывают ощутимой погрешности при его измерении, также следует считать постоянным.

Газовый поток называется периодическим пульсирующим или пульсирующим, если имеются быстрые периодические знакопеременные изменения скорости, давления и других параметров, причем характер таких изменений в каждом месте системы во времени не нарушается. Пульсирующий поток – частный случай непостоянного потока.

В 1923 году в работе /33/ впервые была сделана реальная попытка изучить причины возникновения пульсаций газа в трубопроводах и найти способы их устранения. Выводы этой работы до настоящего времени считаются правильными. Дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования были основаны на идеях, высказанных в указанной работе, и сводились главным образом к доказательству выдвинутых там следующих положений.