Вибрации трубопроводов. Причины колебаний трубопроводов. Собственные частоты колебаний трубопроводов. Экспериментальные исследования колебаний трубопроводов нагнетательных установок, страница 10

Акустические колебания в трубопроводе abсefочевидно, значительно выше, нежели  в трубопроводе  abcdhk  поскольку первый короче при прочих равных условиях.

7) Частоту собственных колебаний нагнетательной системы (рис. 7.10) можно определить приближенным методом. Для этой цели систему трубопроводов расчленяют на простые участки, каждый из которых обладает одной степенью свободы, после чего определяют частоту собственных колебаний в каждом участке.

Рис. 7.10.  Схема нагнетательного трубопровода

Исходные данные: объем камеры V = 0,144 м³ (d = 0,4 м, h = 1,1 м); площадь сечения трубы S = 0,006 м² (d = 0,086 м); проводимость (при l = 0) g = d = 0,086; скорость звука в газах с = 480 м/сек. Частота собственных колебаний газа в одной камере

                                  Гц.

Трубная обвязка abсd  (рис. 7.10) на нагнетательной стороне с двумя камерами рассматривается аналогично схеме, изображенной на рис. 7.8,д, с закрытыми концами, когда

g₁ = g₂ = 0  и   V₁ = V₂.

Частота собственных колебаний газа в такой системе

                                               ,

откуда                                ;

следовательно                 Гц.

Таким образом, частота вынужденных пульсации газа приближается к акустической частоте собственных колебаний в этой системе, тем более что неучтенный при расчете участок нагнетательного трубопровода (за точкой b) несколько снижает вычисленную частоту собственных колебаний, а это приближает нагнетательную систему к условиям резонанса. Частота собственных колебаний в приемном трубопроводе длиной l = 9 м (см. рис. 7.10) вычисляется по формуле однокамерной системы, где в качестве камеры рассматривается коллектор(d = 0,30 м, l= 4 м) с двумя трубами
(l= 2,5 м, d= 0,086 м),

                                                   .

Определим значения параметров, входящих в эту формулу:

                              м;

                                          V = p× 0,15² × 4 = 0,27 м³.

Тогда

                                 Гц.

Из полученных результатов следует, что колебательный режим в приемном трубопроводе близок к резонансному.

7.5. Экспериментальные исследования колебаний

трубопроводов нагнетательных установок

Вибрации трубопроводов обусловлены как характером движения рабочего тела (газ, жидкость), так и пульсациями давления в трубопроводе, в результате чего трубопровод может оказаться динамически неустойчивым.

Проблема определения вибраций трубопроводов оказывается более сложной, чем нагнетательных машин, так как рациональное ее решение связано с необходимостью исследования комплекса вопросов, теоретически еще не изученных.

Для более надежного проектирования трубопроводов рассмотрим экспериментальные исследования /35/, проведенные с целью уточнения эффективности мероприятий по борьбе с вибрациями трубопроводов.

Проведенные экспериментальные исследования также преследовали цель уточнить эффективность уже осуществленных мероприятий по борьбе с пульсациями газа и вибрациями трубопроводов, с тем, чтобы приблизиться к более надежному их проектированию.

Было установлено, что колебания в определенной точке имеют постоянную амплитуду, а разность фаз колебаний в двух разных точках остается постоянной, т.е. колебательный режим установившийся. Затем определялась фактическая степень неравномерности пульсирующего потока газа в трубах. Установлена зависимость: между амплитудой пульсаций давления газа и средним статическим рабочим давлением, между амплитудой пульсаций давления и скоростью работы машины, между вибрацией трубопровода и пульсацией давления газа. Была найдена зависимость величины амплитуды колебаний трубопровода от изменения направления пульсирующего потока, зависимость между колебаниями компрессора и присоединенным трубопроводом. Затем определялись частота собственных колебаний газа и трубопровода, фактическая длина волны пульсирующего потока и закономерность затухания пульсаций давления по мере удаления от нагнетательной установки.

На первом этапе исследований было установлено следующее.