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高压循环系统的设备与管道的振动普遍存在,严重威胁着安全生产。某塑料厂29.5Mpa高循系统含五台由钢制框架支承的冷却器,主要用于冷却超高压聚乙烯反应中的乙烯单体介质。受高循系统中8000KW压缩机产生的流体脉冲影响,冷却器与钢制框架振动极大,特别是冷却器E1503A与直接支承它的部分钢制框架振动问题严重。严重的振动极易导致管线和设备的薄弱部位产生疲劳、冷却器结构安全可靠性降低、仪器仪表无法正常工作,甚至有可能导致冷却器附属管线泄露,造成重大事故,带来严重的人员伤亡与财产损失。为避免事故发生,塑料厂曾做过大量努力,包括更改高循系统工艺参数,但均未能产生明显的效果。为此本文作者根据振动系统存在自振特性、外部激励与响应状况,针对冷却器E1503A与直接支承它的部分钢制框架整体系统开展了如下几方面的减振研究:
首先,利用ANSYS有限元分析软件对系统进行自振特性分析。通过选用合适单元、定义材料属性、输入截面尺寸以及施加合理约束创建了初级模型;通过反复修正最终获得了反映实际结构的完整模型。理论计算表明完整模型的振动与测值比较一致,进一步计算得出其固有频率与振型。
其次,利用ANSYS有限元分析软件对系统进行动态特性分析。在X、Y和Z轴向对系统进行随机激励,对三个方向的位移、速度与加速度响应功率谱进行对比与分析。谐振分析先简化了加载方式与结果观察的方法,后通过对比现场测振数据并反复计算确立了激振源情况,最终得出了谐振分析结论。
最后,提出了通过在钢制框架平台内、平台间边缘处与中心处更改型钢来实现减振的方案。为验证本减振方案的减振效果,在现场施工完成后多次对系统进行了现场振动测试。测试结果表明,本减振方案有效降低了高循框架的振动,并将所有检测部位的振动水平限制在设备原制造商规定的范围。