换热器振动的防护.docx

换热器振动的防护振动的原因及危害换热器管子产生振动的原因主要有两种：一种是外界激振源引起的振动，如往复式机械（如往复式压缩机）的脉动气流引起的激振，或通过支撑构件或连接管道传来的振动。另一种是流体流动激振，又可分为管侧和壳侧流体激发的振动。由于一般情况下管侧流动激发的振动振幅小，危害性不大，往往可以忽略，除非在流速远远高于正常流速的情况下，管侧激振才需要考虑。换热器内的振动主要是壳侧介质所激发的，在正常流速下壳侧流动就可能引发很大的振幅，对换热管的危害最大。研究表明，仅当流体诱发振动频率与换热元件的频率一致或相当接近时，才会使元件的振幅突然大幅度增加，从而导致其破坏。换热管振动损坏情况主要有两种，即管子的磨损和管子材料的疲劳断裂。管子磨损又分为两种情况：一种是在振幅很大的振动情况下，管子与管子相互接触而磨损（磨平穿漏）成菱形，这种情况绝大多数产生在振动位移最大的中间跨度处。管子的热膨胀增加了振动磨损的可能性。这是由于管子的热变形扩大了引起接触的相对运动，致使管子产生六角形的磨损。另一种是管子与支撑板由于振动发生相对运动而产生磨损，导致管壁逐渐变薄而最后磨穿。另外，由于折流板（支承板）上的管孔通常都比管子外径大0.81. 2mm，振动管的管壁有可能被折流板（或支承板）切割、断裂，且当折流板很薄而材料比管材硬时尤其突出。接头的松弛与腐蚀同时存在的情况下，振动磨损增加，这种磨损形状呈马鞍形。在管子穿出管板处，也会由于振动而使管孔尖锐的边缘对管子起切割作用。管子的疲劳断裂则是由于周期的循环激振（包括出现共振或微振的情况下）所造成的。因为当管子振动时，会出现反复弯曲作用的周期性交变应力。如果管子长久地承受很强的交变应力，管子的某些应力最高部位就会出现疲劳破裂。振动破坏的位置一般出现在下列位置处：(1)传热管件支承跨度中间位置处，由于管间相互碰撞，外观呈现明显磨口；(2)紧靠折流板缺口处，换热管与折流板发生碰撞而遭磨损；(3)折流板管孔内，传热管振动时折流板管孔边缘对传热管的锯切、碰撞，严重时会导致管子断裂；(4)传热管原有的一些细小裂纹或缺陷，因振动逐渐扩展，最终导致破坏。管子振动破坏多发生在壳程内介质是气体或蒸汽的场合，操作压力高于0. 8MPa则更明显。壳程内介质为液体时，也会发生管子振动破坏，但一般限于流体局部高速区的少数管子。防振措施防振的措施须从两个方面入手，即降低局部高速流体的流速和改变换热元件的固有频率。采取的主要方法有如下三种。(1)降低流体在壳程的流速。当传热管的固有频率一定时，降低壳程流速，就可避免激发共振，若运行条件不能改变，可在换热器进出口管处设计防冲板、导流筒或液体出口分配器等，降低壳程进出口处流速，使流体脉动值降到最低。当管束已采取过防振动措施，而效果不明显时，工艺上应考虑调整介质的流速。 (2)提高管子的固有频率。提高管子的固有频率可大大减少共振的机会。提高频率的最有效方法就是减少跨距。管子的固有频率与跨距的平方成反比，跨距若减少20%，固有频率则可提高50%。对于U形管束，为了提高固有频率，可在管间绕以带条或插入杆、板以阻止管子运动。(3)改变折流板的形式，以改变换热管的支承状况。如折流杆式管束、螺旋折流板式管束等，都可大大改善管子的支承条件。