输液管道振动分析

徐城杰，蒋韦锋，李茂云

（深圳中广核工程设计有限公司核岛所，广东 深圳 518172）

0 引 言

管道相连的机械设备振动或者管道内流体压力的脉动可以引起管道的瞬态或稳态振动。当振动超过一定限度的时候，可能使管道支吊架松动、螺纹松动、法兰连接失效、管线摩擦受损、设备移位、焊缝拉裂等［1］；而管道系统长时间的振动易引发管道疲劳受损，进而可能会导致管道开裂、管内流体泄漏及管道断裂。

本文在总结振动原因及减小振动的方法的基础上，梳理出面对管线振动问题时的解决思路，以期迅速找振动的原因并提出解决方案。

1 引起管道振动原因及相应特点

图1 管道振动的简化模型

管道振动是机械振动的一种，是管道与相连的设备、部件以及支承架构成的系统，在激振力下随时间而变化引起的问题。如果把激振力看成激发信号，管道的振动看成是对激发信号的响应，可用图1 表示管道受迫振动的简化模型。

1.1 管道振动激振力

因为管道系统组成的复杂性，引起管道振动的激励力也很多，一般是由与管道相连的机械设备（泵等）或管道元件（阀门、仪表等）振动引起的；管内部介质不稳定流动引起的；外界（如风、地震等）的激振力使管道振动等。其中管道内部介质流动引起管道振动是主要诱因。管道内部介质流动引起的振动又有多种情况（图2~图3），例如流体通过泵等产生的压力脉动、管道中的液体夹带气体或管道某些部位聚集气体引起气柱的振动、流体在流动过程中不稳定的汽化引起汽蚀振动、当阀门不为100%时流体经过阀门形成的漩涡导致阀门振动从而引起管道振动、湍流引起振动、阀门突然启闭引起的高速流瞬变冲击［2~7］。……