文档介绍：管道振动分析
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管道内部的介质多为流体,即气体或液体,因此管道以内部介质种类分为气体管道和液体管道。由于管道内流体参数往往是随时间而变化的,因而常导致管道振动。与往复机械相联的管道,内部介质特性波动比较常见,因此往复机械相关管道振动也是常见异常现象之一。
管道振动产生的原因及危害
1. 振动产生的原因
(1)液体管道
一般来说,管道系统的压力和流量波动是产生液体管道振动的主要原因,造成波动的根源包括以下几个方面:
1)液压系统中换向阀关闭,突然停止管道中液体流动,出现液压冲击,使管道产生振动。
在图12-1所示液压系统中,当换向阀开启且开度不变时,液体在管道内保持稳定流动。开始时管道内液体自左向右流动,此时管道中的流速和压力称为起始流速和起始压力。
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2)液压系统控制的运动部件制动时产生的液压冲击使管道产生振动。
如图12-3所示,液压动力源经换向阀供油,从右管道进入执行元件液压缸右腔,活塞组件带动外负载向左运动。当换向阀突然关闭,油液被封在液压缸两腔及左、右管道中,由于惯性,活塞组件的运动不能立即停止,急需运动,使液压缸及左管道内液体受压缩,压力急剧上升,最终达到某一压力峰值,于是液压缸及管道内将产生液压冲击。当运动部件的动能,全部转化为液体的弹性能时,活塞组件将停止运动。
此时液体的弹性能开始释放,并改变活塞组件的运动方向,使活塞组件向右运动。这样交替变换运动方向,将持续地振荡一段时间,使管道产生振动,直到液压系统的内泄漏、外泄漏及摩擦损失耗尽了全部能量之后,管道的振动才能停止。
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在流动的液体中,因流速变化引起压降而产生气泡的现象称为空穴现象。空穴现象将使管道产生噪声和振动,并使管道内部表面受到腐蚀。
图12-4所示为液体流经节流口处出现空穴现象的示意图。当液体流到图示节流口的喉部位置时,根据伯努利方程,该处压力值将降到很低。若在工作温度下,此压力值如低于液体的空气分离压,溶解于液体中的空气将迅速大量分离出来;如低于液体的饱和蒸汽压,液体将迅速汽化。不论是前者还是后者,液体中都将出现大量气泡,这些气泡随着液体流到压力较高的部位处,因受不了高压而破灭,产生局部的液压冲击,发出噪声并引起管道振动。
3)液体流经节流口处,将引起空穴现象,致使管道产生振动。
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(2)气体管道
1)气体流动激励管道产生的机械振动。
管道内所均匀充满的气体称为气柱。气柱具有可压缩及膨胀的性质,因此气柱本身是一个具有连续质量的弹性振动系统。弹性振动系统受到一定激励后,将会产生振动。压缩机汽缸的周期性吸气和排气,使气流的速度和压力产生周期性的变化,即气流脉动,形成对管道内气柱的激励,使气柱振动。管道内气柱振动的结果,将产生管道内的压力脉动,从而形成管道的振动。
4)液压系统中,因U