直立高耸裸塔的防振措施

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相对于承压塔器而言，由于烟囱/烟气脱硫塔计算压力较小 (或常压)、直径变化大、自重轻、结构阻尼较小等特性，风载荷或地震载荷是其安全运行的主要载荷。-般来说，高度、高径比越大，受风载的影响也越大，在-定的条件下，容易发生振动事故。

1-2 塔器的振动分析承压塔器不仅承受压力、温度和重力载荷，同时又承受风载荷与地震载荷。而风载荷与地震载荷属于动力载荷，动力载荷的大孝方向甚至作用点是随时间变化的；动力载荷使结构产生加速度，引起结构的共振，共振过程中结构的位移和内力随时间变化；动力载荷计算与结构的自振特性和阻尼有关 ]。

常用的塔器计算软件 SW6和PV Desktop，在诱导振动的计算存在如下不足：(1)只能通过增加壳体厚度或按-定的间距设置加强圈，提高塔体刚度来防振，设计的设备不经济。

由于这些问题的存在，设计的承压塔器、烟囱、烟气脱硫塔结构是否安全是不确定的。

塔顶振幅公式：f(CLD，oVcf f)/(49.4GC，E1)×10式中 yT --第 i阶振型的横风向塔顶振幅，ITI；收稿日期：2012.09-25作者简介：时晓锐 (1980-)，女，辽宁朝阳人，工程师。主要研究石油化工设备设计及施工技术。

l匕 工 设 备 与 管 道 第50卷第3期CI--升力系数；D。--塔的外直径加2倍保温层厚度，对于变截面塔，取塔顶外直径加2倍保温层厚度，m m ；塔体的总高，mm；厂-第 i阶振型共振时 的临界风速，m/s，VciDa/(TSt)×10-：；- - 计算系数；p--空气密度，取 1.25 kg/m ；系数，G(T，/ )2； 第i阶振型的阻尼比； 材料的弹性模量，MPa； 第 i阶振型的自振周期，S；. 斯特罗哈数，对圆截面结构取0.2。

从上式可得：塔顶振幅与阻尼比成反比。安装就位后的裸塔极易发生振动，其原因：(1)由于内部没有物料体或填料，阻尼较校(2)可拆式梯子、平台和外部绕流件没有安装，起不到扰乱卡曼漩涡的作用。

2 防振措施2.1 设备设计过程中对于直立高耸设备 (塔器、烟囱、烟气脱硫塔等)，在设计过程中应进行各工况 (裸塔、水压试验、操作、检修)和各危险截面 (裙座底截面、裙座与下封头连接处、各段简体、变径段等)的组合应力校核、地脚螺栓座校核、横风向振动分析、塔顶挠度控制等。

通过增加筒体厚度增大自振周期来防振是最常用但不经济的。按-定的间距设置加强圈提高塔体刚度来防振是可行但效果不明显。而设置破风圈或阻尼器来提高设备抗振能力是最有效最经济的。在设备上 1/3范围内设置轴向翅片式破风圈，减振效果可达30%，其质量约为设备净重的 1%；在设备上 1/3范围内设置螺旋型翅片式破风圈，减振效果可达50%，其质量约为设备净重的0.8%；在设备顶部设置3个或 4个阻尼器，减振效果可达 50%，其质量约为设备净重的0.5%。

对于60 m以上的钢烟囱/烟气脱硫塔设计：(1)不论是否发生共振，宜在顶部设置破风圈或阻尼器。

(2)塔体如有变径段，应旧能地降低变径段半顶角，宜在变径段两端简体的最大环向应力的衰减长度范围内设置加强圈，以提高刚度。

(3)对于高振型塔，宜采用圆锥形裙座，以增加螺栓座基捶下的混凝土承压面积，且可采用内外双排螺栓结构。

2.2 设备安装就位后对于安装就位后发生振动的塔器、烟囱、烟气脱硫塔等，由于受设备现场条件的限制，使许多原本可行的减振措施难以实行，常见的减振措施：(1)如没有设置破风圈或阻尼器，①可在顶部安装 3或 4个阻尼器；②在顶部 1/3H范围内设置轴向翅片式或螺旋型翅片式破风圈。

(2)在场地允许的情况下，在距设备顶部小于 1/3处设置拉索。拉索-般为3根，平面夹角为120。，拉索与烟囱轴向夹角不小于25。。如青岛炼油厂的某烟囱，其底层塔壁较薄，满足不了风载等的刚度要求，通过设置拉索，从2007年安全运行至今。

(3)设置塔架来支撑设备，塔架可以是正三角形或正方形。在相同高度、相同技术条件、相同气候条件下，三角形塔架比正方形塔架能节省材料 10%左右。但是在承受水平载荷及扭矩时，正方形塔架抗弯性能更好。

3 结束语因此，对于直立高耸设备，在设计过程中，裸塔的校核也是非常必要的，应做到以预防、控制为主，而不是事后补救。对于安装就位后发生振动的设备，应给予高度重视，并采取-定的减振措施。