脉动气流消振装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于减振和防灾技术领域，提出的脉动气流消振装置由外部壳体、内部构件及气流膨胀空间组成；内部构件由过渡段和喷嘴构成；喷嘴的出口与内部构件、外部壳体之间的气流膨胀空间连通；喷嘴的截面形状是由直线段或圆弧线段或抛物线段或双曲线段或展开线段及由直线段与圆弧线段或与抛物线段或与双曲线段或与展开线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向，或沿四边形、三角形、及其正多边形方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线；将此截面形状沿外部壳体的轴线方向拉伸，形成两端开口的中空通道。压缩机的出口气流经过渡段由喷嘴喷出，在气流膨胀空间内形成流向涡系、拉伸涡系等复杂涡系结构，将脉动气流变为稳定的气流。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于减振和防灾
，主要涉及一种脉动气流消振装置。
技术介绍
管系在工业生产中，特别是在石化、电力、化工行业应用相当广泛，通常汽液两相流管系、压差较大的管道及脉动气流管系等在运行中会产生振动，特别是在往复式压缩机的输送管系中。往复式压缩机的工作特点是吸、排气流呈周期性和/或间隙性，因此不可避免的要激发压缩机的进、出口管系的气流呈脉动状态，这种现象称为气流脉动。脉动气流的流动参数(如压力、速度、密度)随位置和时间呈周期性的变化。脉动气流沿管系流动时，遇到弯头、异径管、分支管、阀门、盲板等元件将产生随时间变化的激振力，受该激振力的作用，管系便产生一定的机械振动响应。压力脉动愈大，管系的振动振幅和应力强度愈大。强烈的脉动气流会严重地影响气阀的正常开闭，造成管系中的阀门非正常关闭，测量仪表与导管的损坏，以及控制系统的误动作，还会引起管件疲劳破坏，发生泄漏，甚至造成火灾、爆炸等重大事故。另外，管系的振动还会产生相当大的噪声，对周围的环境产生噪声污染。管系振动的第二个原因是共振。管道内的气体构成一个气动弹性系统，称为气柱。气柱本身具有的流体声学频率称为气柱固有频率。往复式压缩机活塞运动引起的吸排气频率称为激发频率。管系及其附件组成一个系统，该系统固体结构本身具有的频率称为机械固有频率。在工程上常把(0.8-1.2)f(f为机械固有频率或气柱固有频率)的频率范围作为共振区。当气柱固有频率落在激发频率的共振区时，发生气柱共振(驻波)，产生更大的气流压力脉动。当机械固有频率落在激发频率的共振区时，发生结构共振。当前，对管系振动的控制，主要从消减管系的激振力和改善管系的振动特性这两个方面来研究解决。消减激振力也就是消减振源是最好的办法，理论上可行，但实际情况是国内外一直没有找到有效的解决办法。对于改善管系的振动特性，研究较多，现有的研究成果基本上都是在管路的适当位置加装缓冲罐，或者对管系中管卡的位置及形式进行改进设计。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种脉动气流消振装置，其通过改变管系及其附属设备内气路的声波传递特性和降低声波强度，从而达到消减管系及其附属设备的激振力。本技术所提出的装置，主要由外部壳体、内部构件及气流膨胀空间组成；内部构件由过渡段和喷嘴构成；内部构件与外部壳体之间形成气流膨胀空间；喷嘴的出口与内部构件、外部壳体之间的气流膨胀空间连通；喷嘴的截面形状——是由直线段或圆弧线段或抛物线段或双曲线段或展开线段及由直线段与圆弧线段或与抛物线段或与双曲线段或与展开线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向，或沿四边形、三角形、及其正多边形方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线；然后将此截面形状沿外部壳体的轴线方向拉伸，形成两端开口的中空通道——喷嘴；压缩机的出口气流由该装置的进气口进入，经过渡段由喷嘴喷出，进入所述的气流膨胀空间，形成流向涡系、拉伸涡系等复杂涡系结构，将脉动气流变为稳定的气流，然后由出气口进入后续管道。在喷嘴的各个轴向位置的截面尺寸与原母线截面尺寸相等，或等比例扩大或等比例缩小。过渡段的截面形状是圆形，在过渡段的各个轴向位置的截面尺寸与原母线截面尺寸相等，或等比例扩大或等比例缩小。本技术所提出的脉动气流消振装置将由压缩机出口进入的脉动气流经过渡段由喷嘴喷出，在气流膨胀空间内形成流向涡系、拉伸涡系等复杂涡系结构，将脉动气流变为稳定的气流，然后由出气口进入后续管道。本技术通过改变管系及其附属设备内气路的声波传递特性和降低声波强度，从而达到消减管系及其附属设备的激振力，具有较好的减振效果。附图说明图1为本技术装置的结构示意图。图2-图5为本技术中喷嘴的截面形状示意图。图6为具体实施例中计算机械固有频率的一段管系示意图。图7为具体实施例中计算气柱固有频率的一段管系示意图。图中1、进气口，2、过渡段，3、喷嘴，4、外部壳体，5、出气口，6、膨胀空间。具体实施方式结合附图给出的实施例，对本技术加以进一步说明由附图1所示，本技术装置主要由外部壳体4、内部构件及气流膨胀空间6组成；内部构件由过渡段2和喷嘴3构成；外部壳体具有出气口5；内部构件与外部壳体4之间形成气流膨胀空间6；喷嘴3的出口与内部构件、外部壳体4之间的气流膨胀空间连通。喷嘴的截面形状——是由直线段或圆弧线段或抛物线段或双曲线段或展开线段及由直线段与圆弧线段或与抛物线段或与双曲线段或与展开线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向，或沿四边形、三角形、及其正多边形方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线；然后将此截面形状沿外部壳体的轴线方向拉伸，形成两端开口的中空通道——喷嘴。由图2所示，喷嘴的截面形状为直线段与圆弧线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线。由图3所示，喷嘴的截面形状为圆弧线段与抛物线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线。由图4所示，喷嘴的截面形状为直线段与双曲线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线。由图5所示，喷嘴的截面形状为直线段与展开线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线。压缩机的出口气流由该装置的进气口1进入，经过渡段2由喷嘴3喷出，进入所述的气流膨胀空间6，形成流向涡系、拉伸涡系(流向涡系是由于喷嘴出口截面具有速度环量引起的、强度沿喷嘴射流方向变化的多个旋涡，拉伸涡系是由于喷嘴出口截面内外流存在速度差，从而在混合剪切层中由于卷吸作用形成的多个旋涡)等复杂涡系结构，将脉动气流变为稳定的气流，然后由出气口5进入后续管道。对某台额定进口流量为17800Nm3/h、曲轴转速300rpm、进口压力为2.4MPa、进口温度为40℃、出口压力为9.8MPa、出口温度为110℃的某气体的2段双作用往复式压缩机所在的管系，选择某一段典型的管道作为研究对象，建立的该管段的机械固有频率有限元计算模型如图6所示，该管段的机械固有频率计算结果见下表-1所示(往复式压缩机的激发频率为10Hz)。表-1 对同样的压缩机管系选择如图7所示的一段管道作为研究对象，建立了该管段的气柱固有频率有限元计算模型，该管段的气柱固有频率计算结果见下表-2所示。表-2 通过和激发频率比较，表-1(管段的机械固有频率)和表-2(管段的气柱固有频率)都远远的避开了压缩机的激发频率，可见选择作为研究对象的管段的机械共振和气柱共振都是安全的。对管系的其它管段均作同样的有限元计算，以保证整个压缩机工段的管系均是机械共振和气柱共振安全的。权利要求1.一种脉动气流消振装置，该装置主要由外部壳体(4)、内部构件及气流膨胀空间(6)组成；其特征在于所述的内部构件由过渡段(2)、喷嘴(3)构成；内部构件与外部壳体(4)之间形成气流膨胀空间(6)；喷嘴(3)的出口与内部构件、外部壳体之间的气流膨胀空间连通；所述喷嘴的截面形状——是由直线段或圆弧线段或抛物线段或双曲线段或展开线段及由直线段与圆弧线段或与抛物线段或与双曲线段或与展开线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向，或沿四边形、三角形、及其正多边形方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线。2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉动气流消振装置，该装置主要由外部壳体（４）、内部构件及气流膨胀空间（６）组成；其特征在于：所述的内部构件由过渡段（２）、喷嘴（３）构成；内部构件与外部壳体（４）之间形成气流膨胀空间（６）；喷嘴（３）的出口与内部构件、外部壳体之间的气流膨胀空间连通；所述喷嘴的截面形状－是由直线段或圆弧线段或抛物线段或双曲线段或展开线段及由直线段与圆弧线段或与抛物线段或与双曲线段或与展开线段组成的周期性的空间平面曲线结构沿圆周方向，或沿四边形、三角形、及其正多边形方向延伸排列，形成的一个封闭的空间平面曲线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘友宏，罗志军，王劲，
申请(专利权)人：刘友宏，罗志军，王劲，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]