一种用于塔器减振的微型翅片制造技术

本发明专利技术公开一种用于塔器减振的微型翅片，微型翅片通过冲压技术与塔器一体成型，若干个塔器并排设置组成并排塔器结构，每个塔器由若干个圆柱结构组成，并排塔器结构中，若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≤1.3时，定义为小间距并排塔器结构；若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≥1.3时，定义为大间距并排塔器结构，所述微型翅片安装在小间距并排塔器结构中位于最上游的塔器上，所述微型翅片还安装在大间距并排塔器结构中位于最下游的塔器上，安装有微型翅片的塔器上的每个圆柱结构的外壁圆周上等间距的环绕设置有若干个微型翅片；微型翅片的高度l的取值范围为0.7D

【技术实现步骤摘要】
一种用于塔器减振的微型翅片


[0001]本专利技术涉及塔器承受风载荷的减振防振领域，特别是涉及一种用于塔器减振的微型翅片，还可应用于石油、化工和制药等行业。

技术介绍

[0002]塔器是石油化工、煤化工、化纤和制药等行业中完成精馏、萃取、吸收等工艺过程的设备。塔器与化工工艺中的各个操作单元密切相关，在所有化工装置中的投资占比高达25％～45％，近年来，随着产品结构的调整，生产能力的提升，工艺过程的优化，以及我国化工装备制造业的快速发展，塔器愈发大型化，其直径可达13m且高度近130m，呈现大高径比、低固有频率和小阻尼比的特征。当塔器安置于室外时，不可避免承受风载荷，极易发生风诱导振动，造成塔器破坏失效，因此塔器的流致振动分析与减振防振设计已成为化工装置大型化发展的研究重点和技术难点。除极端大风天气导致塔器被直接破坏失效的情况之外，中低风速下塔身受到循环应力影响导致的疲劳损伤更为常见，塔设备在风吹过后自然形成的漩涡脱落导致设备表面受到周期性脉动，而塔的长径比一般较大，塔器高处受力发生振动，结构的振动进一步影响涡的脱落形态，最终形成风与塔体流固耦合的流致振动现象，涡的脱落频率接近塔器自身固有频率时，会出现锁频现象，并造成大幅度振动，一旦造成的损伤达到塔身的疲劳极限，设备局部甚至整体都会发生失效。
[0003]近年来，在化工设备大形化集约化的发展趋势下，塔器布置越来越紧密，同时随着硅和甲醇等产品的提纯精度要求不断提高，工艺中单塔生产的效果已经不满足要求，采用多级并联操作工艺的并排塔器被广泛应用。塔器是否可靠直接影响生产的安全稳定，而由于并排塔器相比单塔而言流致振动情况更为复杂，单塔设计理论无法适用，一旦导致实际生产中出现振动事故，损失会很严重，因此并排塔器如何减振是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于塔器减振的微型翅片，避免塔器在风载荷下产生大幅振动，实现减振防振。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种用于塔器减振的微型翅片，若干个塔器并排设置组成并排塔器结构，每个并排塔器由若干个圆柱结构组成，并排塔器结构中，若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≤1.3时，定义为小间距并排塔器结构；若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≥1.3时，定义为大间距并排塔器结构，所述微型翅片安装在小间距并排塔器结构中位于最上游的塔器上，所述微型翅片还安装在大间距并排塔器结构中位于最下游的塔器上，安装有微型翅片的塔器上的外壁圆周上等间距的环绕设置有若干个微型翅片；
[0007]微型翅片的高度l的取值范围为0.7D
‑
0.9D，厚度b的取值范围为0.08D
‑
0.1D。
[0008]进一步的，同一圆柱结构上相邻的两个微型翅片之间的夹角为30
°
。
[0009]进一步的，在同一塔器轴线方向上，相邻圆柱结构上的两个翅片彼此错开有15
°
。
[0010]进一步的，塔器直D＝25mm。
[0011]进一步的，所述微型翅片通过冲压技术一体成型安装在塔器外侧。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：
[0013]1.本专利技术中微型翅片设计完成后通过冲压技术直接安装在塔器上，改变塔器表面剪切应力和气动力分布状态，极大地提升了塔器的起振速度，使其在设计流速范围内，不再发生振动。通过等效表面粗糙度简化设计方法设计出的微型翅片模拟了肋条以及肋条之间的圆弧形沟槽，减振效果较好，也有助于加工和安装。
[0014]2.本专利技术微型翅片基于仿生学，根据鲨鱼皮表面的盾鳞结构，针对多塔器流致振动控制所设计，整体呈现波纹状，为光滑条形结构。工程应用下，在高流速下(Ur≥20)，针对小间距并排塔器(L/D≤1.3)，在上游塔器表面安装小尺寸的微型翅片，可改变表面剪切应力和气动力分布，使分离点位置提前，抑制塔器的振动，使塔体振幅迅速衰减，降低塔体振幅，从而避免塔器发生振动破坏。对大间距并排塔器(L/D＞1.3)，在下游塔器安装尺寸较大的微型翅片模块，破坏上游尾涡和自身涡脱的协同作用，有效抑制并排塔器的振动。
[0015]3.本专利技术并非完全破坏塔器尾部规则的卡曼涡，而是通过形成的沟槽结构改变表面流速和剪切力，影响流体边界层分离，实现振动控制。在上游塔器(风吹向的塔器)安装小型微型翅片(l≤0.9D，厚度b≤0.08D)，会使下游塔器(风经过上游塔器流向的塔器)振幅降低33.3％。具有易安装、减振效果显著、易于推广的特点。
附图说明
[0016]图1a和图1b分别为本专利技术实施例提供的厚度b＝0.08D、高度l＝0.9D的微型翅片结构示意图。
[0017]图2a和图2b分别为本专利技术实施例提供的厚度b＝0.1D、高度l＝0.9D的微型翅片结构示意图。
[0018]图3a和图3b分别为本专利技术实施例提供的厚度b＝0.08D、高度l＝0.7D的微型翅片结构示意图。
[0019]图4为本专利技术安装在塔器的圆柱结构表面的效果示意图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]如图1至图4所示，针对现有并排塔器实际工程问题，本实施例提供了一种塔器用防振微型翅片，若干个塔器并排设置组成并排塔器结构，每个塔器由若干个圆柱结构组成，并排塔器结构中，若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≤1.3时，定义为小间距并排塔器结构；若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≥1.3时，定义为大间距并排塔器结构，微型翅片2安装在小间距并排塔器结构中位于最上游的塔器上，微型翅片2还安装在大间距并排塔器结构中位于最下游的塔器上，本实施例中，安装有微型翅片的塔器上的每个圆柱结构的外壁圆周上等间距的环绕设置有12个微型翅片2。
[0022]本实施例是在塔器上安装采用冲压技术，通过一体成型技术形成的。化工塔器外表面会有光滑轻质金属包裹的保温层，这类金属具有良好的延展性，可采用冲压技术，一体
成型，将保温层加工为符合要求的微型翅片模块，整体在吊装时安装于塔器外表面。可在不增加塔器额外结构以及不焊接的前提下，实现优异的减振效果。
[0023]所加微型翅片2的排布密度、高度、尺寸大小都会影响塔器的振幅。经分析，排布稀疏且较低的微型翅片2为最优形状。排布稀疏且较低的微型翅对剪切层和尾涡结构影响较弱，表面的沟槽结构可增大流体流速和剪切应力，使边界层分离提前，生成中等尺度的涡结构，进而改变升力系数实现振动控制。本实施例采用的微型翅片，厚度可以在2
‑
2.5mm之间变化，高度可以在17.5
‑
22.5mm之间变化。
[0024]当间距比L/D＝1.3时，厚度b＝2.5mm/高度l＝22.5mm的微型翅片可使上游塔器振幅减小69.47本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于塔器减振的微型翅片，其特征在于，若干个塔器并排设置组成并排塔器结构，每个并排塔器由若干个圆柱结构组成，并排塔器结构中，若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值≤1.3时，定义为小间距并排塔器结构；若相邻两个塔器圆心间距L与塔器直径D的比值＞1.3时，定义为大间距并排塔器结构，所述微型翅片安装在小间距并排塔器结构中位于最上游的塔器上，所述微型翅片还安装在大间距并排塔器结构中位于最下游的塔器上，安装有微型翅片的塔器上的外壁圆周上等间距的环绕设置有若干个微型翅片；微型翅片的高度l的取值范围为0.7D
‑
0.9D，厚度b的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭蔚，王中辰，樊显涛，唐博文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：