隨著生產規(guī)模的擴大,熱交換器的大小、流體的流速、支撐的跨度也相應地超過了允許的限度,相應地,調節(jié)的剛度降低,發(fā)生振動的可能性增加。壓力容器振動會伴隨著管道的泄漏、磨損、疲勞、斷裂、甚至刺耳的噪音,不僅會降低設備的壽命,還會危害人們的健康。振動一旦形成事故,往往需要很長時間來分析。影響振動的因素錯綜復雜,阻尼作用的大小難以準確估計,管道磨損和破壞的速度難以確定,無法用簡單的數學公式解釋,可以說是迄今為止的理論計算法。還不能用于從工程實際中準確分析振動。與熱交換器相關的現有規(guī)范中對振動分析方法和隔振設計指南缺乏明確的規(guī)定。然而,事實證明,如果在設計時能夠利用現有的研究結果,對熱交換器振動采取必要的估計、分析和隔振措施,一些破壞性振動在很大程度上是可以避免的。
如果預測結果有可能發(fā)生振動,則可以采取以下防震和減震措施:
(1)減少殼側的流速。如果殼側流不變,則可以增加管道距離。當設計中存在壓降限制時,此方法更可行,但增加抽殼直徑或增加管道長度。如果將原來在外殼兩端的單口、出口(流體繞過擋板一次性流過外殼)改為中、出口兩端的分流換熱器,將流體分成兩半,從外殼的一端流出,可以大大降低交叉流動速度。
(2)提高管道的固有頻率。熱交換器管道的固有頻率與支撐跨距的平方成反比,因此減少管道的支撐跨距是增加管道固有頻率的方法。如果不從拱形擋板的縫隙中排出管道,則原來的每一個間隙都需要擋板,這樣可以減少支撐的跨距,從而提高固有頻率。據說這種方法能解決振動問題。如果需要,還可以在兩個擋板之間添加中間支撐板(兩端都被切割的支撐板)。這在不影響壓降的情況下對傳熱有一定幫助。通過更改管道或增加管道壁厚,也可以提高固有頻率,但影響不大。
(3)提高聲振頻率。在抽殼中插入減振板,使寬度方向與交叉流動方向平行,長度方向與管道軸平行。這樣會增加聲波振動頻率,與旋渦和湍流晃動頻率不一致。減振板的位置應在聲振波的波浪上。
(4)在結構上增加擋板或中間支撐板的厚度,以減少孔間距恒定時管道的剪切效果,增加系統(tǒng)的阻尼。在擋板管孔兩側加工倒角對減少振動的破壞有一定的效果。除了在結構上避免振動外,影響運行中的換熱器的幾個因素(如防止殼體泄漏速度超過振動分析允許的限度,短時間超速也不利于換熱器的壽命)。