摘 要 从海上透平发电机排烟管振动引起结构生活楼振动问题的解决中,分析了产生振动的原因,通过对方案的优化和分析,采用膨胀聚四氟乙烯垫的方案,有效地解决了烟尘排放造成平台生活楼的振动问题,对大直径的管道振动问题的处理有借鉴意义。
关键词 海上平台；排烟管；振动；激振；膨胀聚四氟乙烯板
1.前言
某海上平台透平发电机机组排烟管改造项目施工中，改造后的发电机排烟管布置在平台西侧及东侧生活楼甲板附近，工作中排烟管排放高速烟尘气流，产生振动和低频噪声，此排烟管的振动和噪声影响整个生活楼及办公区域，对现场工作人员的工作和生活带来不利影响，对现场工作人员的工作和生活带来人体感官上的不适，成为一个困扰因素。因此减少排烟管振动就成为海上平台安全生产的一个迫切急需解决的问题。
经对现场对生活楼及办公区附近的C 、D两条排烟管支架处的结构振动检测，检测结果如下表1。
从表中可以看出，排烟管在垂直方向尤其水平方向的振动值相对较大。人体感官体验也是在生活楼房间的振动明显，对工作生活中的影响是不能低估的。而对透平发电机排放烟气排气的工况，整个管路产生振动是不可避免的，只能是采取合适的方法来减轻或衰减这种影响。
2.排烟管振动原因分析
此排烟管直径是1000mm,经位于下甲板的透平发电机排放烟气,经过机组的柔性接管口、消音器、膨胀节及30米长的管道引送至上方区域排放，透平发电机机组工作所产生的高速冲击脉动气流在排出时因管道的阻力作用，形成了对管道激振作用，产生了机械振动。透平发电机机组底橇有减振块及排烟柔性接管口衰减本机振动，可以排除透平发电机本体振动向外传递到排烟管上的可能性。
振动的原因在于排烟管管路中排烟气流的脉冲及管道阻力带来的激振作用产生了振动,振动通过管支座传递，这些支座和钢平台结构支撑钢性连接，因于此传递到了生活楼及其房间内。
在支座和结构支撑的钢性连接间可以采用增加非金属垫和减振器的方法来减轻或衰减。振动。从国外货油泵液压管路设计中对振动和冲击大的液压系统管线，降噪减振的主要措施就是采用有带橡胶衬托层的管支架，可以做为工程上处理类同问题的借鉴。
3.排烟管减振方案
3.1方案1 排烟管支座加聚四氟乙烯垫减振
3.1.1在与生活楼区域附近的排烟管支座的和结构支承间加聚四氟乙烯垫板，用非金属材料板将排烟管支耳和支承结构隔开,应该可以缓冲和衰减排烟管的振动。
3.1.2膨胀四氟及聚四氟乙烯板技术参数和性能为：
压缩率：45%
回弹率：》10%
密度（Density)： 1.0g/cm3
压力 (Pressure) ＜20.0Mpa
温度(Temperature ) -273~260℃
是由100% PTFE聚四氟乙烯经过特殊工艺处理研制而成，具有优良的柔韧性，有极佳的顺应性能及成型能力，又具有高抗拉强度，抗蠕变、耐高低温、耐腐蚀、抗冷流、抗老化。可长期存放不变质，无毒无污染，并由无数均质细密柔软强韧的多方向纤维组成，具独有的高密度纤维组织，受压后纤维会相互缠结，变成组织更紧密均匀，不透气、不透水、止泄性能良好，在严苛之腐蚀性环境及高温下，亦能保持极佳之密合状态。
3.1.3聚四氟乙烯垫板用于化工、炼油、机械等高密封，高腐蚀环境。 热交换器，压缩机法兰，蒸汽容器法兰，具有较好的耐用性[1]。
3.1.4考虑到排烟管的工作温度较高（排烟管烟气的设计温度323 C°压力0.1MPa），改性或填充聚四氟乙烯垫板可在-196 C°--260 C°范围温度下工作[2]。
3.1.5故选择耐高温和高强度的聚四氟乙烯板垫板材料。笔者之前在天然气冷箱项目，当时的低温冷箱设备在设备支座中使用聚四氟乙烯作垫板。膨胀聚四氟乙烯垫具有良好的柔软性、弹性,据介绍其压缩变形率为40%。选用膨胀聚四氟乙烯垫板和聚四氟乙烯垫板组合，使减振效果更好。
3.1.6
具体采用6 mm膨胀聚四氟乙烯和20mm聚四氟乙烯板垫板。结构示意如图1：
3.2方案2 排烟管支座减振块减振
在排烟管的立管悬挂支耳和支承结构间加四组弹簧减振支座组件,来缓冲和衰减排放中烟气产生的振动，弹簧减振器组件为钢材料，可在较高工作温度的工况条件，结构示意如图2：
4.方案1和方案2的对比
1)方案1具有结构上紧凑、用料少、工件尺寸小、重量轻、易施工的特点。
2)方案1适合于静设备、有流体冲击的压力管道、产生低频振动的情况；
3)方案2需要增加附属构件、留出所要安装弹簧座的空间高度、另加的结构支承多，工件尺寸大、每套弹簧座费用较大，费用是方案1的2-3倍的情况。
4)方案2适合于传动设备、旋转设备、压缩机、风机、离心设备等产生脉冲振动的情况。
5)经过比较，选用方案1。
5.排烟管减振方案实施后的情况
经过实施方案1加聚四氟乙烯垫后，检测情况见下表2
从支承结构的检验和人体感受两方面，实施情况达到预期。人体感官体验在生活楼房间的振动感受不明显，从表2看出，经过对2路排烟管支架实施加聚四氟乙烯垫板减振后，在垂直和水平方向振动都有较大幅度的下降，水平方向的振动值缩减约50%-70%。减振效果比较明显。在降噪方面，也有一定的效果。从中看来，用膨胀聚四氟乙烯垫板和聚四氟乙烯垫板组合，取得了良好的减振效果。
6.结语
聚四氟乙烯板垫板减振对于容器罐类静设备和压力管道、低温、高温压力管道有好的减振效果，在高、低温介质条件下的作为压力管道支座垫是最好的选择。
[1]赖盛刚、龚远鸿 作者. 膨胀聚四氟乙烯材料性能和应用石油化工设备技术 P56-61页[J].北京1989 第01期；
[2]王怀义主编. 石油化工管道安装设计便查手册第二版 P310页 [M].北京:中国石化出版 社出版,2007。
论文作者:曹玉林
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/25
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