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      化工機械設(shè)備的振動控制技術(shù)研究

      2020-12-15 06:58蘇武臣
      卷宗 2020年25期
      關(guān)鍵詞:振動控制化工機械設(shè)備危害

      蘇武臣

      摘 要:隨著科技水平的不斷提升,各類機械設(shè)備在化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,大幅提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。在機械往返運轉(zhuǎn)過程中,極易產(chǎn)生機械振動,當振動超過規(guī)定范圍,將會對正常生產(chǎn)活動造成嚴重影響,同時會縮短機械設(shè)備使用壽命。為此,必須在全面掌握機械振動原理的基礎(chǔ)上,了解其危害和產(chǎn)生原因,才能采取有針對性的預(yù)防和治理措施,避免或消除機械振動,改善生產(chǎn)條件,保障生產(chǎn)安全。

      關(guān)鍵詞:化工機械設(shè)備;振動控制;危害

      DOI:10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.294

      1 機械振動的原理

      機械振動是指物體或質(zhì)點在其平衡位置周圍所進行的往復(fù)運動,該運動具有規(guī)律性。振動的強弱可通過振動量進行衡量,振動體位移、速度、加速度等均可由振動量表示。當振動量在允許范圍以上時,機械設(shè)備產(chǎn)生的動荷載和噪聲將隨之增大,進而會對機械設(shè)備的工作性能、使用壽命造成不利影響。當振動過于嚴重的情況下,甚至?xí)霈F(xiàn)零部件早期失效情況。

      2 化工機械設(shè)備振動危害

      在化工企業(yè)生產(chǎn)過程中,時常發(fā)生機械設(shè)備振動危害問題,輕則影響生產(chǎn)效率,重則威脅生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)安全。因此,為預(yù)防和治理機械振動,必須了解機械設(shè)備振動危害。

      第一,當機械振動量在允許范圍以上時,振動加劇,將會對機械設(shè)備的零件工作性能產(chǎn)生一定影響,甚至?xí)a(chǎn)生附加動載荷,縮短機械設(shè)備零件的使用壽命。第二,針對大型、高速回轉(zhuǎn)的化工機械設(shè)備,由于動態(tài)失穩(wěn)作用,將會產(chǎn)生嚴重的機械事故。比如,某些大型機組,因振動急速上,可能在幾十秒以內(nèi)出現(xiàn)解體現(xiàn)象,甚至產(chǎn)生嚴重的安全事故。第三,在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,由于存在機械振動情況,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量或精度方面很容易受振動影響,導(dǎo)致產(chǎn)品不合格,造成嚴重經(jīng)濟損失。第四,機械振動將會產(chǎn)生較大的噪音污染,針對生產(chǎn)工人而言,極易影響人體健康,對聽力造成損傷,甚至引發(fā)大量致癌致命疾病。

      3 化工機械設(shè)備振動原因

      在化工行業(yè)生產(chǎn)中,往復(fù)式壓縮機應(yīng)用較廣,在使用過程中發(fā)現(xiàn),此類設(shè)備機械振動情況普遍存在,主要原因如下:

      1)機械結(jié)構(gòu)慣性力問題。在吸排氣階段,往復(fù)式壓縮機需承受不同的力,比如,活塞形成的慣性力、活塞機曲桿結(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生的重力或驅(qū)動機形成的作用力等等。當機械設(shè)計存有一定問題時,如機組零件間隙不合理等,機組均會受到影響,甚至出現(xiàn)磨耗嚴重情況,這種情況下,將大幅增加機械的摩擦力。此時,在不同力的相互作用下將逐漸形成合力,并由某個支點向機械機身傳遞,最終產(chǎn)生機械振動。2)氣流脈動問題。一般來講,管路均會存有氣流,若壓力、速度不變,氣流于管路而言,僅能產(chǎn)生靜力,并不會引發(fā)振動。當管路內(nèi)充滿氣體時,將會形成氣柱。這種情況下,由于氣體可壓縮、膨脹,氣柱就可以看做是一個連續(xù)振動的彈性系統(tǒng),一旦激發(fā)便會產(chǎn)生振動響應(yīng)。在機械吸排氣環(huán)節(jié),具有間歇性、周期性的特征。機械運轉(zhuǎn)時將會間歇性地進行吸氣、排氣,這種運轉(zhuǎn)方式會把管內(nèi)氣柱激發(fā),從而出現(xiàn)氣柱振動。此時,管道內(nèi)氣體的壓力和速度將會以周期性產(chǎn)生不斷變化,這種現(xiàn)象被看做是氣流脈動。氣流脈動形成的激振力是引發(fā)管道振動的干擾力,也就是振動的主要來源。一旦氣體壓力脈動太大,將會大幅增加激振力,從而導(dǎo)致振動加劇,出現(xiàn)這種問題的主要原因在于2點,其一,機械主機動力平衡不足;其二,氣柱產(chǎn)生共振,最常見的原因在于氣柱產(chǎn)生共振。當出現(xiàn)氣流脈沖問題時,將會產(chǎn)生嚴重的危害,例如影響機械容積效率,產(chǎn)生額外功耗,損壞機械零件,甚至引發(fā)整個管路系統(tǒng)和其他相連管路系統(tǒng)的共振,導(dǎo)致機組停車,管理系統(tǒng)失效,終將引發(fā)更嚴重的安全事故,造成嚴重損失。3)管路系統(tǒng)設(shè)計問題。氣流脈動是機械無法回避的一個問題。在壓力管道拐彎位置或者截面積上壓力脈動將會有所變化,進而產(chǎn)生不平衡力,這種情況下很容易形成機械振動。由于可見,當機械管路系統(tǒng)設(shè)計不合理、不科學(xué)的情況下,同樣會引發(fā)機械振動。比如,設(shè)備進出口緩沖罐設(shè)計方面,若設(shè)計不合理,則很難達到良好的緩沖效果,同時會產(chǎn)生很大壓力脈動。

      4 化工機械設(shè)備振動控制措施

      1)科學(xué)選擇氣缸作用方式。在往復(fù)式壓縮機進出口位置,氣缸吸氣、排氣將會激發(fā)管內(nèi)氣柱,并產(chǎn)生氣柱振動,引發(fā)氣流脈動。為避免管道系統(tǒng)強烈振動,必須控制好管內(nèi)氣體脈動,為此,選擇科學(xué)、合理的氣缸作用方式,可以在進出口管道上減小氣流脈動,避免與管道發(fā)生機械振動。2)合理設(shè)置緩沖罐。設(shè)置緩沖罐是減小管道內(nèi)氣體脈動最直接、最簡單、效果最好的一種方式,氣體排出后經(jīng)由緩沖罐處理,可大大減小壓力脈動。一般來講,緩沖罐和氣缸之間的距離越近,那么就具有越好的緩沖成效;反之,則緩沖成效越小。因此,必須根據(jù)實際情況,合理控制緩沖罐和氣缸之間的距離,并做好緩沖罐容積計算。目前,化工機械設(shè)備所用緩沖器結(jié)構(gòu)形式多種多樣,比如,球形緩沖器、圓筒形緩沖器等,不同的結(jié)構(gòu)類型,則產(chǎn)生的緩沖成效也會存有一定差異性。當容積相同的條件下,相比之下,球形緩沖器具有更好的緩沖成效。3)科學(xué)增減消振孔板。為一個阻力元件,孔板可實現(xiàn)減小氣流脈動的作用。一般來講,孔板尺寸不同,則其局部損失系數(shù)也有所區(qū)別。因此,需根據(jù)實際情況,在一定容積的容器進出口安置孔板,保證其尺寸合理,通過孔板作用達到減小管道機械振動的目的。對于孔板安裝位置的選擇,通常以管道脈動數(shù)值大小為標準,當進口處具有較大氣流脈動時,可將孔板安裝至進口處。當出口處具有較大氣流脈動時,可將孔板安裝至出口處。為有效減小氣流脈動,需根據(jù)氣流脈動大小,科學(xué)增加或減少孔板數(shù)量,當氣流脈動較大時,需增加一定量的孔板;反之,可適當減小。在孔板增加環(huán)節(jié),很可能會出現(xiàn)局部壓力損失情況,為此,孔板選擇時需保證孔徑合理,一般為0.43-0.5mm,厚度3-5mm,若孔板厚度過大,將會進一步增加局部阻力損失,甚至產(chǎn)生噪音,所以,需合理控制孔板厚度。4)消除振動源。機械設(shè)備產(chǎn)生振動的因素很多,根據(jù)生產(chǎn)實際情況,結(jié)合設(shè)備自身條件,應(yīng)從根本上采取一定措施消除或減小振動源。第一,加強設(shè)備使用過程的監(jiān)督與管理,保證設(shè)備運行設(shè)置的所有參數(shù)科學(xué)、合理,保證設(shè)備運行正常,防止因人為操作失誤,而引發(fā)機械振動,影響設(shè)備使用性能。第二,定期做好機械設(shè)備各項運作功能安全檢查工作,保證運轉(zhuǎn)正常,及時查看磨損情況,若超出標準規(guī)定,需及時采取措施處理,加大安全風險防控能力。5)強化維護保養(yǎng)措施。在化工機械設(shè)備日常生產(chǎn)工作中,設(shè)備維修保養(yǎng)與維修至關(guān)重要。在機械設(shè)備日常維護管理中,不僅要重視一些關(guān)鍵零部件維護,還要注重細節(jié)維修。例如零件損傷、零件磨損或零件銹蝕等,查看是否存有引發(fā)機械振動的不利因素。為避免機械設(shè)備嚴重磨損,必須定期做好機械設(shè)備潤滑處理,減小摩擦力,避免振動發(fā)生。此外,在機械故障診斷和維修過程中,要根據(jù)實際情況,采取合理的維修方案。一旦查明原因,維修人員可通過專門儀器與設(shè)備進行專業(yè)化維修,保證維修準確性和質(zhì)量。若需拆除故障部位,則應(yīng)及時維修和更換故障的零部件;若仍存在故障問題,表明并非單一故障,需全面檢查設(shè)備技術(shù)性能和運行狀況,找出相關(guān)聯(lián)的裝置和系統(tǒng),對癥下藥,提高維修的質(zhì)量。人是保證設(shè)備運轉(zhuǎn)正常的關(guān)鍵性因素,在技術(shù)和崗位培訓(xùn)當中,要嚴格按照設(shè)備維修管理制度,對維修人員普及現(xiàn)代維修管理知識和維修技術(shù),努力提高維修人員的業(yè)務(wù)水平,更好地滿足企業(yè)發(fā)展所需,適應(yīng)現(xiàn)代化設(shè)備維修管理趨勢。

      5 結(jié)束語

      綜上所述,改革開放以來,我國化工行業(yè)迅速崛起,始終保持著高速發(fā)展的姿態(tài),行業(yè)收入和利潤規(guī)模持續(xù)增長。為推進化工事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展,滿足化工行業(yè)提質(zhì)增效的需求,大量先進的機械設(shè)備不斷涌入,且得到了廣泛應(yīng)用。機械振動是機械運動的一種特殊形式,是物體在其平衡位置附近所作的往復(fù)運動。在現(xiàn)實生活中,振動時刻存在、無所不在,機械振動在大多數(shù)情況下都是有害的,若不及時消除,將會嚴重影響設(shè)備運行狀態(tài),甚至造成嚴重的噪音污染,危害人體健康。為此,必須針對機械振動情況,采取科學(xué)、有效的措施,全面提升機械設(shè)備的工作效率。

      參考文獻

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      [2]朱明敏,劉杰.化工機械設(shè)備安全特性及其故障診斷處理研究[J].石化技術(shù),2020,27(4):341-342.

      [3]周華南,周勇,祝欣然.淺談化工機械設(shè)備的防腐設(shè)計及措施[J].設(shè)備管理與維修,2020,11(8):151-153.

      [4]陳坤,李大文,許叢琳.探討化工機械設(shè)備的防腐設(shè)計及防腐措施[J].化工管理,2020,10(11):145-146.

      [5]祝欣然,周勇,周華南.化工機械設(shè)備管理及維護保養(yǎng)技術(shù)淺析[J].設(shè)備管理與維修,2020,11(6):9-10.

      [6]王杰夫,鄭立忠,孫建強.化工機械設(shè)備的管理與維護[J].化學(xué)工程與裝備,2020,10(3):189-190.

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