塔器防振用圓柱形液體阻尼器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及塔器防振用圓柱形液體阻尼器。由圓柱形箱體、支座、進(jìn)排液口、遠(yuǎn)傳液位計(jì)和自動(dòng)控制閥門構(gòu)成；圓柱形箱體與支座通過粘接固定；支座與墊板通過螺栓連接，墊板焊接在塔體上；進(jìn)液口設(shè)置于箱體頂部，排液口設(shè)置于箱體底部；遠(yuǎn)傳液位計(jì)安裝在液面的設(shè)定位置；自動(dòng)控制閥門安裝在排液管與進(jìn)液管上；阻尼器呈對(duì)稱排列。本實(shí)用新型的塔器防振用圓柱形液體阻尼器，起到了塔器發(fā)生共振時(shí)的防振措施，通過增加塔體的阻尼，使塔體振幅迅速衰減，減少塔頂共振時(shí)的振幅，從而降低共振對(duì)塔器造成的破壞。
【專利說明】塔器防振用圓柱形液體阻尼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種塔器防振阻尼器，尤其是風(fēng)誘導(dǎo)振動(dòng)下的塔器防振用圓柱形液體阻尼器的開發(fā)設(shè)計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002]塔器是化工生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，作為特種設(shè)備一旦發(fā)生事故危害極大。因此，保證塔器安全運(yùn)行是非常必要的。
[0003]塔器的長(zhǎng)徑比比較大。因此，在運(yùn)行期間，塔體不僅承受重力和操作壓力等載荷，還會(huì)受到風(fēng)載荷的很大影響。安裝在室外的塔器，在風(fēng)載荷作用下將產(chǎn)生兩個(gè)方向的振動(dòng)。一種是順風(fēng)向的振動(dòng)，即塔的振動(dòng)方向與風(fēng)向平行；另一種是橫風(fēng)向振動(dòng)，即振動(dòng)方向垂直于風(fēng)向，又稱橫風(fēng)向振動(dòng)或誘導(dǎo)振動(dòng)。隨著塔高的不斷增加，塔器受風(fēng)載荷的影響也會(huì)越來越大。較大的風(fēng)載荷將誘導(dǎo)塔器振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)頻率與塔器的自振頻率相當(dāng)時(shí)會(huì)發(fā)生共振，導(dǎo)致設(shè)備破壞，造成嚴(yán)重后果。故塔器的防振技術(shù)有很大研究?jī)r(jià)值。
[0004]塔器防振的措施主要有三種，增大自振周期、采用擾流裝置和增大阻尼比。對(duì)塔器來說，增大自振周期可能會(huì)破壞原有工藝條件，增加制造成本；由于平臺(tái)、梯子等附件的存在，安裝軸向翅片或螺旋型翅片等擾流裝置并不適用于所有塔設(shè)備；通過增設(shè)減振器來增大阻尼比則是一個(gè)較為簡(jiǎn)便實(shí)用的方法，在煙囪或高聳建筑物中已得到廣泛的應(yīng)用。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)外常用的塔器防振方法主要為增設(shè)翅片和擋板等擾流構(gòu)件，對(duì)于防風(fēng)振減振器的研究仍很少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所解決的問題的是塔器發(fā)生共振時(shí)的防振措施，通過增加塔體的阻尼，使塔體振幅迅速衰減，減少塔頂共振時(shí)的振幅，從而降低共振對(duì)塔器造成的破壞。
[0007]本實(shí)用新型目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]該塔器防振用圓柱形液體阻尼器，由圓柱形箱體3、支座2、進(jìn)排液口 5和6、遠(yuǎn)傳液位計(jì)12和自動(dòng)控制閥門9構(gòu)成；圓柱形箱體3與支座2通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體I上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部，排液口 6設(shè)置于箱體3底部；遠(yuǎn)傳液位計(jì)12安裝在液面的設(shè)定位置；自動(dòng)控制閥門9安裝在排液管10與進(jìn)液管8上；阻尼器個(gè)數(shù)可選用4個(gè)、6個(gè)和10個(gè)，呈對(duì)稱排列。
[0009]優(yōu)選圓柱形箱體與支座同為有機(jī)玻璃材料。
[0010]阻尼器安裝在塔體頂部；優(yōu)選阻尼器安裝高度大于2/3塔高。
[0011 ] 優(yōu)選阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量(不含阻尼器質(zhì)量)之比μ為1.7 %?2.3 %。
[0012]優(yōu)選圓柱形箱體的高度為1.5倍液高，保證液面有充足的晃動(dòng)空間。
[0013]優(yōu)選箱體內(nèi)液體晃動(dòng)頻率與塔體一階固有頻率之比為0.9?1.1。
[0014]當(dāng)塔頂沒有冷凝器時(shí)，需加設(shè)進(jìn)排水管道。無法加設(shè)進(jìn)排水管道時(shí)，可撤去進(jìn)排液口，但需要定期檢查箱體液位。
[0015]本實(shí)用新型是一種液體阻尼器。液體阻尼器的作用原理是:塔器在風(fēng)荷載作用下發(fā)生振動(dòng)時(shí)，阻尼器中的液體會(huì)隨之一起運(yùn)動(dòng)，并引起表面波浪，這種水和波浪對(duì)箱壁的壓力就構(gòu)成了對(duì)塔體的減振力。通過適當(dāng)調(diào)整水箱中液體的質(zhì)量和晃動(dòng)頻率，能使液體阻尼器減振力達(dá)到最大。該減振力使得阻尼器與塔體之間產(chǎn)生相互作用，增大了塔體阻尼比。在
JB4710-2005中有塔頂一階振幅yT1計(jì)算公式如下:yri = ■_1-1其中Y11為塔頂振幅，Q為升力系數(shù)，D為塔器外徑，t+i為一階臨界風(fēng)速，H為塔高，P為空氣密度，X1為計(jì)算系數(shù)，ζ為塔體阻尼比，E為彈性模量，I為截面慣性矩。由上式可以看出，塔體阻尼比ζ與塔頂振幅y?呈反比例關(guān)系。也就是說，塔體阻尼比越大，塔頂振幅yT1就越小。
[0016]安裝圓柱液體阻尼器后，塔器的運(yùn)動(dòng)可用如下方程來描述:
[0017]Mx + Cx + Kx = F(t) — Ftid
[0018]其中:
Λ

f #^Γ
[0019]Ftlb = rpg I I (fcr - z)dzdfl

J Jfl

I
[0020]式中:M—塔器的質(zhì)量；
[0021]C 一塔器的阻尼；
[0022]K一塔器的剛度；
[0023]F(t)—作用在塔器上的風(fēng)載荷；
[0024]Frai—圓柱液體液體阻尼器中水和波浪運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的減振力；
[0025]f一塔器的加速度；
[0026]量一塔器的速度；
[0027]X—塔器的位移；
[0028]r一圓柱箱體的半徑；
[0029]P 一液體的密度；
[0030]g—重力加速度；
[0031]b—圓柱形容器側(cè)壁面處的波浪高度；
[0032]z—圓柱箱體液面以下高度
[0033]用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算，即用計(jì)算機(jī)建立塔器和圓柱液體阻尼器的模型，并將風(fēng)載荷加載在塔模型上，模擬塔在風(fēng)中的振動(dòng)，最后提取塔頂振幅yT1。通過比較塔體安裝阻尼器后塔頂振幅yT1與塔頂原始振幅yT1得到減振效果。對(duì)于既有液體又有固體的圓柱液體阻尼器，利用了 WORKBENCH進(jìn)行雙向流固耦合分析，即流體域與固體域的數(shù)據(jù)雙向交換。其中固體部分在ANSYS軟件中計(jì)算，采用SOLID單元建立塔體及圓柱液體阻尼器固體部分的有限元模型；流體部分在CFX軟件中通過流體單元建立空氣和水的流體域來模擬。在每一個(gè)耦合時(shí)間步內(nèi)，固體與液體的計(jì)算結(jié)果，如塔器位移X、減振力Frai等相互交換，從而得到耦合計(jì)算結(jié)果。模擬計(jì)算時(shí)采用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，將風(fēng)載荷以面壓力的形式加載在塔器表面使塔體振動(dòng)，計(jì)算軟件根據(jù)上述公式計(jì)算液體施加在箱體壁面上的減震力FTU)，并傳遞到塔體上，在風(fēng)載荷和液體減振力Frai共同作用下，計(jì)算得到塔頂振幅yT1。模擬完成后，制作塔器和阻尼器模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。施加力使塔器振動(dòng)，通過壓電式加速度傳感器得到塔頂振幅yT1，通過動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終得到如下結(jié)論:
[0034]記液體晃動(dòng)頻率與塔體一階固有頻率之比為頻率比。通過調(diào)節(jié)圓柱箱體的半徑r與充液高度h，可改變液體的晃動(dòng)頻率，從而改變頻率比。當(dāng)液體晃動(dòng)頻率與塔體一階固有頻率之比小于I時(shí)，隨著頻率比的增加，阻尼比增加，減振效果變好。當(dāng)頻率比為I時(shí)，箱體內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)與塔體的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)π/2的相位差，減振力Ftui最大,減振效果最好。當(dāng)頻率比大于I時(shí)，隨著頻率比的增加，阻尼比減少，減振效果變差。為了保證減振效果，在使用過程中，應(yīng)設(shè)置頻率比為1，以獲得最優(yōu)減振效果。
[0035]記阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量(不含阻尼器質(zhì)量)之比為質(zhì)量比μ。通過實(shí)驗(yàn)與模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)質(zhì)量比μ大于2%時(shí)，阻尼器箱體半徑過大，實(shí)際應(yīng)用中會(huì)占用過大的空間；當(dāng)質(zhì)量比μ小于2%時(shí)，減振效果不理想，故設(shè)定阻尼器最優(yōu)質(zhì)量比μ為1.7%?
2.3%。
[0036]液體阻尼器安裝在塔器外部，可采用如下幾種形式:
[0037]四個(gè)液體阻尼器為一組，呈90°排列，如圖3所示。四箱體液體阻尼器結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0038]六個(gè)液體阻尼器為一組，呈60°排列，如圖5所示。六箱體液體阻尼器結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0039]十個(gè)液體阻尼器為一組，分兩層，呈72°排列，如圖7所示。十箱體液體阻尼器結(jié)構(gòu)如圖8所示。
[0040]箱體進(jìn)液、排液裝置具體安裝方式如圖2所示。在實(shí)際運(yùn)用中，考慮到在無風(fēng)季節(jié)減輕阻尼器對(duì)塔體造成的額外質(zhì)量負(fù)擔(dān)，本實(shí)用新型采用如下進(jìn)、排液方案:
[0041]化工塔器的頂部一般均設(shè)有冷凝器11，以冷凝塔頂?shù)臍庀?。故箱體進(jìn)液口 5與塔頂冷凝器11的進(jìn)水口相連，并通過自動(dòng)閥9進(jìn)行控制。在大風(fēng)季節(jié)開啟自動(dòng)閥9，監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)傳液位計(jì)12使液面達(dá)到設(shè)定值，起到減振的效果。箱體排液口 6與塔頂冷凝器11的排水口相連，并通過自動(dòng)閥9進(jìn)行控制。在無風(fēng)季節(jié)開啟自動(dòng)閥9，排空箱體3內(nèi)的液體。若塔頂沒有冷凝器11，則需加設(shè)進(jìn)液管8與排液管10，如果無法實(shí)現(xiàn)管道的安裝，可撤去進(jìn)排液口5和6，但需要定期檢查箱體液位。
[0042]在選擇阻尼器個(gè)數(shù)時(shí)可根據(jù)以下原則選擇:
[0043]1、若現(xiàn)場(chǎng)安裝位置較小，則選用四個(gè)一組的液體阻尼器。若空間較富裕，可選擇六個(gè)或十個(gè)一組的液體阻尼器；
[0044]2、若通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，選擇四個(gè)一組的液體阻尼器，箱體半徑超過了塔體半徑，則選擇六個(gè)或十個(gè)一組的阻尼器以減少箱體半徑。
[0045]圓柱液體阻尼器的減振效果隨著箱體個(gè)數(shù)的增加變好。在質(zhì)量比μ在2%附近、頻率比為I的條件下，箱體個(gè)數(shù)為4時(shí)，塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.5倍，此時(shí)塔頂振幅yT1可減少81 %。箱體個(gè)數(shù)為6時(shí)，塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.9倍，此時(shí)塔頂振幅yT1可減少83%。箱體個(gè)數(shù)為10時(shí)，塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.5倍，此時(shí)塔頂振幅yT1可減少85%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1箱體、支座、塔體具體連接方式；
[0047]圖2箱體進(jìn)液、排液裝置具體安裝方式；
[0048]圖3四箱體圓柱液體阻尼器安裝位置簡(jiǎn)圖；
[0049]圖4四箱體圓柱液體阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0050]圖5六箱體圓柱液體阻尼器安裝位置簡(jiǎn)圖；
[0051]圖6六箱體圓柱液體阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0052]圖7十箱體圓柱液體阻尼器安裝位置簡(jiǎn)圖；
[0053]圖8十箱體圓柱液體阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0054]其中:1-塔體，2-支座，3-水箱，4-液體，5-進(jìn)液口，6-排液口，7-墊板，8-進(jìn)液管，9-自動(dòng)控制閥門，10-排液管，11-塔頂冷凝器，12-遠(yuǎn)傳液位計(jì)

【具體實(shí)施方式】
[0055]根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0056]圓柱液體阻尼器由圓柱形箱體3、支座2、進(jìn)排液口 5和6、遠(yuǎn)傳液位計(jì)12、自動(dòng)控制閥門9構(gòu)成，阻尼器安裝在塔體I頂部。圓柱形箱體3與支座2同為有機(jī)玻璃制作，通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部，排液口 6設(shè)置于箱體3底部，如圖1所示；遠(yuǎn)傳液位計(jì)12安裝在液面的設(shè)定高度處；自動(dòng)控制閥門9安裝在進(jìn)液管8與排液管10上，如圖2所示。在大風(fēng)季節(jié)，開啟自動(dòng)控制閥門9，使液體達(dá)到設(shè)定高度以獲得最好的減振效果。在無風(fēng)季節(jié)，開啟自動(dòng)控制閥門9使箱體3中液體排出，減少阻尼器對(duì)塔體的附加載荷。
[0057]當(dāng)箱體中液面晃動(dòng)的頻率與塔體一階固有頻率一致時(shí)，液體的運(yùn)動(dòng)與塔體的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)η/2的相位差，此時(shí)液體提供的減振力Frai最大，減振效果最好。所以需設(shè)定箱體尺寸以滿足頻率比為I的要求。
[0058]在確定塔體質(zhì)量m、阻尼器個(gè)數(shù)η、質(zhì)量比μ、液體密度P后，對(duì)應(yīng)任意塔體的一階固有頻率f
[0059]圓柱水箱的半徑r、充液高度h可由下列方程解出:
j J?Ij
[0060]f =— 11.341—toefcl 1.84*1 — I
* 2ττ^!Γ%Tj
[0061]T2U = ~—
enp
[0062]對(duì)應(yīng)于任意一座塔，在知道了塔體的一階固有頻率f后，就可以通過上述兩個(gè)公式確定圓柱水箱的底面半徑r以及充液高度h。且箱體的高度H=L 5h，以保證液面有充足的晃動(dòng)空間。
[0063]實(shí)例I
[0064]本實(shí)施例的圓柱液體阻尼器為四箱體的，如圖3和圖4所示。設(shè)置質(zhì)量比μ為2.3%,設(shè)置頻率比為I。在獲得塔體自身質(zhì)量m和塔體一階固有頻率f后，根據(jù)質(zhì)量比和頻率比兩個(gè)條件由公式計(jì)算出箱體半徑r和充液高度h。設(shè)置箱體高度H= 1.5h以保證液面有充足的晃動(dòng)空間。將阻尼器安裝在塔體I頂部。圓柱形箱體3與支座2同為有機(jī)玻璃制作，通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體I上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部,排液口 6設(shè)置于箱體3底部。由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,此時(shí)塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.5倍，塔頂振幅yT1可減少81 %。利用ANSYS與CFX進(jìn)行雙向流固耦合分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缃⒂邢拊Ｐ?。其中固體部分在ANSYS軟件中計(jì)算，采用SOLID單元建立塔體及圓柱液體阻尼器固體部分的有限元模型，其中塔體的單元材料參數(shù)與碳鋼一致，圓柱箱體的單元材料參數(shù)與有機(jī)玻璃一致；流體部分在CFX軟件中通過流體單元建立空氣和水的流體域來模擬。圓柱箱體的尺寸r和充液高度h滿足阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量之比為2.3%、頻率比為I的條件。模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，塔頂振幅yT1可減少約81 %。
[0065]實(shí)例2
[0066]本實(shí)施例的圓柱液體阻尼器為六箱體的，如圖5和圖6所示。設(shè)置質(zhì)量比μ為
2.1%，設(shè)置頻率比為I。在獲得塔體自身質(zhì)量m和塔體一階固有頻率f后，根據(jù)質(zhì)量比和頻率比兩個(gè)條件由公式計(jì)算出箱體半徑r和充液高度h。設(shè)置箱體高度H = 1.5h以保證液面有充足的晃動(dòng)空間。將阻尼器安裝在塔體I頂部。圓柱形箱體3與支座2同為有機(jī)玻璃制作，通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部，排液口 6設(shè)置于箱體3底部。由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此時(shí)塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.9倍，塔頂振幅yT1可減少83%。利用ANSYS與CFX進(jìn)行雙向流固耦合分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缃⒂邢拊Ｐ?。其中固體部分在ANSYS軟件中計(jì)算，采用SOLID單元建立塔體及圓柱液體阻尼器固體部分的有限元模型，其中塔體的單元材料參數(shù)與碳鋼一致，圓柱箱體的單元材料參數(shù)與有機(jī)玻璃一致；流體部分在CFX軟件中通過流體單元建立空氣和水的流體域來模擬。圓柱箱體的尺寸r和充液高度h滿足阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量之比為2.1%,頻率比為I的條件。模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，塔頂振幅yT1可減少約83%。
[0067]實(shí)例3
[0068]本實(shí)施例的圓柱液體阻尼器為十箱體的，如圖7和圖8所示。設(shè)置質(zhì)量比μ為1.9%，設(shè)置頻率比為I。在獲得塔體自身質(zhì)量m和塔體一階固有頻率f后，根據(jù)質(zhì)量比和頻率比兩個(gè)條件由公式計(jì)算出箱體半徑r和充液高度h。設(shè)置箱體高度H = 1.5h以保證液面有充足的晃動(dòng)空間。將阻尼器安裝在塔體I頂部。圓柱形箱體3與支座2同為有機(jī)玻璃制作，通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部,排液口 6設(shè)置于箱體3底部。由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,此時(shí)塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.5倍，塔頂振幅yT1可減少85%。利用ANSYS與CFX進(jìn)行雙向流固耦合分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缃⒂邢拊Ｐ?。其中固體部分在ANSYS軟件中計(jì)算，采用SOLID單元建立塔體及圓柱液體阻尼器固體部分的有限元模型，其中塔體的單元材料參數(shù)與碳鋼一致，圓柱箱體的單元材料參數(shù)與有機(jī)玻璃一致；流體部分在CFX軟件中通過流體單元建立空氣和水的流體域來模擬。圓柱箱體的尺寸r和充液高度h滿足阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量之比為1.9%、頻率比為I的條件。模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，塔頂振幅yT1可減少約85%。
[0069]實(shí)例4
[0070]本實(shí)施例的圓柱液體阻尼器為四箱體的，如圖3和圖4所示。設(shè)置質(zhì)量比μ為1.7%，設(shè)置頻率比為0.9。在獲得塔體自身質(zhì)量m和塔體一階固有頻率f后，根據(jù)質(zhì)量比和頻率比兩個(gè)條件由公式計(jì)算出箱體半徑r和充液高度h。設(shè)置箱體高度H= 1.5h以保證液面有充足的晃動(dòng)空間。將阻尼器安裝在塔體I頂部。圓柱形箱體3與支座2同為有機(jī)玻璃制作，通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體I上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部，排液口 6設(shè)置于箱體3底部。由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此時(shí)塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.8倍，塔頂振幅yT1可減少79%。利用ANSYS與CFX進(jìn)行雙向流固耦合分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缃⒂邢拊Ｐ汀Ｆ渲泄腆w部分在ANSYS軟件中計(jì)算，采用SOLID單元建立塔體及圓柱液體阻尼器固體部分的有限元模型，其中塔體的單元材料參數(shù)與碳鋼一致，圓柱箱體的單元材料參數(shù)與有機(jī)玻璃一致；流體部分在CFX軟件中通過流體單元建立空氣和水的流體域來模擬。圓柱箱體的尺寸r和充液高度h滿足阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量之比為1.7%、頻率比為0.9的條件。模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，塔頂振幅yT1可減少約79%。
[0071]實(shí)例5
[0072]本實(shí)施例的圓柱液體阻尼器為十箱體的，如圖7和圖8所示。設(shè)置質(zhì)量比μ為
2.3%，設(shè)置頻率比為1.1。在獲得塔體自身質(zhì)量m和塔體一階固有頻率f后，根據(jù)質(zhì)量比和頻率比兩個(gè)條件由公式計(jì)算出箱體半徑r和充液高度h。設(shè)置箱體高度H= 1.5h以保證液面有充足的晃動(dòng)空間。將阻尼器安裝在塔體I頂部。圓柱形箱體3與支座2同為有機(jī)玻璃制作，通過粘接固定；支座2與墊板7通過螺栓連接，墊板7焊接在塔體上；進(jìn)液口 5設(shè)置于箱體3頂部，排液口 6設(shè)置于箱體3底部。由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此時(shí)塔體阻尼比變?yōu)樵瓉淼?.6倍，塔頂振幅yT1可減少72%。利用ANSYS與CFX進(jìn)行雙向流固耦合分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统叽缃⒂邢拊Ｐ?。其中固體部分在ANSYS軟件中計(jì)算，采用SOLID單元建立塔體及圓柱液體阻尼器固體部分的有限元模型，其中塔體的單元材料參數(shù)與碳鋼一致，圓柱箱體的單元材料參數(shù)與有機(jī)玻璃一致；流體部分在CFX軟件中通過流體單元建立空氣和水的流體域來模擬。圓柱箱體的尺寸r和充液高度h滿足阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量之比為2.3%、頻率比為1.1的條件。模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，塔頂振幅yT1可減少約72%。
【權(quán)利要求】
1.一種塔器防振用圓柱形液體阻尼器，其特征是由圓柱形箱體、支座、進(jìn)排液口、遠(yuǎn)傳液位計(jì)和自動(dòng)控制閥門構(gòu)成；圓柱形箱體與支座通過粘接固定；支座與墊板通過螺栓連接，墊板焊接在塔體上；進(jìn)液口設(shè)置于箱體頂部，排液口設(shè)置于箱體底部；遠(yuǎn)傳液位計(jì)安裝在液面的設(shè)定位置；自動(dòng)控制閥門安裝在排液管與進(jìn)液管上；阻尼器呈對(duì)稱排列。
2.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是阻尼器個(gè)數(shù)選用4個(gè)、6個(gè)或10個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是圓柱形箱體與支座同為有機(jī)玻璃材料。
4.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是阻尼器安裝在塔體頂部。
5.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是阻尼器總質(zhì)量與塔體自身質(zhì)量之比為1.?%?2.3%。
6.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是圓柱形箱體的高度為1.5倍液高，保證液面有充足的晃動(dòng)空間。
7.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是箱體內(nèi)液體晃動(dòng)頻率與塔體一階固有頻率之比為0.9?1.1。
8.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是塔頂沒有冷凝器時(shí)，需加設(shè)進(jìn)排水管道。
9.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是無法加設(shè)進(jìn)排水管道時(shí)，撤去進(jìn)排液口，但需要定期檢查箱體液位。
10.如權(quán)利要求1所述的圓柱形液體阻尼器，其特征是阻尼器安裝高度最低不得小于2/3塔高。
【文檔編號(hào)】F16F9/10GK204025495SQ201420402803
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】譚蔚, 徐樂, 田雅婧 申請(qǐng)人:天津大學(xué)