Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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压缩机、泵、以及管道系统控制振动风险的整体性方法

有效避免不同原因导致的整体性风险

振动是导致可靠性和整体性问题的重要因素。例如,振动诱发的管道故障将导致气体或流体泄露,引发火灾或爆炸——甚至威胁人员安全问题、停产停机,以及数百万美元的环境风险。

许多不同的振动问题都会导致该整体性风险,包括瞬态或稳态的气液流动、脉动,以及机械激振。

很多公司深知减轻振动以及相关振动故障的重要性。他们知道,仅需要很少的前期投资,雇佣振动/动态设计工程师,即可保障在设计阶段就能全面考虑振动和动态问题。该投资很快就可收复回报。而很多没有经过可靠的振动分析,便草草上马的项目却需要巨额资金,在现场进行整改。

1 振动风险的整体性控制方法

振动风险影响着作业设备的方方面面。由于解决方案中,会涉及不同的工程标准,因此需要整体性方法(依靠管道/静态工程师、结构工程师、旋转设备工程师、维护和可靠性/整体性团队等完成)。以下列表展示了该方法的概览,以及更多细节。

解决振动风险的整体性方法
阶段

工程需求(振动和动态问题)

前期计划(FEED) 

振动/动态设计评审:判断高风险区域,定义振动/动态工程分析需求。

细节设计

压缩机/泵振动评估

评估管道布局、脉动控制、喘振控制、机械以及撬块动态响应、扭力和横向应力,小口径连接,以及其他振动/应力因素。评估范围视机器类型和应用而定。


该工作需要同成撬商以及可靠性团队协作进行。

管道振动评估

评估主管道和小口径连接管道的整体性风险,这种风险通常由脉动、流激振动、声激振动、瞬态力或水锤、管壁模式以及管道机械响应引起。


该工作需要同管道/静态设计团队协作进行。

结构和基础动态评估

必要时,评估基础和结构设计(比如平台、FPSO、管架),实施改造以避免共振。该工作和机械以及撬块动态响应的整合联系非常紧密(压缩机/泵振动评估)。


该工作需要同结构工程团队协作进行。

运行和维护

现场振动需求

  • 振动基线评估(包括管道和机械振动)
  • 故障排除和解决振动问题
  • 检测项目
2 计划——振动/动态设计评估

根据计划阶段(比如前期工程和设计,或FEED)不同,业主或其工程顾问可联系北塔——专业的振动顾问——来获取振动相关需求的建议。其中包括机械以及初始模块选择,布局、应用建议、振动分析需求和范围、关键项目统筹安排以及其他初始设计的注意事项等。

3 细节设计

压缩机/泵振动评估 项目进入细节设计阶段,大型压缩机和泵系统需要专业化的振动设计分析(脉动、机械共振、压缩机喘振分析、水锤等等)。工作范围视机器类型、以及应用而定。改造的建议方案需要和成撬商以及其工程顾问协作进行。在初期阶段,振动顾问的参与可保证其具有充足时间,进行联轴器设计、脉动控制容器尺寸的调整、喘振控制部件、管道支撑位置和分析、撬块设计和动态分析,以及其他关键行为。

管道振动评估 管道系统面临很多振动风险——不管是主管道还是小口径管道。振动或动态评估可以采用美国能源研究所的建议方法(2008)以进行激励源评估,包括脉动、机械共振、声激振动、流激振动,涡流、水锤效应,成穴等。高风险区域(更易发生故障的区域)需要深入研究(或调查),软件和分析工具,以及全面的管道振动现场经验,来提供具有实践性的建议。

结构或基础动力评估  有时候会需要动力基础和结构评估,尤其当涉及到往复式设备、发动机以及其他动态载荷的时候。此类工程研究可直接和压缩机或泵机组的振动/动态设计结合起来(上述的压缩机/泵振动评估)。

出于以下两个原因,我们推荐聘请同样振动顾问提供建议,评估全部三种振动(泵和压缩机、管道、以及结构/基础):

  1. 保障设计方法和建议的协调,以及
  2. 这些研究共享关键信息,比如边界条件、动态受力、受迫响应方法、以及有限元模型。
示例:使用整体性方法,减轻管道系统、压缩机和泵撬块、海陆作业平台,以及高架建筑支撑的振动风险。
4 运行和维护支持

通常,作业单位并没有经验丰富的工程师来解决复杂动态问题或振动问题。在这些问题上,运行团队通常会通过北塔这样的振动顾问,来协助支持解决以下问题:

  • 基线振动评估。使用多频道分析仪和其他设备,在关键位置进行振动和应力测量,评估并减小振动风险。
  • 故障排除。解决振动相关问题通常需要高级工具和技术,评估问题根本原因以及最佳解决方案。由于问题的复杂性,试错方法很少能在这些情况下起作用。
  • 现有项目执行。高性价比的振动和监测能在产品使用期限内提供持续作用。具有实践性和性价比的监测方案非常实用,甚至可为远程地点监测。
5 开始工作

一流的公司间,参与项目的各方面采用统一的整体性方法,管理项目。

这里提供一些项目初期行动方案:

  • 首先委托业内权威顾问建立整体方案。
  • 团队教育;这点是非常重要的。在开始深挖技术细节前,应向参与人员说明该设备系统的基本动态/振动风险,以及如何解决类似问题。北塔可以协助您提高参与人员的振动问题意识,并提供必要的技术培训。
  • 在初期FEED和设计阶段确定正确的振动分析范围,对于很多项目,振动都是后期才考虑的。这就意味着振动专家介入时间过晚,无法对管道和支架进行小型改造。邀请振动专家早期参与项目,可以避免这些问题,是真正省时,经济的做法。

这些跨部门的统一协调方法,避免了设备事故隐患,并规避了由于管道损耗故障、机械停产而造成的数百万美元支出。

6 更多信息
7 北塔优势

北塔能够提供专业设计和现场工程师,保障实用的整体性振动解决方案。我们的工程服务可应用于:

  • 新项目  设计阶段是避免振动问题的理想时间,此时比较容易实施管道、支架以及其他改造(并且性价比高)。
  • 已建项目或设备改造  此类项目包括设备、管道系统以及运行工况的改变——所有这些均会引进新的振动问题。
  • 运行和维护  设备调试、故障排除以及监测行为都需要专业经验,判定根源问题,提供优化系统的实践方法。

北塔的工程解决方案可为业主提供极高的回报。我们是全球许多大型石化企业信赖的顾问专家。

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