Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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声脉动激发振动(AIV)分析

(声脉动激发振动的分析)

Acoustic Induced Vibration (AIV)  (Acoustic Induced Excitation)

在管道系统中,特别是在减压阀、安全阀以及其他压力变化的区域会由于声音脉动产生比较大的振动,造成管道损坏。因此,在天然气系统中有减压阀的地方应进行声激振动分析。

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1 背景

减压装置可引起高脉动能量,从而激发管壁的振动。这种声激振动(AIV)会导致作业管道或小管径连接的断裂损坏,并在500Hz到2000Hz频域内产生声音辐射。

图标1说明了声激振动激发了管壁振动。管壁振动引起了小口径管道振动。

若不加以控制,AIV会导致重大管道故障(如图2)。

这种内部声能,还会产生外部噪音,影响操作员安全(丧失听力)。

图1. 由于管道AIV引发的管壁振动示例
  图2. AIV管道故障示例 2009年化学和工艺技术杂志
2 常见问题

AIV 出现在可压缩流,比如天然气或两相流管道系统中。

AIV分析通常针对于:

  • 安全阀
  • 放空阀
  • 限流孔板
  • 减压阀
  • 循环阀
  • 调节阀
  • 高流量管道
  • 降低噪声干扰

小口径管道连接处或分支管道焊接支撑点风险最大。在不同频率下的激励引起这些位置的共振,导致开裂和损耗损坏。

AIV损耗损坏会在极短时间内发生(几分钟到几小时)。

3 北塔设计方法

​声功率级(PWL),衡量通过减压阀或减压设备的流体产生的声能。声激振动研究(AIV设计研究)计算PWL并判断管道系统是否足以抵御AIV振动带来的损耗。若必要,则需要改变PWL或对管道系统进行改造。

对于新项目,工程公司(EC)或业主一般会要求北塔进行:

  • 管道系统的评估;
  • 源以及高风险区域的确定;
  • 管道系统、阀门改造建议,或其他降低动态应力等级的解决方案。

这里提供两种方法来评估AIV:

  1. 艾辛格或“D/t”法。该方法通过将实际直径(D)/厚度(T)比率与经验值比较,来检查管道和相应的声学损耗。PWL是确定设计限制的参数,由艾辛格(Eisinger)、卡鲁奇(Carucci)和穆勒(Mueller)公布于NORSOK的(挪威石油标准化组织)标准中。
  2. 美国能源研究所标准(2008)。该方法检查分支和焊接点。PWL的计算和D/t法相似,但在推导损耗极限的方法上有一些差异。

北塔可以提供上述两种方法,满足客户之选。我们拥有专业分析工具,并重质量效率,全面保障项目时间和预算。

对于新的离心式压缩机系统,顾客一般会需要声激振动(AIV)分析和流激振动(FIV)分析,来保障全部激励源都能被妥善处理。

如果您参与高压系统的设计和运行,请联系北塔,获取AIV以及其他振动相关的应用支持。 

4 北塔现场服务

如果您怀疑管道系统中存在有关AIV的振动问题,请联系北塔。我们的现场工程师可以提供现场支持,协助您测量和解决管道振动相关问题。

图表说明示例:管壁振动(纵向和截面)。

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  • 声脉动激发振动 

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