Vibration, dynamics and noise

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小口径管道连接(SBC)评估

适用于所有机器和应用

Small Bore Connection (SBC) Vibration Analysis

小口径管道连接,即主工艺管道与分支管道连接,是旋转式和往复式机械和工艺管道系统中,最容易出现振动问题的地方。

为避免管道整体风险,我们强烈建议进行小口径管道设计评估和现场振动测试。 

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1 背景:小口径管道的定义,风险和后果
     
小口径管道连接的现场审查 由于SBC(盲板)而损坏的容器

20%的碳氢化合物的泄露是由管道振动和疲劳破坏造成;而其中的一大部分更是由于小口径管道连接损坏造成 [根据美国能源研究所标准,2008]。碳氢化合物泄露会导致火灾、爆炸、受伤、财产和环境事故,甚至死亡。

小口径管道连接(SBC)通常被定义为公称口径小于等于2英寸(DN 50),且支管与主管连接率不到25%的的主工艺管道与分支连接管线。对2英寸以上的支管,连接率小于10%的才称为小口径管道连接(请见下表)。请注意,这里的“主管”亦可是设备,比如和SBC相连接的容器或冷却器。

小口径管道(SBP)从小口径连接处开始到主管振动的影响可被忽略为止的一段管道(通常是到最近的支架或支柱),如下图所示。

 
当小管道中有在工作压力下的工艺流流过时,最需注意。附属管线,像气动管、曲轴箱通风管等,则不太重要。北塔使用小口径管道连接问题这一术语泛指所有此类振动问题,包括支管接头、法兰盲板、PSV、检测玻璃器、RTD连接、排污管/阀门等。 

使用多通道系统,评估SBC振动风险

由于其结构和质量特点,小口径管道非常容易出问题。即使当主工艺管道振幅很低,在允许值内,也会引起分支连接处的剧烈振动和破坏,导致损耗损坏。该振动由小口径管道自身的共振引起(培训视频,第1集培训视频,第1集 看共振示例)。在一些特定频率上,基础振动会被放大20到30倍,并导致支管连接处损坏。 

振动引发的故障后果有可能非常严重。小裂纹会泄漏流体,引发安全风险(爆炸、火灾、或有毒化学物泄露),对周边环境的安全风险,以及停产。在最近的案例中,就有由于SBC故障,引发了为期几周的管线和生产设备停产。考虑到这些管道故障的风险,业主必须采取积极措施避免这些问题发生。

2 方法和范围
2.1 方法

要解决SBC整体性风险,业主必须明确合理的工程评估。理想状态下。评估分为三个阶段,如下表所示:

SBC 评估 
FEED/计划
为动态设计确定
合理分析范围以及需求

管道系统的评估:脉动、流激紊动、声学感应、机械激发、喘振以及其它瞬态事件

细节化设计
评审和评估SBC设计
SBC分析:定量方法、确定损耗风险、有限元(如需)、改造建议 
调试/运行 
现场测试、记录、改造(稳态和瞬态流体评估)
SBC振动评估(基线):稳态条件、瞬态运行、以及其他操作条件的影响结果 

有限元分析(FEA)用于计算应力,确认小口径管道是可接受还是会损坏。

需要具有资质的工程专家执行该工作,因为其中包括应力分析、损耗损坏分析、FEA以及其他高级动态分析。 

警告: SBC评估,经常被误认为与标准振动监测项目类似,比如基于条件的监测或基于管线的振动检查,通常由振动技术工执行。虽然该项目非常有助于监测轴承的老化,​但它不适用于SBC工程设计与评价。

SBC评估的范围根据应用(流体、气体或多相体)、操作频率、位置以及工况条件而有所不同。这些变量将影响在现场执行的分析类型。 

2.2 分析范围(设计和现场分析)

以下标准服务用于处理SBC管道整体风险。联系北塔获取更多适用范围的详情;或索求针对特定项目的解决方案

新项目(或改造系统)——包括设计和现场分析
服务 描述 总结 遗留风险
SBC-D1 简略SBC评审

基本方法:评审可用图纸,提供“最佳经验”建议。无现场测量。

中级风险 可有很多遗留风险,因为可能有共振发生(并且无现场验证/测试)

SBC-D2

标准SBC整体评估

对原始的SBC设计提供评估和改造建议。
进行车间和现场测试,验证振动水平是可接受的。

低级风险 常见风险已被妥善处理。依然存在极个别小风险。

SBC-D3

全面的SBC整体保障

北塔直接参与到SBC设计中,保障系统安全,避免了在关键的频率共振。
车间和现场测试,妥善处理稳态和瞬态条件。

最小风险  最大程度保障系统安全。

已建项目
服务 描述 总结 遗留风险

SBC-F1

标准SBC现场评估

适用于SBC整体性评估以及相关管道评估。包括MNF敲击测试、振动监测、速度变化监测,如果需要可进一步进行细节化的FEA(若需)计算,解决问题。

风险   标准服务,但不能测量所有位置。未检查所有的运行条件。而且设备管道(撬块外)的SBC没有评估。

SBC-F2

全面的SBC整体审核

针对关键应用,需要执行更严格的测试。包括瞬态和稳态测试、损耗分析、以及管道约束评估。可以包括远端管道(距离旋转式/往复式设备较远的管道)。

最小风险  常见风险已被妥善处理。依然存在极个别小风险。

为降低风险,业主(或其工程顾问)必须明确一种SBC振动研究​

3 北塔优势
  • 超过45年的SBC现场评估经验。
  • SBC测试专用的多频道数据获取系统(大于100个频道)——对大型管道系统具有关键性优势。
  • 设计专家把关,精于往复式和旋转式设备的动态、脉动控制以及减振工程。
  • 致力于发展创新性解决方案的研发项目,专攻评估和减小SBC振动,包括为气体机械研究委员会(GMRC)所做研究。
  • 最大的气体和液体运营商和管道公司是我们的优选供应商。
  • 全球支持,包括具有资质的海上设备现场工程师。
4 相关信息
5 相关服务
6 关键词
  • 分支连接
  • 小口径管道

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