小口径管道连接（SBC）评估

适用于所有机器和应用

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。

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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。

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。	低风险   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

• 确认可选SBC研究（以选定合理研究）
• 培训课程北塔的培训讲座中有演示、现场SBC测试以及振动最小化策略介绍
• 避免工艺管道中出现振动引起的损耗损坏的指导标准（英文）
  由美国能量研究所研发。请看我们如何在设计和现场运行中帮助客户应用该标准，并能结合其他建议方案。
• 优化设备可靠性——小口径附件（英文, PDF）
• 小口径管道故障上升，COMPRESSORTECH2, 2012（英文, PDF）
• SBP的瞬态工况 讨论 了瞬态运行条件如何影响到SBP的振动
• 小口径附件的振动相关故障（英文, PDF）SBP设计原则的技术文献
• 小口径连接的整体评估（分支连接）（英文，PDF）在2014年维也纳EFRC
• 视频：小口径管道示例（英文）
• 视频：培训建模1——往复式压缩机——振动问题概述 
  解释了SBC相关的共振和振动方程和概念

5 相关服务

• 管道振动和整体评估
• 往复式压缩机脉动和机械检查。
• 往复式泵脉动和机械检查

6 关键词

• 分支连接
• 小口径管道

更多信息

管道支架刚度, GMRC研究项目  •   小口径管道的瞬态工况  •   振动分析的成功要诀  •   管道设计注意事项  •   管线振动实际举例  •   管道振动案例  •   评估压缩机的运行风险  •   往复式压缩机的设计需求  •   工况性能监测示例  •   压缩机、泵、以及管道系统控制振动风险的整体性方法  •   分析需求  •