[发明专利]一种塔器用防振粘滞阻尼器

说明书

本发明涉及一种塔器用防振粘滞阻尼器，包括销头、油缸、活塞杆、阻尼介质、活塞、阻尼器卡座及塔器连接件；该粘滞阻尼器相互呈90°排列，共4个，安装于40％‑60％塔器高度处。本发明给出了粘滞阻尼器结构参数的确定方法，并列出了相对阻尼系数、速度指数和相对刚度系数的取值范围，在阻尼器设计时，可直接供设计人员参照；通过实例，安装本发明所提出的粘滞阻尼器后，相比于原始塔器，可减少风致振动响应70.6％，减少地震响应70％，减振效果明显，适用于工程应用。本发明具有易设计、易安装、减振防振效果显著、易于推广的特点。

技术领域

本发明应用于石油、化工和制药等行业，涉及一种塔器用防振粘滞阻尼器，主要应用在塔器承受风载荷或地震载荷时的减振防振装置设计。

背景技术

石油化工生产中广泛应用的塔器，具有高径比大、固有频率低和阻尼比小的特点，存在于精馏、萃取、吸收等诸多化工操作单元中。塔器由于结构特殊和工艺需求等原因，一般安放在露天环境中，并经常处于孤立的状态。因此，塔器除了承受自身载荷和操作载荷外，还包括风载荷和地震载荷。风致振动中较为常见且危害较大的是横风向振动，塔器在短时间内发生横风向振动会影响正常操作和产品质量，长时间共振甚至会造成设备的破坏甚至倒塌。特别是伴随着钢材料领域的不断发展和工艺方面提出的更高要求，塔器的设计和制造参数(高度、高径比等)越来越大，使得塔器变得越来越柔，阻尼不断减小，这使得塔器在风载荷和地震载荷作用下更加容易产生振动。

目前，塔器防振的措施主要有三种，即增大自振周期、采用扰流装置和增大阻尼比。对塔器来说，增大自振周期可能会破坏原有工艺条件，增加壁厚，增加制造成本；扰流装置则是目前化工塔器使用最多的防振措施，但其必须在设计时就予以考虑，若塔器安装完毕后，依旧发生大幅振动，则会束手无策；通过增设阻尼器来增大阻尼比则是最为简单方便、最适宜工程应用的措施。阻尼器属于耗能减振(震)技术，对结构的减振效果好，但是目前多集中在建筑工程领域刚性框架结构，未见对化工塔器的应用和相关研究。尽管粘滞阻尼器的主体结构及主体尺寸计算方法已趋于成熟，但阻尼器的设计与应用是与结构相匹配的，是服务于减振对象的。不同的减振对象，会与阻尼器构成不同的体系，此时，阻尼器的设计参数也需要更改。然而当服务对象为塔器时，由于塔用粘滞阻尼器的具体结构形式尚不明确，各部件的参数设计缺乏指导及规范，一直限制了塔用粘滞阻尼器的创新和发展，亟需一种具有详细结构并配有结构参数设计方法的塔用粘滞阻尼器，实现塔器的减振防振。

发明内容

本发明的目的是设计一种塔器用粘滞阻尼器，避免塔器在风载荷和地震载荷下产生大幅振动，实现减振防振。

本发明的原理是：通过在塔体和框架间增设粘滞阻尼器，增加系统的阻尼，将塔器振动所产生的能量借由粘滞阻尼器快速耗散，使塔体振幅迅速衰减，降低塔顶振幅，从而避免塔器发生振动破坏。

本发明的思路是：设计粘滞阻尼器结构，根据阻尼器理论模型，结合塔器结构参数，确定阻尼器各结构的具体参数，选定最优的安装位置，实现塔器的减振防振。

本发明技术方案如下：

一种塔器防振用粘滞阻尼器，包括销头1、油缸2、活塞杆3、阻尼介质4、活塞5、阻尼器卡座6组成，卡座通过螺栓固定在钢制框架7上，塔器连接件固定在塔器上。活塞在油缸内作往复运动，阻尼孔是在活塞上开有的小孔，以便阻尼材料流动，油缸内装满流体阻尼材料。阻尼器通过卡座固定在钢制框架上，活塞杆一端装有销头，并与塔器连接件通过万向轴承连接。阻尼器带来的阻尼器最终产生的阻尼力由式(1)计算。

F＝2πmωC_rξv^α+K_rω²mu (1)

式中：v—塔器振动速度，m/s；u—塔器振动位移，m；m—塔器质量，kg；ω—塔器一阶固有圆频率，rad/s；ξ—塔器阻尼比；C_r—相对阻尼系数；K_r—相对阻尼器刚度系数；α—流动指数，F—粘滞阻尼器产生的阻尼力，N。