李錦勝 李小東 李江華 左中杰

(1.北京空間機電研究所，北京 100094;2.中建三局第二建設股份有限公司，湖北 武漢 430074;3.中電投工程研究檢測評定中心，北京 100840)

0 引言

隨著我國航天技術水平的高速發(fā)展，需要進行一系列的空間技術研究與試驗，而試驗的精密設備對試驗環(huán)境的防微振要求都很高，比如激光試驗、光學測試及雷達性能測試等設備。防微振技術主要分為建筑結構防微振、精密設備儀器防微振、動力設備及管道防微振等，由于管道防微振技術涉及的內容最繁瑣，因此，筆者根據(jù)某航天工業(yè)廠房及實驗室管道隔振施工實踐經驗，總結一下管道防微振施工技術。

1 管道振動的產生分析

根據(jù)管道振動理論，管道、支架和相連設備構成了一個結構系統(tǒng)，在有激振力的情況下，這個系統(tǒng)就會產生振動，所謂激振力主要指與管道相連接的設備的振動和管內流體流動引起的振動，在機電系統(tǒng)中，容易產生管道振動的系統(tǒng)包括:通風空調系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、空調水系統(tǒng)、氣體動力系統(tǒng)以及工藝管道系統(tǒng)等。一般而言，管路系統(tǒng)產生振動的主要原因有兩點:1)由于管系是連續(xù)彈性體，存在結構固有頻率，管道易產生機械共振。2)管道在動力設備的作用下產生的氣流脈動，當遇到彎頭、變徑、控制閥等管道元件時，管道會產生諧振。由于管路的系統(tǒng)特性，管道振動產生是不可避免的。因此，精密實驗室管道系統(tǒng)必須采用隔振措施消減管道振動。

2 管道隔振措施

管道系統(tǒng)振動傳遞是通過主體結構傳遞至實驗室精密設備，管道隔振采取主動隔振的方法，在管路系統(tǒng)中增加管道減振器，可以阻斷管道系統(tǒng)與主體結構之間振動能量的傳遞，防止管道振動擴散。簡單意義上來講，減振器即蓄能元件，將管道振動產生的機械能轉換成減振器熱能，達到隔振的效果。室內管道隔振器一般采用橡膠隔振墊、橡膠減振器、阻尼金屬彈簧減振器、空氣彈簧減振器等，室外管道隔振一般采用金屬彈簧減振器及金屬隔振產品。管道減振器對管道系統(tǒng)起著隔振、降噪和緩沖的重要作用，是目前防止振動傳遞的最理想的方法。

一般而言，通過合理的選擇和正確的安裝管道減振器，管道的隔振效率都可達到90%以上，能夠有效的控制管道振動對精密設備的影響，達到防微振的效果。

3 減振器選型計算

管道減振器的選型計算工作一般是由施工單位完成的，設計圖紙會要求管路系統(tǒng)設計的隔振效率及振動量許可值兩個指標，當忽略管道系統(tǒng)的干擾頻率、冷態(tài)熱態(tài)位移差等影響因素后，管道減振器選型計算是比較簡單的，一般步驟為，首先確定管道系統(tǒng)支吊架形式及數(shù)量，然后計算出管道系統(tǒng)中支管和主管的總重量，接著計算平均吊桿承重，并考慮由于支管引起的管道系統(tǒng)重心偏離值的因素，按平均載荷比例計算出吊桿的偏心承重，最后依據(jù)廠家減振器產品的性能參數(shù)選擇合適的減振器，減振器選擇要適中，否則會導致減振效果不佳，甚至造成事故。表1 是通風某系統(tǒng)選型表。

表1 通風某系統(tǒng)選型表

4 管道隔振施工技術

4.1 核算管道重量，確定吊點位置

在施工前，需要核算管道重量，管道重量可以根據(jù)管道理論重量表查詢，例如，DN80 的冷凍水管外徑× 壁厚為89 mm×6 mm，在不保溫情況下管道滿水時理論重量為20.32 kg/m，在實際計算過程中，保溫重量是不去核算的，總重量取1.01 系數(shù)即可，但注意風管計算選取隔振器時要根據(jù)保溫的厚度計算保溫重量。然后根據(jù)管道支架間距設計規(guī)范要求確定支架位置，帶減振器的管道支架選擇時最好加大支架的剛度，并盡可能使支架等間距，對于支管較多的管道，主管支架位置選擇最好設置在支管的中心線，各支管間重心基本一致。

4.2 管道減振支架安裝

管道支架安裝形式是多種多樣的，但我們在此主要討論減振架的安裝，減振架就是消減管道振動的支架，減振架的結構組成部分包括:管部附件、連接配件、特殊功能件、輔助鋼結構及生根件組成。以下就是鋼結構部分減振支架的安裝形式，管部附件采用槽鋼、連接配件采用圓鋼、特殊功能附件即采用彈簧減振器、輔助鋼結構生根采用角鋼抱框。值得注意的一點就是彈簧減振器與吊桿連接處采用雙螺母連接，防止管道振動導致螺母松動，此連接處易發(fā)生故障(見圖1)。

圖1 鋼結構部分減振支架的安裝形式

管道式減振器安裝形式可分為吊桿式和支撐式兩種類型(見圖2，圖3)，對于水平管道一般采用懸掛式，管道支架固定在梁板底部，垂直管道一般采用支撐式，固定在結構柱或樓板上，如圖2中水平風管和垂直空調立管的支架安裝圖。

圖2 懸掛式管道減振器支架安裝圖

圖3 支撐式管道減振器支架安裝圖

管道式減振支架安裝時注意要點:

1)管道式減振器安裝時，應進行檢查，減振器型號無誤，吊桿生根牢固，減振器安裝完畢后彈簧定位銷拆除。

2)減振支架應采取措施保證自身的穩(wěn)定工作，吊桿與減振器連接牢固，且采用2 個螺母連接。

3)減振器的彈簧高度符合要求，管道支吊架應與管道緊密接觸，不得有空隙，不能使管道產生外力或位移，同時管道支吊架不能有懸空現(xiàn)象。

4)有坡度要求的管道支架安裝時，通過改變管托的高度保證管道的坡度要求，不能調整減振器高度。

4.3 固定支架減振器安裝

由于采用管道減振吊架，管道的橫向阻力很小，容易引起管道整體擺動，從防止管道晃動的角度出發(fā)，需要增加管道固定支架，管道固定支架一般都是剛性連接，這樣會影響管道整體的減振效果，我們通過討論研究，制定了固定支架減振器安裝方法。

4.3.1 固定支架減振器形式

固定支架減振器采用橡膠減振器與彈簧減振器結合方式。固定支架減振器加設原則:1)根據(jù)相關圖集及實際情況，在管路三通、變徑、彎頭、高低落差處設置減振固定支架。2)風管、水管吊桿超過3 m，普通直管段按每15 m 設1 個固定支架，吊桿長度大于5 m 區(qū)域的直管段每12 m 設1 個固定支架，垂直段固定支架的設置可按4 m 每個進行設置(建議不少于2 個)。

4.3.2 固定支架減振的做法

以槽鋼將固定支架做成門字形，在與風管接觸的三個面均放置橡膠減振器，并設置拉桿，以便對橡膠減振器進行松緊度調節(jié);固定支架受力點位置根據(jù)主體框架受力具體情況而定。主要歸納為以下幾種類型:

1)類型一，鋼結構固定減振支架。

適用鋼屋架部分，由于風管吊點不能利用鋼屋架型鋼，管道吊點采用10號槽鋼滿焊至鋼結構梁上設置固定支架，通過橡膠減振墊隔絕固定支架與風管之間的振動傳遞，并通過通絲桿防止支架扭曲度以及調節(jié)風管與橡膠減振器的摩擦力，見圖4。

圖4 鋼結構固定減振支架

2)類型二，機房成排管道固定減振支架。

適用機房內成排管道，采用槽鋼門字支架的形式作為固定支架，支架落地在樓板上，采用U 形減振管托以及橡膠減振器相結合的方式阻斷管道振動傳遞至樓板地面，見圖5。

圖5 機房成排管道固定減振支架

3)類型三，垂直向支管固定減振支架。

適用主管道固定支架無法設置，通過支管設置固定支架來限制主管道晃動，風管支管固定支架固定在結構梁上，通過橡膠減振墊隔絕支管與結構梁之間的振動傳遞(見圖6)。

圖6 垂直向支管固定減振支架

4.4 安裝風管及隔振吊架檢查

減振支架安裝完畢后，采用卷揚機、滑輪等工具預先將管道吊起，保證減振吊架不受力，然后，將管道焊接在一起，整體下降至管道減振支架上，主要是為了保證減振彈簧不受損傷，安裝時，要求減振吊架受力適當，管道整體安裝完畢后，對減振吊桿進行檢查調節(jié)，并且根據(jù)規(guī)范加設固定減振支架，在減振吊桿檢查中，主要注意以下幾點:1)檢查隔振吊架的壓縮量是否一致，并對超過壓縮范圍和未有壓縮變形的減振器進行更換，選擇合適的減振器。2)管道存在高低落差時，應通過吊桿螺紋調節(jié)彈簧支吊架，不得使用彈簧螺紋調節(jié)。3)彈簧吊架銘牌應調節(jié)至便于觀察位置，同時彈簧定位銷應在便于拆除位置。4)設備運行時，應逐個檢查管道隔振吊架有無故障。

5 結語

目前管道防微振技術還在不斷地改進，今后會不斷的在實踐中加以完善，使管道減振技術更加成熟，為工業(yè)化生產服務。

［1］師漢民，諶 剛，吳 雅.機械振動系統(tǒng)——分析、測試、建模、對策(上冊) ［M］.武漢:華中科技大學出版社，2001.

［2］胡慶國.關于管道振動的分析計算及控制［J］.北工建設工程，2001(3) :103-104.