流激振动或FIV (PDF)

亚博竞彩群什么是流激振动或FIV?

流致振动(Flow-Induced Vibration, FIV)是在输送高速湍流流体的管道系统中发生的一种振幅大、频率低(一般<100 Hz)的振动。流激振动即，流体流动产生高动能，迫使管道系统振动(管道振动在系统中是由流体流动引起的)。它在湍流源附近更普遍，如管道弯道、减速机、分支连接(三通连接)、部分关闭的阀门、工艺设备连接等。

管道中的流致振动

最近几天，风险由于流激振动增加了很多是由于

1. 增加的流速(高速)导致高水平的湍流能量
2. 采用薄壁管道，即高D/t比
3. 长支撑跨度导致柔性管道

流致振动效应

流激振动在纵向和横向上位移管道系统，在某些情况下导致管道支架损坏。

考虑动量通量(密度X速度²)，高密度液体更容易流激振动与气体相比。

流致振动分析

DEP 31.38.01.26(壳牌全球解决方案国际公司的设计和工程实践)提供筛选管道系统的详细步骤流致振动(FIV)通过计算动量通量(密度X速度²)，并将失败易感性分为三类:

• 可以忽略不计,
• 中、
• 高。

他们还建议，当易感性落在中或高类别时，应采取进一步措施。对于高类别振动敏感性流体，需要按照中提到的详细步骤计算失效可能性(LOF)能源研究所避免工艺管道振动引起的疲劳失效指南．管道工程师的目标是将LOF保持在0.3以下。然而，如果LOF大于0.3，则需要采取纠正措施来降低振动的可能性。

流动诱导振动步骤

基于能源研究所指南(方程使用此指南)的详细流致振动分析步骤如下图所示:

流致振动的缓解

流致振动或FIV通常需要很长时间才能引起疲劳失效。因此，通常在设备调试后实际观察到振动时解决。最常见的缓解措施是添加支持或限制。通过添加适当的导轨和管路止动支座，即通过增加系统刚度，降低损坏效果FIV可以减少很多。这些增加的支撑将最大限度地减小管道的晃动趋势，从而减少管道的破坏趋势。其他缓解措施管道系统的流致振动可能是

• 通过增加管道尺寸或改变工艺条件来降低流体速度。
• 通过增加管壁厚度来增加系统刚度。
• 在管道系统中安装粘滞阻尼器、减震器、缓冲器等
• 减少湍流源的数量，如弯头、减速机等。
• 拧紧管道和支架之间的间隙。
• 分支的应力集中可以通过轮廓配件和小孔接头上的扣板来降低

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参考资料及进一步研究

• Dep 31.38.01.26 v43
• 能源研究所指南为避免工艺管道振动疲劳破坏
• https://www.bechtel.com/getattachment/Blog/technical/October-2019/Differentiating-Between-Acoustic-and-Flow-Induced/Differentiating-Between-Acoustic-and-Flow-Vibrations.pdf