航天工业厂房实验室管道防微振施工技术

李锦胜 李小东 李江华 左中杰

(1.北京空间机电研究所，北京 100094;2.中建三局第二建设股份有限公司，湖北 武汉 430074;3.中电投工程研究检测评定中心，北京 100840)

0 引言

随着我国航天技术水平的高速发展，需要进行一系列的空间技术研究与试验，而试验的精密设备对试验环境的防微振要求都很高，比如激光试验、光学测试及雷达性能测试等设备。防微振技术主要分为建筑结构防微振、精密设备仪器防微振、动力设备及管道防微振等，由于管道防微振技术涉及的内容最繁琐，因此，笔者根据某航天工业厂房及实验室管道隔振施工实践经验，总结一下管道防微振施工技术。

1 管道振动的产生分析

根据管道振动理论，管道、支架和相连设备构成了一个结构系统，在有激振力的情况下，这个系统就会产生振动，所谓激振力主要指与管道相连接的设备的振动和管内流体流动引起的振动，在机电系统中，容易产生管道振动的系统包括:通风空调系统、防排烟系统、给排水系统、空调水系统、气体动力系统以及工艺管道系统等。一般而言，管路系统产生振动的主要原因有两点:1)由于管系是连续弹性体，存在结构固有频率，管道易产生机械共振。2)管道在动力设备的作用下产生的气流脉动，当遇到弯头、变径、控制阀等管道元件时，管道会产生谐振。由于管路的系统特性，管道振动产生是不可避免的。因此，精密实验室管道系统必须采用隔振措施消减管道振动。

2 管道隔振措施

管道系统振动传递是通过主体结构传递至实验室精密设备，管道隔振采取主动隔振的方法，在管路系统中增加管道减振器，可以阻断管道系统与主体结构之间振动能量的传递，防止管道振动扩散。简单意义上来讲，减振器即蓄能元件，将管道振动产生的机械能转换成减振器热能，达到隔振的效果。室内管道隔振器一般采用橡胶隔振垫、橡胶减振器、阻尼金属弹簧减振器、空气弹簧减振器等，室外管道隔振一般采用金属弹簧减振器及金属隔振产品。管道减振器对管道系统起着隔振、降噪和缓冲的重要作用，是目前防止振动传递的最理想的方法。

一般而言，通过合理的选择和正确的安装管道减振器，管道的隔振效率都可达到90%以上，能够有效的控制管道振动对精密设备的影响，达到防微振的效果。

3 减振器选型计算

管道减振器的选型计算工作一般是由施工单位完成的，设计图纸会要求管路系统设计的隔振效率及振动量许可值两个指标，当忽略管道系统的干扰频率、冷态热态位移差等影响因素后，管道减振器选型计算是比较简单的，一般步骤为，首先确定管道系统支吊架形式及数量，然后计算出管道系统中支管和主管的总重量，接着计算平均吊杆承重，并考虑由于支管引起的管道系统重心偏离值的因素，按平均载荷比例计算出吊杆的偏心承重，最后依据厂家减振器产品的性能参数选择合适的减振器，减振器选择要适中，否则会导致减振效果不佳，甚至造成事故。表1 是通风某系统选型表。

表1 通风某系统选型表

4 管道隔振施工技术

4.1 核算管道重量，确定吊点位置

在施工前，需要核算管道重量，管道重量可以根据管道理论重量表查询，例如，DN80 的冷冻水管外径× 壁厚为89 mm×6 mm，在不保温情况下管道满水时理论重量为20.32 kg/m，在实际计算过程中，保温重量是不去核算的，总重量取1.01 系数即可，但注意风管计算选取隔振器时要根据保温的厚度计算保温重量。然后根据管道支架间距设计规范要求确定支架位置，带减振器的管道支架选择时最好加大支架的刚度，并尽可能使支架等间距，对于支管较多的管道，主管支架位置选择最好设置在支管的中心线，各支管间重心基本一致。

4.2 管道减振支架安装

管道支架安装形式是多种多样的，但我们在此主要讨论减振架的安装，减振架就是消减管道振动的支架，减振架的结构组成部分包括:管部附件、连接配件、特殊功能件、辅助钢结构及生根件组成。以下就是钢结构部分减振支架的安装形式，管部附件采用槽钢、连接配件采用圆钢、特殊功能附件即采用弹簧减振器、辅助钢结构生根采用角钢抱框。值得注意的一点就是弹簧减振器与吊杆连接处采用双螺母连接，防止管道振动导致螺母松动，此连接处易发生故障(见图1)。

图1 钢结构部分减振支架的安装形式

管道式减振器安装形式可分为吊杆式和支撑式两种类型(见图2，图3)，对于水平管道一般采用悬挂式，管道支架固定在梁板底部，垂直管道一般采用支撑式，固定在结构柱或楼板上，如图2中水平风管和垂直空调立管的支架安装图。

图2 悬挂式管道减振器支架安装图

图3 支撑式管道减振器支架安装图

管道式减振支架安装时注意要点:

1)管道式减振器安装时，应进行检查，减振器型号无误，吊杆生根牢固，减振器安装完毕后弹簧定位销拆除。

2)减振支架应采取措施保证自身的稳定工作，吊杆与减振器连接牢固，且采用2 个螺母连接。

3)减振器的弹簧高度符合要求，管道支吊架应与管道紧密接触，不得有空隙，不能使管道产生外力或位移，同时管道支吊架不能有悬空现象。

4)有坡度要求的管道支架安装时，通过改变管托的高度保证管道的坡度要求，不能调整减振器高度。

4.3 固定支架减振器安装

由于采用管道减振吊架，管道的横向阻力很小，容易引起管道整体摆动，从防止管道晃动的角度出发，需要增加管道固定支架，管道固定支架一般都是刚性连接，这样会影响管道整体的减振效果，我们通过讨论研究，制定了固定支架减振器安装方法。

4.3.1 固定支架减振器形式

固定支架减振器采用橡胶减振器与弹簧减振器结合方式。固定支架减振器加设原则:1)根据相关图集及实际情况，在管路三通、变径、弯头、高低落差处设置减振固定支架。2)风管、水管吊杆超过3 m，普通直管段按每15 m 设1 个固定支架，吊杆长度大于5 m 区域的直管段每12 m 设1 个固定支架，垂直段固定支架的设置可按4 m 每个进行设置(建议不少于2 个)。

4.3.2 固定支架减振的做法

以槽钢将固定支架做成门字形，在与风管接触的三个面均放置橡胶减振器，并设置拉杆，以便对橡胶减振器进行松紧度调节;固定支架受力点位置根据主体框架受力具体情况而定。主要归纳为以下几种类型:

1)类型一，钢结构固定减振支架。

适用钢屋架部分，由于风管吊点不能利用钢屋架型钢，管道吊点采用10号槽钢满焊至钢结构梁上设置固定支架，通过橡胶减振垫隔绝固定支架与风管之间的振动传递，并通过通丝杆防止支架扭曲度以及调节风管与橡胶减振器的摩擦力，见图4。

图4 钢结构固定减振支架

2)类型二，机房成排管道固定减振支架。

适用机房内成排管道，采用槽钢门字支架的形式作为固定支架，支架落地在楼板上，采用U 形减振管托以及橡胶减振器相结合的方式阻断管道振动传递至楼板地面，见图5。

图5 机房成排管道固定减振支架

3)类型三，垂直向支管固定减振支架。

适用主管道固定支架无法设置，通过支管设置固定支架来限制主管道晃动，风管支管固定支架固定在结构梁上，通过橡胶减振垫隔绝支管与结构梁之间的振动传递(见图6)。

图6 垂直向支管固定减振支架

4.4 安装风管及隔振吊架检查

减振支架安装完毕后，采用卷扬机、滑轮等工具预先将管道吊起，保证减振吊架不受力，然后，将管道焊接在一起，整体下降至管道减振支架上，主要是为了保证减振弹簧不受损伤，安装时，要求减振吊架受力适当，管道整体安装完毕后，对减振吊杆进行检查调节，并且根据规范加设固定减振支架，在减振吊杆检查中，主要注意以下几点:1)检查隔振吊架的压缩量是否一致，并对超过压缩范围和未有压缩变形的减振器进行更换，选择合适的减振器。2)管道存在高低落差时，应通过吊杆螺纹调节弹簧支吊架，不得使用弹簧螺纹调节。3)弹簧吊架铭牌应调节至便于观察位置，同时弹簧定位销应在便于拆除位置。4)设备运行时，应逐个检查管道隔振吊架有无故障。

5 结语

目前管道防微振技术还在不断地改进，今后会不断的在实践中加以完善，使管道减振技术更加成熟，为工业化生产服务。

［1］师汉民，谌 刚，吴 雅.机械振动系统——分析、测试、建模、对策(上册) ［M］.武汉:华中科技大学出版社，2001.

［2］胡庆国.关于管道振动的分析计算及控制［J］.北工建设工程，2001(3) :103-104.