摆球式质量调谐减振装置的制作方法

本发明属于振动控制领域，具体涉及一种质量调谐减振装置，尤其是涉及了在役或新建高耸塔器、烟囱的减振。

背景技术：

0、技术背景

1、随着石油化工装置的大型化，高耸直立设备如塔器、烟囱的高径比愈来愈大。高耸直立设备因风载荷作用产生卡门涡街效应，容易造成高耸直立设备的剧烈的横风振动，从而造成设备的强度破坏或疲劳破坏。近年来，因横风振动导致高耸直立设备的损坏案例频发。工程设计时，如通过增加设备的壁厚或者增加侧支撑框架结构，成本太高。近年来，参照高耸结构减振技术，在高耸直立设备上安装调谐质量阻尼器以提高直立设备的等效阻尼比，能实现有效的减振效果，并且经济性较好。

2、传统的设置高耸直立设备调谐质量阻尼器通常包括悬吊结构、质量环、阻尼结构。悬吊机构通常为钢丝绳，阻尼结构通常为阻尼弹簧或者阻尼杆，阻尼结构水平安装在质量环内壁与设备外壁之间，以上减振装置存在以下局限性：

3、1)悬吊钢丝绳、阻尼结构以及质量环，上部没有遮挡，容易遭受外部雨水与灰尘的侵蚀作用。

4、2)如高耸直立设备存在附塔管线、检修平台等附属构件，附属构件容易与质量环、悬吊钢丝绳、阻尼结构产生干涉。

5、3)如悬吊钢丝绳发生失效，质量环容易跌落，容易对直立设备本体造成损伤。

6、4)因传统的悬吊式质量环阻尼器中质量环为整体结构，安装需要较大的空间，如在役设备发生振动，悬吊式质量环阻尼器实施难度较大。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供了一种摆球式质量调谐减振装置，具有减振效果优良、可调节、适应性强、结构紧凑、便于安装与维护等特点，以解决现有调谐阻尼器减振方案存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、摆球式质量调谐减振装置，主要由质量球、吊杆、阻尼杆、密闭容器组成；其特征在于：所述固定杆连接在密闭容器顶部法兰上，固定杆通过万向节与吊杆连接，所述质量球设置在吊杆末端，通过吊杆、万向节、固定杆悬吊在封闭容器内；质量球底部沿圆周方向斜向布置多组阻尼杆。

4、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述减振装置通过连接板固定在直立设备外壁，根据减振效果需要，在直立设备顶部四周独立均布等高布置2～8个。

5、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述减振装置的金属球可在任意方向进行摆动。

6、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述密闭容器包括底部容器和上部套筒；所述底部容器由圆筒壳、上锥形变径段、下锥形变径段、上部挡板及底座组成。所述上部套筒为圆筒壳结构，其内径略大于质量球外径，以便质量球从顶部法兰抽出。

7、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述密闭容器底部设有防撞支撑环。

8、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述质量球为采用普通碳钢或低合金钢金属球结构，也可采用内部铅心的金属球壳结构。当所需摆动质量较小时可采用实心金属球结构，当所需摆动质量较大时也可采用外壳为尽速内部填充铅的球体。

9、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述吊杆与固定杆均采用圆钢结构，其中固定杆端部采用螺纹结构，固定杆顶部螺纹端穿过密闭容器顶部法兰盖。

10、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述吊杆中部设有限位块，环形限位块为橡胶制的弹性缓冲垫。环形限位块与吊杆的空隙根据振动分析所确定质量球的摆动幅度确定。

11、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述阻尼杆可采用不锈钢制的粘滞性的液压阻尼杆；阻尼杆一端通过带有万向节的端部支座与质量球相连，另一端通过带有万向节的端部支座与密闭容器内壁相连。所述阻尼杆沿质量球底部圆周方向斜向分布3～4组。

12、本发明所述减振装置所有零部件为法兰密封容器结构，避免外部雨水和灰尘对减振装置的侵蚀。

13、本发明的摆球式质量调谐减振装置，其进一步特征在于：所述摆球式质量调谐减振装置通过连接件固定在高耸直立设备顶部，沿环向等高度多个均布。摆球式质量调谐减振装置安装时，避开直立设备的平台上的爬梯和附塔管线。

14、本发明的基本原理为：质量球、吊杆与阻尼杆组成的摆式调谐质量阻尼器，其中质量球为提供单摆质量，刚度由单摆的恢复力提供，阻尼由阻尼杆提供。当塔器发生振动时，悬吊的质量球会发生摆动，单摆的固有频率与直立设备的固有频率接近时，可产生与塔器相位相反的振动，从而构成对直立设备的减振力。通过调整质量球吊杆长度使质量球单摆自振频率接近直立设备的频率。通过合理优化设计，确定质量球的直径、质量以及吊杆长度、阻尼杆的阻尼，达到最佳的减振效果。

15、采用本发明的有益效果是：

16、1)减振装置安装在直立设备顶部，能有效对直立设备的第一阶振型进行有效的减振作用。

17、2)相同减振装置在直立设备顶部四周独立均布等高布置，能满足塔器各个方向的振动减振需求，并实现各方向减振器同步摆动。

18、3)减振装置容器为法兰密封结构，金属球、吊杆、阻尼杆等构件都在密闭空间，能有效防止外部环境如雨水或灰尘的污染。保证减振装置长周期的安全可靠运行，

19、4)减振装置的金属球通过吊杆、万向节、固定杆悬吊在顶部法兰盖上。金属球可在任意方向进行摆动，能适用任意方向的振动载荷。5)所述减振装置的吊杆中部设有环形限位块，限位块为弹性缓冲垫，

20、能有效的避免金属球摆动幅度过大，并且防止吊杆摆动时对底部容器的冲击损伤。

21、6)所述减振装置的质量球，考虑结构的经济性和紧凑性，当所需摆动质量较小时可采用碳钢或低合金金属实心球结构，当所需摆动质量较大时也可采用外壳为金属内部充铅的球体。

22、7)所述减振装置的阻尼杆沿质量球圆周方向，底部斜向均匀布置多组，能适应各方向的振动，质量球摆动时，将载荷均布到各个阻尼杆上。阻尼杆的斜向布置，能有效降低质量球与底部容器之间的空隙，从而减小底部容器的直径，确保减振装置的紧凑性。

23、8)所述减振装置的阻尼杆可为粘滞性液压阻尼杆，能提供较大的阻尼。

24、9)减振装置的顶部固定杆为螺纹杆，可以通过螺母调整固定杆的长度，从而调整质量球的高度，确保质量球安装时，底部阻尼杆保持自由状态。

25、10)减振装置容器底部设有防撞支撑环，即使吊杆发生断裂，质量球不会与容器底板产生点接触，形成较大的局部集中冲击力，造成容器底板的损坏。

26、摆球式质量调谐减振装置可用于在役或新建的在役或新建高耸塔器、烟囱的减振。因摆球式质量调谐减振装置具有结构紧凑特点、减振效果优良、可调节性、适应性等特点，特别适合顶部附件较多、质量较大的高耸大型直立设备抗风抗震。

27、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

技术特征：

1.摆球式质量调谐减振装置，主要由质量球、吊杆、阻尼杆、密闭容器组成；其特征在于：所述固定杆连接在密闭容器顶部法兰上，固定杆通过万向节与吊杆连接，所述质量球设置在吊杆末端，通过吊杆、万向节、固定杆悬吊在封闭容器内；质量球底部沿圆周方向斜向布置多组阻尼杆。

2.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述减振装置通过连接板固定在直立设备外壁，在直立设备顶部四周独立均布等高布置2～8个。

3.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述密闭容器包括底部容器和上部套筒；所述底部容器由由圆筒壳、上锥形变径段、下锥形变径段、上部挡板及底座组成；所述上部套筒为圆筒壳结构，其内径略大于质量球外径，以便质量球从顶部法兰抽出。

4.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述密闭容器底部设有防撞支撑环。

5.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述质量球采用金属实心球结构或外壳为金属的铅心球结构。

6.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述吊杆与固定杆均采用圆钢结构，其中固定杆端部采用螺纹结构,固定杆顶部螺纹端穿过密闭容器顶部法兰盖。

7.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述吊杆中部设有限位块，限位块为橡胶制的弹性缓冲垫。

8.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述阻尼杆为粘滞性的液压阻尼杆；阻尼杆一端通过带有万向节的端部支座与质量球相连，另一端通过带有万向节的端部支座与密闭容器内壁相连。

9.根据权利要求1所述的摆球式质量调谐减振装置，其特征在于：所述阻尼杆沿质量球底部圆周方向斜向分布3～4组。

技术总结
本发明公开了振动控制技术领域的摆球式质量调谐减振装置，主要由质量球、吊杆、阻尼杆、密闭容器组成；其特征在于：所述固定杆连接在密闭容器顶部法兰上，固定杆通过万向节与吊杆连接，所述质量球设置在吊杆末端，通过吊杆、万向节、固定杆悬吊在密闭容器内；沿质量球底部圆周方向布置多组阻尼杆。采用本发明具有减振效果优良、可调节、适应性强、结构紧凑、便于安装与维护等特点。

技术研发人员：许超洋,陈崇刚,赵勇,郭为民,顾月章,陈奎显,高巧丽
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15