塔器横风向振动的考虑及措施 In 世界杯澳大利亚 @2025-06-12 13:16:28
露天的塔设备在风载荷的作用下，可能会在两个方向上产生振动：一种是顺风向振动即振动的方向和风的流向一致；另一种是横风向的振动，振动的方向和风的流向垂直。顺风向的振动就是计算的塔器的挠度（之所以有振动是因为风速的大小不同造成的）；横风向的振动也称为风诱发的振动。柔性自支撑的塔式容器，高度大于30米，高径比大于15，且处于多风地区，应进行横风向振动的分析。
普通横风向振动也算是比较常规的，振幅不大应力就不会大，如果发生共振振幅会很大，那么塔体尤其是裙座和下封头的连接处应力会可能由振动引起疲劳破坏。
那么在哪些情况下要考虑可能发生的共振呢，如果可能发生共振要采取哪些措施呢？
1）哪些情况下要考虑可能发生的共振这个是没有标准规定和准确算法的，所以我给出的也是经验。下面条件全部满足时建议设计阶段考虑共振
1）H>30m且H/D>15；（对于变径塔，取加权平均直径或距顶部1/3处直径）
2）W/HD2≤400（W=操作重量/检修重量kg，H,D单位是m）
3）第一振型的临界风速V1小于70%设计风速或V1＜7m/s。
4）设备的自振周期在2.0-2.5秒。（操作，检修）
注：1. V1的7m/s对部分地区来说有点大，实际平均风速较低的地区可控制在6m/s
2.设备的自振周期2.0-2.5秒范围有点大，但没有更多的数据。个人觉得2.1秒-2.4秒可能更合适。
上述1）-4）条的规定来自国外公司的规定，烟囱设计规范GB50051的规定和个人经验的总结。
满足1），3），4）或满足2），3），4）时也建议考虑共振,考虑设置扰流装置。
实际上大部分发生共振的设备都是在安装状态，因为操作和检修状态塔器上有梯子平台和附塔管线这些都可以起到扰流作用。
设计和制造阶段可设置扰流板预焊件；扰流板不安装,单独发货。如果现场发生共振再装上扰流板。
2）采取的措施：
a）塔式容器标准NB/T 47041的8.6.1条规定：塔式容器现场安装时，应根据需要设置独立的平台，且平台及附塔管道应与塔器同期安装，以防止独立塔体发生横风向共振。如果实现不了附塔管线的同期安装，必须同期安装梯子和平台，尤其是塔器上部的梯子和平台。
b）在塔器上部1/3塔高的范围内安装轴向翅片或螺旋形翅片。翅片的高度等规定见塔式容器标准释义。见下图
因高塔通常后先保温后吊装，翅片可以贴保温层设置，这样减少了翅片的重量并未降低效果。
c）减小塔器自振周期。1）改变塔器工艺条件（可能性很小）；2）增加壁厚（涉及经济利益且）且变化不大；3）设置导向支撑（高塔可能性也很小，增加钢结构高度和结构强度也涉及太多经济利益）。4）如果是安装状态还可以装内件（填料或塔盘）增加安装重量降低塔器自振周期。
d)安装阻尼器，这个是减振最有效果的。但这个计算和技术比较贵要装一定要找业主要钱。
如果在上部设置扰流翅片，那么计算迎风面积即风载荷和风弯矩的时候要留余量。因加翅片之后体型系数再取0.7不合适，至少要取1.2，且迎风面积也增加了（翅片的迎风面积）虽然横风弯矩会降低但这本身就不大且不能量化。
在SW6中只能留余量（上部加翅片筒节的风载荷基本上翻倍了，即翅片下方筒体增大了相同的△σ3），在PV elite等软件中是可以设置筒节迎风面积增大系数等方式考虑增大的风载荷。
综上当塔设备可能会发生共振时，设备设计能处理的也只能是1）在图纸上强调梯子平台和管线的安装时间。2）在塔器上部设置翅片预焊件，注明发生共振现场安装翅片。3）筒体的轴向应力（环缝）留适当的余量。
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