Jdi na obsah Jdi na menu
 


5. Určení a korekce trasy z hlediska omezení vibrací

18. 7. 2013
 


1. Základní vlastnosti kmitání (vibrace)         

    Kmitání je změna, typicky v čase, nějaké veličiny vykazující opakování nebo tendenci k němu. Základní vlastnosti a terminologie kmitavého děje lze demonstrovat na příkladu mechanického kmitavého pohybu. Kmitající hmotný bod (těleso) vykoná jeden kmit, pokud projde celou dráhu a vrátí se do své původní polohy. Tento pohyb tedy představuje jeden kmit. Doba, která je nezbytná k vykonání jednoho kmitu se nazývá perioda kmitu. Počet kmitů za časovou jednotku (obvykle jednu sekundu) je označován jako kmitočet (frekvence). Největší velikost okamžité výchylky se nazývá amplituda (výkmit, rozkmit).
      Informace o vlastní frekvenci může signalizovat směr potrubního systému k tomu, aby reagoval na dynamická zatížení. Systémově způsobové vlastní frekvence typicky by neměly být příliš blízko u přístrojových provozních frekvencí. Všeobecně, vyšší vlastní frekvence je obvykle příčina menšího problému než nízké vlastní frekvence. V takovém případě je nutno spočítat vlastní frekvence potrubí, porovnat s frekvencí budící a přijmout opatření k odstranění kmitání. V případě, že původ chvění je kavitace, má preferenci její odstranění před změnou vlastní frekvence potrubí.
        Teorii o periodickém kmitání potrubí najdeme   v kapitole 7. publikace "Jak na potrubí? E-kniha o pevnostních výpočtech potrubí", kterou si můžete stáhnout na těchto stránkách.  
 
  
2. Způsoby omezování kmitání
     Nutností je omezit dynamická zatížení potrubí, čili snížit vibrace. Tuto úlohu lze splnit dvojím způsobem.
     1.      zatlumením, tj. v podstatě mařením energie kmitání. Zatlumení je vhodné všude tam, kde není stabilní budící spektrum
     2.      frekvenčním přeladěním vlastní frekvence kmitajícího systému. Přeladění je vhodné tehdy, když je budící spektrum jednoznačné, tj. harmonické.
     Optimální je kombinace obou způsobů z důvodů existence přechodových stavů u jednoznačného budícího spektra. Všechna tato řešení doporučujeme zkontrolovat výpočtem, modální či spektrální analýzou, bližší najdete na těchto stránkách v kapitole  7. publikace "Jak na potrubí? E-kniha o pevnostních výpočtech potrubí", kterou si můžete stáhnout na těchto stránkách.  
 

2.1.  Zatlumení – typy a rozmístění speciálních způsobů uložení

 

2.1.1. Vibroizolační komponenty na bázi  pružin

     U speciálních pružin  dochází k mírnému tření uvnitř pružiny a maří tak energii, avšak především mění vlastní frekvenci potrubí, patří tak do obou skupin metod omezování vibrací.

 

 

2.1.2. Použití kluzných podpěr s definovaným koeficientem tření
    Použití podpěr s přesně definovaným koeficientem tření. Kluzná podpěra funguje při vibraci jako omezovač kmitání, kdy maří energii třením. Čím větší je koeficient tření, tím větší je zmařená energie kmitání.
 
 
2.1.3. Použití omezovače kmitání
     Omezovač kmitání (sway brace, sway suppresor) je zařízení, které na základě předpětí působí na kmitající potrubí tlumící silou. Funkce omezovače kmitání se děje na základě pružné deformace ocelového pláště omezovače, do kterého pronikájí dva klíny ve tvaru komolého jehlanu a maří tak energii vibrace.
 
 
2.1.4. Použití tlumiče rázů (snubbers)
     Tlumič rázů (otřesů) (snubber, shock arrester) je zařízení, které je samouzavírací nebo samobrzdící pro omezení rychlých posuvů v jednom nebo více směrech potrubní sítě podrobené dynamickému zatížení, zatímco připouští pomalé pohyby (takové jako od teplotních dilatací) v těchto směrech. Tlumiče rázů se používají v konstrukci potrubí pro ovládání pohybů potrubí během událostí jako je zemětřesení nebo rychlé uzavírání armatur, nejsou konstruovány pro přenos tíhy od vlastní hmotnosti potrubních prvků. Tlumiče rázů musí umožňovat statická posunutí např. od tepelné dilatace. Rozsah aktivační rychlosti je v rozmezí 3 až 5 mm/s a naopak uvolňovací rychlost je mezi 0,2 až 2 mm/s. Tlumiče rázů fungují při frekvenci mezi 0,5Hz až 50Hz.
 

2.2.  Frekvenční přeladění

 

2.2.1.  Změna hmotnosti a tuhosti potrubí

 - Vložení vlnovcového kompenzátoru, tj. oddělení zařízení, které budí vibrace od ost. potrubí např. vložením vlnovcového kompenzátor
 - Zeslabení nebo zesílení tloušťky stěny trubky. Dovoluje-li to statická bezpečnost potrubí. Mění se tak tuhost potrubí
 - Instalace dodatečné hmotnosti - závaží. Instaluje se na takové místo, které změní vlastní frekvenci potrubí
 
 
2.2.2.   Změna uložení potrubí

Všeobecně platí, že čím jsou podpěry instalovány hustěji a čím a čím je potrubí staticky více neurčitější, tím větší vlastní frekvenci potrubí má a tím více se dostává pod možné budící frekvence.

 

 

2.2.3.  Změna tuhosti podpěr
   - Vibroizolační komponenty na bázi speciálních pružin. U speciálních pružin dochází k mírnému tření uvnitř pružiny a maří tak energii, avšak především mění vlastní frekvenci potrubí, patří tak do obou skupin metod omezování vibrací.

     - Změna tuhosti pružného závěsu nebo podpěry. Někdy je možné i zaměnit druh pružiny, např. ocelovou za pryžovou (silentblok).

     - Instalace pružné podpěry namísto tuhé a naopak