6.2振动等级2级管道测试与评估

6.2.1振动峰值速度测试

应在管道系统上进行多点速度测 测量方向应与管道轴线垂直，信号应充分、连续。应在官 大振幅点及最大振动方向进行峰值速度测量，测量要求及峰值速度取值方法见附录B中B.4。

表1WZD2级管道振动评估（碳钢及低合金钢新闻出版标准，≤370℃

WZD2级管道振动评估（奥氏体不锈钢，4

表3SZD2级管道振动评估（碳钢及低合金钢，<370℃

表4SZD2级管道振动评估（奥氏体不锈钢，长≤425℃）

DL/T 292=2021

管道振动评估（亚临界机组主蒸汽、高温再热蒸

表6WZD2级管道振动评估（超临界机组主蒸汽、高温再热蒸汽管道）

6.3振动等级3级管道测试与评估

振动等级3级管道系统应按附录D的要求进行评估， 评估结果分为合格与不合格两类，见表7

表7振动等级3级管道评估

7管道振动治理及验收方法

管道振动治理宜考虑以下方面： a） 振动治理宜首选通过找出激振源并降低或消除激振力达到降低振动的目的，例如，优化给水泵 的运行方式以降低管系振动。管道振动的激励机制、响应和整改措施见附录E。 b）无法消除激振源时，宜通过改变管道的约束或更改管道布置降低管道振动响应。 c）振动治理方案宜同时核算管道应力及对设备的推力和力矩

.2.1对于主振型较为明显的管道，如果评估后确认应进行振动治理，则至少应进行下列工作： a）观察管道振动形态，掌握管道主振型。 b） 采用6.1.1目视方法测量管道最大振幅、主振动频率，估算振动峰值速度。 C 制定减振方案，应综合考虑管道主振型、管道热位移及厂房结构等因素，在主振型核心控制点 （一点或多点）设计适当的减振约束装置，降低振动响应。振动治理时可按DL/T5366或 ASMEB31.1进行管系应力分析。 d）减振方案实施后应观察减振效果，按照6.1.2进行评估验收

DL/T2922021

2.2对于振动形态较为复杂或振动剧烈的管道，如果评估后确认应进行振动治理，则至少应进行下 工作： a）分析引起管道振动原因，如果是由于泵及阀门运行方式等原因引起的管道振动，如阀门内漏、 阀门两侧压差过大或双泵在一定流量下振动响应明显增大等，应优先考虑对其进行改进或运行 优化，以降低或避开振动。 b）观察管道振动形态，复杂振动可能存在多个主振动，必要时进行管道模态计算，掌握管道振动 特征。 c）采用6.2方法进行振动测试和评估，掌握管道振动安全风险。 d）制定减振方案，应综合考虑管道主振型、管道热位移及厂房结构等因素，在主振型核心控制点 （一点或多点）设计适当的减振约束装置，降低振动响应。振动治理时宜按DL/T5366或 ASMEB31.1进行管系应力分析。 e）减振方案实施后应观察记录或测试减振效果，按照6.1.2或6.2.2进行评估验收。

管道振动治理应注意如下情况： a）排汽管和疏水管有一个或两个作为集中质量的隔离阀，支撑应牢固； b）主管道振动引起小支管大幅振动时，小支管应与主管道一起评估 ） 多泵并行运行工况，泵的组合运行在特定流量下会引起管道显著振动，应对振动进行评估 或整改； d）对泵、阀门和换热器等敏感设备，振动评估时应考虑振动对其功能、操控性能和结构性能 的影响

8小支管振动测试与评估

从主管道或设备上引出的小支管（公称直径DN≤50mm，支管上可能带有仪表等集中质量），峰 值加速度取值方法见附录F中F.3。允许峰值加速度的计算见附录F中公式（F.1)。 amax≤allow时振动合格，否则不合格。振动不合格时，应进行振动治理或进一步进行交变应力安全 性评估，见附录D。

DL/T2922021

目视检查方法允许采用感官（如视觉、触摸）确定振动是否可接受。例如，依据丰富的经验，用 标尺目测低频振动（频率在1Hz～10Hz）的振动幅值。对于不要求精确评估结果的管道，可按照6.1 的简单方法对振动等级1级管道进行估测。但应注意在某些情况下使用该简单方法得到的估测值可能 误差过大，如高频低幅振动（f>10Hz，A<1mm）。如果目视检查不能确定振动的可接受性，应采用 A.2的方法进行评估。

A.2.1.1加速度传感器

2.1.1.1常用的压电加速度传感器耐高温、耐久性好、可靠性高、标定容易、性能稳定，且噪声低、 态范围宽且线性好、质量轻。伺服加速度传感器具有良好的低频响应特性，具有输出信号高和频响 至直流等优点。 2.1.1.2加速度传感器重要特性如下： a）传感器输出随温度的变化关系。当从室温到运行温度的输出信号变化超过10%时，应该根据 制造商手册中的数据进行温度修正。 b）传感器输出与频率的变化关系。这种变化取决于加速度传感器的类型、采用的安装技术以及其 输出信号是传入电荷放大器还是电压放大器等因素有关。输出频率的变化每十年可能高达 3%。如果变化超过测量频段的10%，应使用制造商的数据表进行修正。 c）使用的最高温度。任何情况下都不能超过制造商所规定的最高使用温度，如有必要，可安装隔 热垫降低加速度传感器的温度。 2.1.1.3加速度传感器的特性（如频率响应）和相关电路，应与测量目标相匹配。应使用合适的量程 带通滤波器帮助分析者获取所需要的数据。在电站管道测量应用中，加速度测量的不足是：低电 高阻抗输出；低频信噪比较差。

A.2.1.2速度传感器

速度传感器是直接测量速度的传感 或移动磁铁组成。输出电压与动圈移动切 割磁力线的速度成正比，由此可以得到速度。速度传感器是电动式传感器，其主要优点是具有高电平 和低输出阻抗，信号不受电磁噪声的干扰。 主要缺点是体积大、 线性带宽范围窄

A.2.1.3位移传感器

DL/T2922021

DL/T2922021

A.2.1.4专用传感器

待殊振动量的测量，可采用专用测试仪器，如激

型应变计。管道温度较高或环境有辐射性时，可使用焊接型应变计。使用应变计测量时，应注意温 度补偿、粘贴稳定性、仪器稳定性以及湿度、辐射和高温环境等问题，应使用新技术解决这些潜在的 题。

因为电缆噪声会干扰传感器的振动信号，在传感器和信号调理器之间应使用低噪声电缆，这种电 缆应能适合预期的环境温度特性。如果使用电缆接头，应该采取措施避免潮湿露水浸入这些接头里， 因为一般情况下，传感器和信号调理器之间的长电缆（>30m）在工作中可能会产生高噪声或信号衰 减。可使用远程前置放大器（或远程电荷转换）来避免这些问题。应仔细了解传感器和电缆生产厂家 提供的文件数据。

A.2.3.1一般要求

信号调理器对所选择的传感器应该有合适的电特性。对于加速度传感器的信号调理器，应包含由 加速度信号通过积分电路得到速度和位移的功能。

A.2.3.2频率范围

0.Hz~300Hz的频率范围可覆盖绝大部分管道振动频率

A.2.3.3振动量程范围

振动测量系统应能测量从0.254mm/s~2540mm/s的速度，以及0.00254mm~254

通、高通和带通滤波功能，以消除超低频信号

DL/T2922021

应在管道系统上进行多点速度测量，确定最大振动速度点及方向，峰值速度评估判据见公式（B.1)： Vma≤Vallou .（R1

B.2稳态振动允许峰值速度

充许峰值速度计算公式如下

CCBxSel C,C,"C,K, C, = /1.0+m+mns m

CC.BSel C,C,"C,K,

B.3瞬态振动允许峰值速度

瞬态振动允许峰值速度计算公式如下

DL/T2922021

DL/T292=2021

图B.1管道特征跨距间补偿集中质量影响的修正

CC.B0.8Sal Vallow C.C, ac,K

B.4峰值速度取值方法

方法如下： a）应首选可直接测得振动速度一时间响应曲线的仪器，取该曲线上的最大零一峰值作为峰值速度。 b）如果仪器只能测得振动速度响应频谱曲线，并由频谱曲线得到管道速度的均方根值（有效值 RMS）时，峰值速度的取值方法如下： 1）具有明显主振动，其他谐波响应很小时，Vmax=/2VRMS 2）具有复杂谐波响应或随机振动响应时，Vmx=3vRMS

如果各修正系数均为保守值，则可得到对任意类型管道结构的振动安全性评估准则。根据此准 则，振动速度低于允许值的管道不必做进一步分析，振动速度高于允许值的管道不一定应力超标，但 需要进一步分析以确定其振动是否可接受。 对于绝大部分管道系统，使用以下各修正系数计算得到的稳态振动允许峰值速度是保守的：C,=0.15， K,=4.0，C.=1.414，C.=0.74，C.=1.0，S=48MPa（碳钢及低合金钢管道，奥氏体不锈钢管道为

DL/T 2922021

70C）瞬态振动元许峰值速度为： 0.15×0.74×13.4×48 Valow= =12.62(mm/s) 1.414×1.0×4.0 有针对性评估要求时，应进一步确定Ci、C3、C4、Cs修正系数以及应力指数C2K2，确立适用于该 管道系统的速度评估判据。

有针对性评估要求时，应进一步确定Ci、C3、C4、Cs修正系数以及应力指数C2K2，确立适用 道系统的速度评估判据。

DL/T2922021

附录C （资料性） 管道振动峰值速度评估

表C.1WZD2级管道系统的振动评估（碳钢及低合金钢，t≤370℃）

D2级管道系统的振动评估（奥氏体不锈钢，长

2级管道系统的振动评估（碳钢及低合金钢，

SZD2级管道系统的振动评估（奥氏体不锈钢，

道系统的振动评估（亚临界机组主蒸汽、高温再

表C.6WZD2级管道系统的振动评估（超临界机组主蒸汽、高温再热蒸汽管道）

氏体不锈钢管道（425℃）振动评估优秀等级

临界机组主蒸汽、高温再热蒸汽管道振动评估优

d）超临界机组主蒸汽、高温再热蒸汽管道振动评估优秀等级

0.15×0.74×13.4×48 Vallow =12.62(mm/s) 1.414×1.0×4.0

0.15x0.74×13.4×93.7

0.15×0.74×13.4× allow 1.414×1.0×4.0

0.15×0.74x13.4×93. =24.64(mm/s)

1.414×1.0×4.0

1.414×1.0x4.0

Vallow 1.414×1.0×4.0

DL/T2922021

S =C, ×K, × M

式中： C2、K2定义及取值见附录B; M 一系统设计说明中涉及的由振动产生的零一峰值动弯矩载荷最大值，或与其他载荷的组 合，N·m; Z 管道的截面模量，m。

稳态振动交变应力强度判据为：

应先按照公式（D.2）进行评估，不满足公式（D.2）时，可使用公式（D.3）评

管道瞬态振动应先按照公式（D.2）进行评估，不满足公式（D.2

(D.4) (D.5)

U一剩余利用率，系统设计准则中未考虑的瞬态事件对疲劳寿命消耗的利用率； U—累积利用率，系统设计准则中已经考虑的瞬态事件（不包括瞬态振动载荷）对疲劳寿命消 的利用率。 对于未预先进行瞬态分析且工况复杂的瞬态振动，可根据ASMEBPVC.I.1进行疲劳寿命分析

DL/T2922021

附录E （资料性） 管道的激励机制、响应和整改措施

管道振动的激励机制是在管内传输的流体或气体的压力脉动，或是由接触的或相邻的设备所传递 的机械振动。 控制阀振动、高流速引发的紊流、闪蒸或气穴等，都可能造成管道低频振动。可以通过改进阀门 控制系统减轻控制阀振动，其通过增加管道阻尼、改变管道路径或管道尺寸减紊流，采用截流孔或防 气穴阀门减少闪蒸或气穴。 泵或压缩机引起的压力脉动、气或蒸汽系统中由控制阀引起的振动、水系统中涡流流出管口引起 的振动等就是高频振动来源的例子。采用消声器、振动阻尼器、容器罐、降噪阀门或增加多级孔等都 是消减振源的例子。 压力扰动或脉动在流体中的传播方式与声音在空气中传播方式相同。如果脉动频率与管道的音频 相同或接近，压力脉动会增大，这种共振增加了管道振动的危害性。音频是声音在流体或气体中传播 速度的函数，与管道长度成反比。 通常激励机理是在流动不连续时产生涡旋脱落，涡旋脱落在一定的频率范围内造成压力脉动。如 果压力脉动频率与管道固有频率接近，就会发生共振并且振动将被放大。改善流动不连续性，如打开 分支管道，会降低涡旋脱落并改变脱落频率，由此避免共振的发生。如果依然无效，就需要改变管道 的固有频率。固有频率改变包括改变管道长度以提高或降低其固有频率，也可使用消声器、减振器、 抽吸稳定器装置（即容器罐）等。

气穴通常是引起管道振动的原因，同样也会产生噪声、压力波动、冲蚀破坏以及流量降低。当流 体压力低于其饱和蒸汽压力时，就会发生气穴，气穴通常发生在节流口板和调节阀处。当气穴遇到压 力高于其饱和压力时，气穴将会破裂即发生气穴溃灭，该情况在气穴移动到孔板或阀门下游时发生。 气穴溃灭会产生压力脉动并引起管道振动、表面侵蚀及加速腐蚀。 气穴噪声的大小取决于其严重程度，从爆裂声到像砂石流动声在管道中传播，严重气穴噪声会损 伤听力。当气穴在管道或部件表面溃灭时，会发生侵蚀和腐蚀，气穴会侵蚀管道的氧化膜，并加速腐 蚀。管道失效和泄漏促使人们研究监测和改进措施。 管道系统中引起压降导致气穴的部件有阀门、孔板、大小头、泵和弯管。降低气穴程度、减少气 穴区域管子的突变处、处理突变截面减少损伤、采用多级孔板降低流动能量、给流体脱落区补气增压 等可减少对管道的损坏。对于气穴引发的管道振动，最重要的措施是要减少或消除其产生来源。

E.3孔板处发生空蚀的工程实例

某压水堆电站化学及容积控制系统（CVCS）中，减压区有一个单级降压孔板，孔板孔径为6.35mm， 长为609.60mm，经过孔板的压降约是13.79MPa（从上游反应器冷却系统的压力15.51MPa，到下游 压力约为1.72MPa)，需要1.38MPa或更大的背压来防止在排放端发生的空蚀。 气穴会激励管道系统，振动水平足够高时会在接管焊接处造成泄漏。用相同的设计规范对焊接接 头进行了修复，但由于持续的气穴导致孔板持续侵蚀，焊接接头仍频繁失效。 工程评估表明，孔板处存在潜在的气穴和

DL/T292—2021

DL/T292—2021

冲蚀可能性。更换孔板后，空蚀和焊接接头失效问题才得以解决。

管道振动是最常遇到的响应，由管道结构模态激励起的振动与简单振动相似。虽然采的振动频 率可能伴有高达100Hz甚至更高，但是典型的占主导地位的振动频率低于20Hz。消除或减少激振源 是最有效的改进措施，梁的低频振动可通过增加支撑约束来降低。 最有效的抑制振动方法是在弯管、集中质量或不连续处增加约束。接管口、疏水管、旁路和工艺 性部件可以通过将部件（阀门、法兰盘等）与主管道连接固定降低振动。 抑制管道振动的支架和结构应该在振动载荷作用下长久有效。这种振动会导致非抗振设计的组件 和支撑产生过度磨损和疲劳，因此，安装的组件必须能耐受该振动，否则应该对这些组件进行定期检 查和更换。 高频管道振动位移振幅小，只有几毫米或更小，通常大部分管道系统都普遍存在高频振动。因 此，加支架对控制高频振动难以奏效。例如，支架大多不能抑制高频振动。 管道壳壁振动是典型的高频振动，比如，对于588mm的管道，壳壁振动模态最低振动频率是 190Hz。管道壳壁振动频率与壁厚成正比，与管道直径成反比。壳壁振动最有效的改进措施是消除振 源。如果振源不能有效消除，壳壁振动频率就必须避开共振区，即改变管道尺寸，如采用厚壁管道。 也可用环向加强增加管壁频率，或通过增加约束层阻尼来减小动力学响应及其应力。

E.5附加的测试和分析

振动根源的研究需要更详细的分析和/或测试，这些步骤可用来帮助确定振动发生的根源，或降低 确定振动应力方法的保守性。例如，当使用附录B的简化评估技术评估管道振动值超标时，使用更细 致的技术振动值可能不超标，该简化评估技术对大多数管道的评估有效，但是保守的假设得到的是简 化的标准，因此，对振动较大的管道需要进行详细的分析和测试以判断振动是否可接受。详细的测试 包括使用应变仪精确确定管道的峰值应力水平。应变仪结合相关测试和分析，可以降低其保守性。

DL/T2922021

铁路工程施工组织设计小支管振动加速度评估判据

对于从主管道或设 管子公称直径DN≤50mm），本 附录给出了评价其振动的加速 求D

悬臂型小分支管被具有较高加速度、较大刚性的管道激励时，具有较大的振动应力。该类小支管 简便的允许峰值加速度计算公式如下：

S.Z X109 C,K,m.L

aallow 允许峰值加速度，m/s2； C2、K2、Sel 定义、取值及单位见附录B； L 有效长度保守值，指从支管的连接点（角焊缝处）至重心的距离，m； Z 支管的抗弯截面模量，m； mT 等效质量，包括阀门、零配件、法兰、管道、管道内的介质及保温材料的质量，kg 长度Le和质量确定示意如图F.1所示。带集中质量m的小支管的等效质量m计算公式如下：

水利软件、计算a）悬管臂直管L：长度处有集中质量m

说明： m—长度为Lg的管道质量； 长度为Le管道的保温层质量； m2 一阀门、零配件、法兰等的集中质量；