塔器横风振动的机理、危害、控制

露天安装的塔器或烟囱在风载作用下的振动有两种情况：一、顺风向的振动，即结构在风力的作用下，沿风向来回摆动；二、另一种是诱导振动，也称横风向振动，即结构沿与风向垂直的方向振动。塔实际的振动为顺风向、横风向振动的叠加，轨迹类似椭圆（若干个不规则的环形）。

顺风向的振动是常规设计的主要内容。顺风向的风力分为平均风和脉动风。平均风亦称稳定风，对于结构相当于静力作用。脉动风亦称阵风脉动，它对结构的作用是动力的，将使结构产生振动，常称结构风振。

而对于横风向上的振动，NB/T47041的7.6.2.规定，只有在高径比H/D>15，且高度H>30m时才考虑。

横风振动形成的机理、危害

横风诱导振动的机理为：风场流经塔器时，图中的E、F处存在着一个旋涡交替生成和脱落的过程，也就是卡门涡街，会形成一个“E→F、F→E”周期性变化的推力，使得塔器出现垂直风向的来回摆动，即横风振动。

NB/T47041采用的速度判别准则，标准规定：若设计风速（取塔器顶部的风速）大于一阶（二阶）振动的临界风速（按标准式37计算），即发生共振，需要计算其振幅（标准式39），如果振幅过大，应采取适当的控制措施。挠度过大或振幅过大都会使塔出现超标的弯曲变形，影响塔器的正常操作。至于挠度和振幅的区别，挠度一般指由静载产生，振幅由振动产生。

高耸塔的固频率相对较高，如果出现横风共振，塔体横截面相对的两侧会出现交变的拉伸和弯曲应力，容易出塔体出现裂纹（或原有细微缺陷扩展），造成疲劳破坏。

所以，在进行塔器振动分析时，应从强度、振幅、疲劳三个方面把握。强度就是将共振时的横风弯矩与同时作用的顺风弯矩叠加，求出组合弯矩进行强度校核。

减振的主要原则为：增加固有频率，加大结构阻尼，破坏卡门涡街的形成。具体措施如：1、增加壁厚，改变自振周期；2、加大裙座底部的直径；3、改变设备材料；4、控制高径比；5、增加竖向上的支撑；6、塔外围设置结构框架，可作为塔器支撑或破坏卡门涡街；7、外壁安装扰流片；8、不要长时间裸塔矗立，应尽快安装梯子平台、保温、塔盘、外管线等，以利于消除诱导振动；9、设置阻尼器。

SW6的塔器计算书中有几个术语和塔器标准不完全一样，比如那个“操作工况下塔顶振幅”、“检修工况下的塔顶振幅”。所以将塔器标准释义例3用SW6跑了一篇，SW6与标准释义的计算结果对比如下：

从中可以发现“操作工况下塔顶振幅”、“检修工况下的塔顶振幅”，应该是分别对应第一、二横风向振型塔顶振幅。

[1] 元少昀, 段瑞. 塔器、烟囱等高耸结构风诱导共振的判定准则及振动分析的相关问题. 石油化工设备技术, 2010, 31(1).

[2] 元少昀. 塔器、烟囱等高耸结构诱导振动的振因、振害分析及减振对策. 石油化工设备技术, 2009, 30(6).