文摘丨螺旋翅片、不要祼塔矗立…准确认识高塔的各种减振措施

风诱导高耸设备振动控制措施，依据减振机理不同可分为三类：

a）增加壁厚或采用拉索等，增强结构自身的抗风性能；

b）采用扰流装置或合理布置塔体附件，破坏卡曼涡街的形成或改变卡曼旋涡脱落方式；

c）在适当的位置安装振动控制系统，通过质量阻尼器的阻尼作用，可以有效减轻风诱导振动。

通过增加塔体壁厚或采用拉索控制等措施，可以提高结构自身的抗风性能，具体措施为：

（1）增大塔径，降低塔高，可以增大塔器的固有频率；增加塔器的壁厚或采用密度小、弹性模量大的结构材料也可增大塔的自振周期。但这些措施必须是在工艺条件许可的情况下才能进行，而且对于某些塔器减振效果并不明显，还会极大的增加塔器的制造成本。

（2）采用拉索或缆绳控制，交叉支撑等方式来使塔器固定，以减弱塔器的振动，沈阳某乙烯塔已采用此方法减振。这种方法缺点是现场必须有足够的拉索空间，此法往往受场地空间的限制而难以实现。

采用扰流装置或合理布置塔体附件，破坏卡曼涡街的形成或改变卡曼旋涡脱落方式，可以在一定程度上起到防振、减振的效果，具体措施为：

（1）采用扰流装置。扰流装置形式多种多样，可以沿塔体周围焊接轴向或螺旋形翅片、挡板、隔离板、引导板等。这些装置均可在一定程度上防止和破坏卡曼涡街的形成。

轴向翅片的长度为塔器直径的0.75~0.9倍，翅片宽度为塔器直径的0.09倍。同一圆周上的翅片数为4，相互之间的夹角为90º。这种装置只适用于单一方向的流动，顺风向阻力系数会增大很多，根据翅片条数的不同可达1.1~2.5。

螺旋式翅片是使用较多的另一种绕流装置，API 560中亦推荐此法作为抑制风诱导振动方法的一种。优化布置方式为：螺距为5倍直径，翅片宽度为塔器直径的0.1倍，相互之间错开180º。但其缺点是装置安装困难，且顺风向阻力系数也会增大很多，可达到1.3~1.4。

（2）合理布置塔器的梯子、平台、管线和其他附件，有利于在一定程度上消除或破坏卡门涡街的形成，这也是一种减缓风诱导振动的措施，但依赖于操作人员的工程经验，并无很好的理论依据及实施方法。

在结构上适当的位置安装振动控制系统无疑是一种抑制结构振动，提升结构安全和使用性能的有效手段。

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)是最常用的一种被动控制系统，在生产实践中得到了广泛应用。它是在结构物项部或上部某位置上加上惯性质量，并配以弹簧和阻尼器与主系统相连。调谐质量阻尼器的振动频率接近被控主系统的固有频率，控制策略为应用子系统与主系统控制振型共振达到动力吸振的目的，应用阻尼结构不断消耗振动的能量来降低主系统的动力响应。

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