攪拌反應釜振動分析及結構優化

李小虎

（上海森松壓力容器有限公司）

攪拌反應釜在塑料、醫藥、化工及廢水處理等行業都有著廣泛的應用［1~3］。 在工程應用中，攪拌反應釜除了考慮設備的結構強度、攪拌疲勞等常規性能要素之外，還需重點關注設備攪拌振動失效問題［4，5］。 容器本體與攪拌軸的共振、攪拌凸緣偏轉角的限制與攪拌疲勞問題都會導致攪拌失效的發生。 目前，有關攪拌反應釜內部流場和攪拌裝置的研究較多[［6~8］，大多局限于對筒體固有頻率的研究，包括理論公式計算、流固耦合分析等方法［9，10］。 郝淑英和張琪昌通過實驗測定與有限元分析對機座焊縫振動開裂進行了研究［11］，但缺少一套完整的攪拌容器在實際工程應用中校核體系。 為此，筆者結合工程項目，對攪拌裝置與容器共振問題、攪拌口密封面偏轉角要求及攪拌疲勞等方面進行綜合分析，為工程設計提供一套完備的校核方法。

1 分析模型的設定

某凝聚釜為支腿式支撐， 上封頭中心管口有攪拌裝置，通過法蘭面對接，內有攪拌檔板，攪拌軸上共有3 組槳葉。 攪拌釜中攪拌裝置相關參數如下：

攪拌器轉速 139r/min

攪拌支撐偏轉角 ±0.050 0°之間

攪拌擋板切向力 2 000N/m2

因作用在攪拌器頂封頭攪拌口上的動載是交變的， 攪拌器的轉速也可能會與設備本身的自振頻率重合發生共振， 故本反應釜的分析采用諧響應分析。 首先對反應釜進行模態分析，得到反應釜的頻域，然后在攪拌口上施加動載荷，進行諧響應分析，得出在其自振頻域內可能發生共振的頻率；……