在热传导过程中，不连贯的能源输入在流程设备的管道中会形成压力脉动。当出现这种压力脉动时，输气管道结构所决定的机械性谐振频率与声学频率相互叠加，使流程设备出现很高的振动。通过检测分析可以选择合适的措施避免或者降低振动。

充满气体介质的管道振动通常从管道外部就可以看到或者听见。但一般情况下只有在噪声频率与机械性的结构振动频率一致、相互叠加时，才可能对流程设备造成损害。基于声学频率的振动原因已经为人们所熟悉。但仍未解决的问题是，为什么气体经换热器之后会激发出更强的压力脉动。现在，可以把这一原因归结为热-声学的不稳定。在换热器局部加热时总会出现压力波动。在封闭的管道系统中压力波的反射，例如压力调节阀处的压力波反射，可以激发出一个声学频率。为了避免这种现象所带来的不利影响，可以采用管道支撑或者脉动衰减板等辅助装置。

在输气管道中，声波一般都在安装有其他零部件的位置处或者在横截面积发生变化的位置处反射回来。发射出去的和反射回来的声波会形成非常不利的重合、叠加。而与声波有关的压力和流量波动会在管道弯管和横截面积发生变化处激起交变载荷，并以振动的方式作用于管道结构。由此而产生的压力变化和速度波动曲线与据反射点的管道长度以及声学条件有关。

管道振动的原因

Kötter Consulting工程公司在某气体调压站进行了针对管道激振的机械检测。检测结果表明，管道振动与压力脉动有着密切的关联。检测到的大多数振动频率为18Hz。在其他不同部位同时检测到的波动恰好都是反相的。这些与声学频率叠加起来的压力波动和流量波动导致了管道弯管和横截面积变化处产生交变载荷，并作为激发起来的振动作用到管道结构件上。在其他设备工作参数、条件不变的情况下，随着气体换热器进料口温度的提高，压力波动和管道振动都增大了很多。此外，检测结果还表明，在压力检测点范围内的管道横截面的机械性固有频率与振动频率非常接近，为19Hz。因此，由声学谐振激发的18Hz频率的管道振动就更加强烈了。

换热器引起的激振

在能源技术领域中，内燃机不同的燃烧方式会以不同的方式通过声学现象激发出交变载荷。这样的燃烧振动也会出现在换热过程和系统声学中。作为这种热-声学不稳定性的评判标准是不稳定的热量变化和声学的压力波动间的耦合。它们之间的相互关系可以用瑞利积分或者瑞利指数R来描述。其中，热量变化q′与声学速度变化v成比例，带有滞后的相位差。根据瑞利指数的正负号，会导致气体柱振动的激增或者衰减和与之有关声学频率的激增或衰减。

气体调压站实践也验证了这一理论，在有可能出现激增的位置都存在着热-声学的不稳定，与换热器的实际安装位置相吻合。在试验的设备中，也得到了几何学的相互印证。

降低振动可以采取的措施

原则上有多种方式可以降低或者避免出现热-声学不稳定的现象。在新设备设计时，可以根据脉动研究的结果和现在掌握的自激激振的有关知识，有目的、有针对性地确定换热器的安装位置。另一种方案是在气体流动管道中设置衰减装置。

建议在现已投入生产使用的设备中，凡是一年中常常有流量变化和压力变化的设备中，应进行热-声学频率的检测，确定可能出现热-声学不稳定的部位。若在脉动分析检测中测得了可能出现自激振动的信号时，应在已试验的工作点采集声学频率数据和管道结构动力学数据。基于得到的数据可以采取机械结构方面的改进措施，例如增加管道的辅助支撑、或者采取声学措施，例如采用脉动衰减板等。