往复式压缩机管道振动原因与减振措施

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1、可靠性与故障分析切中闽铁隆L程2007·06文章编号:1671一0711(2007)06一0040一04赵伟红(胜利油田物探公司，山东东营25700())摘要:分析了往复式压缩机管道振动的原因，介绍了管道振动分析中使用的控制标准，提出了消减管道振动的具体措施。关键词:往复式压缩机;振动;激振力;管系结构;减振中图分类号:TH45文献标识码:B往复式压缩机是炼油和化工装置中的重要设量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。其中质量矩阵在管备。其出口管道的振动对安全生产是一个很大的威子尺寸和管线形状确定以后，一般不可能有明显的胁。它会引起:(1)管道的

2、疲劳损伤，尤其可能改变。因此，管系抗振设计的着眼点在于提高管系使小口径管道损坏;(2)管道保温材料的破损;结构的刚度(即弹簧系数)和(或)增加管系结构(3)测量仪表及导管的损坏和控制系统误动作;的阻尼。(4)管道摆动或振动以及噪声对人的影响等。强烈二、振源分析的管道振动使得管路附件的连接部位发生松动和破1.气流脉动引起的管道振动裂，轻则造成泄漏，重则引起爆炸。因此，管道设往复式压缩机工作特点是吸、排气流呈间歇性计时必须充分重视管道振动的消除和控制。对出现和周期性。因此会激发进、出口管道内的流体呈脉强烈振动的管道，需要分析原因，采取减振

3、措施。动状态，使管内流体参一、管道振动分析数随位置及时间作周期管道结构的运动微分方程可以表示为性变化，这种现象称为【M〕{芜(，)卜!C]{无(t)}+[K]{x(，)}={F(t)}气流脉动。管道内气流压力随时间变化的情况式中:【M]、!C扛!K]—分别为管系的质量矩如图1所示。阵、阻尼矩阵和刚度矩阵;气流脉动的大小用{芜(t)}、{无(t)}、{x(t)}—分别为管系压力不均匀度来表示图1压力脉动图卜鱼三望塑胜xlo%结构质点的加速度、速度和位移;Pm{F(t)}—管系结构所承受的激振力。式中:占一一气体压力不均匀度，%;从管道结

4、构的运动微分方程可知，消除和控制p。在一个循环中不均匀压力的最大值振动的对策不外乎消减管系的激振力和改善管系的MPa;振动特性两个方面。消减激振力，即消减振源，这p二在一个循环中不均匀压力的最小值，是减振的首要任务。然而，振源不可能根绝。因MPa;此，需要采取措施尽量减轻振动，使其控制在允许pm-在一个循环中平均压力，MPa;范围之内，这就要研究改变管系的结构特性。从方Pmax+P而。Pm=程中可以看出表征管系结构的特征是管系结构的质2⑥阁0浏凤回巳码圃了医圃喝口圃医医民0圃⑥切中闽款修‘程2007·06可靠性与故障分析显然，管道的气

5、流压力不均匀度占值越大，振表1大型对置式压缩机压力不均匀度的许用值动频率越高，则振动能量越大，对管道带来破坏的PMPa0.5一10}10一20}20一50可能性也越大。当脉动气流通过管道弯头、异径占%2~6}2一5}2~4管、分支管、阀门、盲板等元件时，较大的压力不均匀度将成为引起管道振动的强大激振力，管系便公式计算产生一定的机械振动响应。占二126.77/(。df)’%2.共振往复式压缩机管路内输送的气体可视为静止式中:占一一压力不均匀度;的，称为气柱。气柱可以压缩和膨胀，是一个弹性p—管内平均绝对压力，MPa;体。气柱又有一定的质

6、量，故其本身是一个振动系d—管道内径，mm;统。气柱本身具有的频率称为气柱固有频率。管道.产一脉动频率，Hz。及其组件构成一个系统，该系统结构本身具有的频(3)尼米兹建议用以下的经验公式计算占率称为管系机械固有频率。机组活塞的往复运动频卜24.5/访一一刃二%率称为激发频率，激发频率的计算公式为:几=mn/60Hz式中:d—管道内径，mm;式中:二激发的谐量分析阶数。对单缸单作用p一管内平均绝对压力，MPa;压缩机，m=1，2，3，⋯，其中m=l为主谐波;对产一一脉动频率，Hz。单缸双作用压缩机，m=2，4，6，⋯，其中m=2为压缩机

7、与缓冲器之间的管道压力不均匀度的许主谐波;用值在5%一7%以下是合适的。也可用下式计算其n—压缩机主轴转速，洲nlin。许用值在工程上常把0.8一1.zfex的频率范围作为激发占=SV(二一1)/。%频率共振区。当气柱固有频率落在激发频率的共振式中:。—汽缸的压缩比。区内时，产生较大压力脉动，发生气柱共振。管系(4)威尔逊(美国)提出压力不均匀度的许机械固有频率落在激发频率的共振区时，发生结构用值见图2。共振。因此配管设计必须避免发生气柱及结构的共占%振，即需调整气柱固有频率和管系机械固有频率。3.机组振动引起的管道振动机组本身的动平

8、衡性能差、安装不对中、基础及支承设计不当均会引起机组振动。此振动传递给与它连接的管道，带动管系振动。平均绝对压力4.外力引起的管道振动0.0989.8980MPa外力引起的管道振动，如强大的风力横吹管道图2压力不均匀度的