关于往复式压缩机振动消减措施的探讨

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1、关于往复式压缩机振动消减措施的探讨:提出了减小往复压缩机管道振动的结构方案及其相关理论，对消减气流脉动具有重要意义。　　关键词:往复压缩机脉动振动研究　　　　一、前言　　往复压缩机在化工生产、油气田的采油、采气及增压输送等方面发挥着越来越重要的作用。压缩机由于吸、排气的间歇性动作，其气流的参数将随位置和时间的变化而变化，当脉动的气流沿管道输送时，遇到弯头、异径管、盲板、控制阀等元件时，将产生激振力。压缩机管线的振动会使管路和附属设备连接处松动，加速振动管道的疲劳破坏。由于结构与工况的原因，压缩机管线的压力脉动始终存在。在允许范围内存在某种程度的振动是正常的

2、，但该避免管道发生剧烈振动，否则可能导致管道破坏。本文提出了几种减小往复压缩机管道气流压力脉动引起的管道振动的结构方案及其相关的分析设计理论，对消减气流的脉动具有非常重要意义。　　二、产生振动的原因分析　　管道及其支架和与之相连接的各种设备或装置构成了一个复杂的机械结构系统，该系统产生振动是由多种原因引起的:　　(1)由于压缩机运动机构的动力平衡性差或基础设计不当，引起机组振动，从而使与之连接的管道发生振动;　　(2)由于管内气流脉动引起的管道受迫振动;　　(3)管道结构与内部气流构成的系统具有一系列固有振动频率，当压缩机激发频率与结构的某阶固有频率相近时

3、，系统振动叠加，产生该阶频率的共振，使管道产生较大的位移和应力，这常常是导致管道发生疲劳破坏的主要原因，已引起现场的高度重视。气流脉动是引起管道振动的最主要原因。管道输气需通过压缩机或泵加压作为动力，这种加压方式是间歇性的。由于间歇加压，管道内的压力在平均值的上、下脉动，即产生所谓的压力脉动。管道内气流处于脉动状态，脉动状态的气流遇到弯管、异径管、控制阀等元件，产生一定的随时间而变化的激振力，从而使管道和附属设备产生振动。　　三、气流压力脉动的消减措施　　气流脉动的消减关键在于配套管线的设计，在配套管线的设计阶段，除了满足工艺要求外，还要进行管系配置的系统

4、计算，从而对管系做出最优化选择，例如容积体积、管径、管长、支撑位置、支撑长度等的优化选择。此外，还要进行气流脉动响应计算，找出气流脉动不均匀度沿管线的分布规律，必须使其在允许范围之内。　　1、增加孔板　　增加孔板是很有效的减振措施。当压缩机组结构设计不允许缓冲器紧靠气缸、缓冲效果不理想时，特别是气缸与缓冲器间连接管为共振管长时，通过在缓冲器法兰处安装恰当尺寸的孔板可以把管道内的气流由驻波变为行波，从而降低气流压力的不均匀度，以增强缓冲效果，达到减振的目的。气流通过孔板后，其流速大小和方向都会发生变化，系统能量也会损失，气流压力的变化对天然气压缩机在油田的注

5、气、采油、增压外输等方面会产生较大的影响，增加孔板虽然降低了气流压力脉动，但同时也减小了输送压力，这是一个矛盾的统一体。在考虑减小气流压力脉动的同时，也要考虑在生产工艺上满足要求，不要顾此失彼，得不偿失。因此，在增加孔板减小气流压力脉动的同时，一定要仔细分析气流通过孔板时的压力降。气流经过孔板后的压力降公式，由流体力学中有外功加入的柏努利方程　　式中Z1,Z2—截面1与截面2的中心至基准　　水平的垂直距离，m　　Pl,P2—流体分别在截面1和截面2处的压强，Pa　　U1,u2—流体分别在截面1和截面2出口的流量，m3/S　　∑hf—流体的能量损失，J　　p

6、a工况下，B机在11.0Mpa工况下管系振动明显，存在严重安全隐患。　　改造后合成气压缩机运行负荷100%，已非常平稳，满足生产、安全要求。　　六、结论　　气流压力脉动是引起天然气压缩机管道振动的主要原因，因此在配管设计中应采取消减气流压力脉动的措施，如在靠近气缸口附近安装缓冲器，在缓冲器法兰处安装恰当尺寸的孔板;管道设计中管道应尽量平直，尽可能减少弯头，避免急弯和空间三度转弯，要进行管系气柱固有频率和结构固有频率及结构振动响应方面的计算，避免发生气柱共振和机械共振，通过合理的计算采取合理的措施消减气流脉动。　　此减振理论已通过实践验证，值得受此现象困扰的

7、企业同行借鉴。　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文