往复压缩机故障诊断与控制

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1、万方数据第17卷增刊振动工程学报V01．17No．s2004年8月JournalofVibrationEngineeringAug．2004往复压缩机故障诊断与控制王银亮1祖丙诃1周英1薛长泉2吴风霞1(1大庆油田天然气分公司规划设计研究所大庆，168459)(2大庆油田天然气分公司油气加工四大队大庆，163256)摘要往复压缩机是轻烃回收装置中的关键设备，往复压缩机出口管网剧烈振动是往复压缩机故障之一，针对大庆油田天然气分公司北压站、南压站和中七站的16台2D12往复压缩机存在的出口管网剧烈振动问题，对该型压缩机

2、进行了故障诊断，通过进行现场数据采集和计算分析，找出了其振动故障的原因和机理，采取了有效的防振方案，解决了该型机出口管网剧烈振动的问题，保障了各装置的安全平稳运行，使企业效益最大化。关键词：轻烃回收；压缩机组；管网振动；故障诊断；振动控制中图分类号：TP45大庆油田天然气分公司轻烃回收装置中共有北一通生产的2D12往复压缩机26台，其中北压浅冷站四台、南压浅冷站七台、中七浅冷站五台、萨南浅冷站五台、萨中浅冷站五台。这些压缩机大部分都存在出口管网剧烈振动问题，而往复式压缩机出口管网处于长时间剧烈振动情况下，会使管线出

3、现裂纹，造成介质泄漏，因为管内输送的是天然气，必然引起燃烧爆炸，造成重大设备损坏和人身伤亡事故。因此往复压缩机出口管网剧烈振动，是存在于生产运行中的重大事故隐患。北压站曾发生3次出口管线与汇管连接处振裂问题，中七站曾发生2次压缩机出口管线的放空接管焊口振裂问题，南压、中七和萨南站还因出口管线共振，导致压缩机振动严重，发生了7次压缩机基础振裂问题，严重影响装置的安全生产。为确保生产装置的安全平稳运行，消除重大事故隐患，研究往复压缩机出口管网的振动原因、机理，应用防振理论和技术，采取有效解决问题的技术和方法，对振动进行

4、控制。本项目有关技术方法应用后，可成功地控制中七、南压及北压等16台2D12往复压缩机出口管网的剧烈振动，从而避免压缩机管线及基础因剧烈振动产生的疲劳断裂和损坏，消除事故隐患，确保轻烃回收装置的安全运行，避免因压缩机组管系严重振动频繁出现故障而引起的装置停运、修复等重大经济损失，同时本项目实施后，可降低由于强烈振动产生的噪声，从而改善工人的操作环境。因此，该项目的研究和实施具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。收稿日期：2004—04—201振动机理分析1．1项目实施执行的振动标准通过应用减振技术和减振工程现场实

5、施，消除原往复压缩机出口管网的剧烈振动，根据美国、俄国和英国的管道振动许用幅值标准(因国内无可用标准)，将管网的实际振动幅值降到300gm许用幅值以下。1．2振动数据实测和分析通过对天然气分公司中七站、南压站及北压站的16台2D12往复压缩机出口管网(包括出口总汇管及水泥支架部分)的123个测点进行现场运行状态下的振动数据采集和频谱分析，经实测分析得到了该型往复压缩机出口管网各部位的最大振幅值和振动信号中的主要成分。实测情况显示，多数压缩机的气缸本体处的振幅位移值基本不超标，振幅超标的测点大多分布在压缩机一级缓冲罐

6、出口至一级级间冷却器的管段，二级缓冲罐出口至汇管管段和二级放空管段。1．3管网力学建模和数值分析根据天然气分公司中七、南压、北箧三个站的16台往复压缩机现场出口管网的实际走向、支撑条件、结构几何尺寸、管径、管内介质压力、材料特性等物万方数据370振动工程学报第17卷理条件，分别建立适用于各个站的往复压缩机出口管网进行模态分析的力学模型。然后，在计算机上用振动动力有限元法，采用宽频带大范围扫描多点激振响应谱模态分析技术，模拟计算出往复压缩机管网的固有频率，管网内气柱的固有频率，分析管网的固有频率与气柱的固有频率及机组

7、压力脉动频率的重合程度是否在危险范围内。1．4根据声学及力学理论对2D12压缩机机组及管系计算1．4．12D12往复压缩机工艺技术数据压缩机型号：2D12—70／0．1-13；处理量：24572kg／h；介质：天然气；分子量M一22．137(15。C)；气体密度：1．02117kg／m3；吸入压力：0．1MPa；排出压力：1．3MPa；一级缸径：700mm；二级缸径：380mm；活塞行程：240mm；压缩机转速：496r／min；出口管径：219mm。1．4．2计算压缩机脉动频率，^一攀一16．5Hzo1—60一‘

8、6一段出口的危险管段长度：z1一(o．8～1．x(了1×掣)一6．05～912)6059．08mzl一(o·8～1·x‘百×等)一·～·实测谱分析管系的主振频率：16．5Hz5实际一段出口管长约8m，正处于危险管段之内，必须采取措施。1．4．3弹性管段的动力方程[M]{艿(f)}+[c]{d(f)}+[K]{d(f))={F(f)}r0式中EM]一∑[M]‘