考虑气流脉动的石油化工压缩机配管优化设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油与天然气化工第38卷第6期CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS5O9考虑气流脉动的石油化工压缩机配管优化设计黄幼玲张克猛文章张北赵秀梅。陈亚兵(1．西安交通大学2．塔里木油田分公司)摘要结合科研实践，指出了治理压缩机管道振动的有效途径，给出了管长、管径、容器位置和容积以及工质成分对压力不均匀度变化影响的计算与实验结果，表明了计算与试验结果的相当、一致性，并在此基础上介绍了适合于不同功率和压力要求的三种管道设计方法。关键词配管设计管道振动减振DOI：10．3969／j．issn．1007—342

2、6．2009．06．013石油化工应用的大型高压压缩机，自采用对动例如，2008年西安交通大学管道振动研究室，平衡结构以来，机器转速高、气量大、平衡性能好，满经过对某天然气处理站的某型号气举压缩机管道系足了生产日益发展的要求，但是停车事故常有发生。统的实地考察、分析计算，诊断出气流脉动存在以下造成停车事故的原因，很大一部分是由管道振动引问题：起的，而管道系统的振动，主要由管流脉动引起。(1)管线脉动大量超标。其中：1级排气管线目前我国配管设计许多仍停留在工艺设计阶16处脉动超标(允许值为1．05)；2级排气管线段，管系投入运行后，可能出现许多力学问题，

3、这样19处脉动超标(允许值为0．725)；的配管技术远落后于世界先进水平。(2)压缩机排气口的压力脉动超标。其中：1本文重点分析了影响配管振动的各种因素，并级排气口压力脉动为l1．04；2级排气口压力脉结合多年来深入企业解决压缩机管道振动课题的大动为10．24(允许值为7左右)。量实践体会，对改变传统的配管设计理念，加速我国超标的主要原因是排气口与缓冲器间的连接管的配管设计与世界标准接轨，提出了一些合理化建直径设计不合理。为此必需改变管段管径。但为确议。保当年的生产任务，企业采取不停产施工，故仅落实l影响管流脉动的主要因素了加固结构支承的治理，而暂且搁

4、置了管流脉动的整改。结果是振幅较原来虽有明显的消减，但激振管道系统的振动主要由管流脉动所引起。管流力的能量尚未得到减弱，管道振动的隐患至今并未脉动激发管道作机械振动，管道振动反过来又可能排除。更换很短的管段尚且如此，倘若措施牵涉到拖动机组一起振动_】]。在一定压缩机的诱发下，管改变容器或管道走向，则执行起来就更加困难。可流脉动的程度与管道元件、尺寸及其他配置情况有见高压管线的重新配置不但要影响生产，而且也加关。管道振动的程度，又与结构尺寸及支承情况相重了企业的经济负担。关。一旦管道完成配管，其管流脉动特性即完全确所以真正认识影响管流特性的各种因素，树立

5、定。施工完成后，要改变这一特性就非常困难，往往将工艺设计与动力特性分析相结合的配管设计理需要大动干戈。特别是当设备投入生产后，受设备念，对相关企业和设计部门都是非常必要的。的安装环境、生产任务等条件制约，使这种大动干戈的治理施工显得非常困难，以致在治理过程中往往1．1沿管长度压力不均匀度的变化对施工质量大打折扣，治理方案无法得到真正落实。图1为一最简单的管系装置示意图，图2是相学兔兔www.xuetutu.com510考虑气流脉动的石油化工压缩机配管优化设计应的压力不均匀度分布曲线。可以看出：压力不均比较两组曲线可见：两种情况下的实验曲线与匀度的实验值

6、与计算值沿管长度均在变化。计算曲线相当一致。缓冲器靠近压缩机的一组数据显示，压力不均匀度由气缸出FZI处的20，经过缓冲器后很快降至2～3，梯度很大；而缓冲器距压缩机较远的一组数据显示，由气缸出口至缓冲器处的压力不均匀度下降很小。由此说明，缓冲器可有效降低其后管道内的气流脉动。若安装距离压缩机缸头太远，就对管道的压力不均匀度消减效果不明显。在实际配管中，有些位居二楼的压缩机，其缓冲器却安装在远离缸头的、‘楼，这样往往会造成连接管的剧烈振动。1．3缓冲器容积大小对压力不均匀度的影响缓冲器位置要足够靠近气缸，除此，还必须要有足够的缓冲容积，否则仍得不到最佳

7、的效果。如某厂一台由日本进口的压缩机，二阶段出口缓冲器的1．2缓冲器的安装位置对压力不均匀度的影响容积仅为气缸冲程容积的6．2倍，起不到缓冲效果，图3为在不同位置安装球型缓冲器的简单管系管线振动强烈。西安交通大学管道振动研究室经过装置示意图，缓冲器的容积为气缸冲程容积的22．8认真分析计算，在原位置换上了容积为气缸冲程容倍。第一次实验的缓冲器位置距气缸1．19m，压力积48倍的缓冲器后，缓冲效果非常理想，管线振动不均匀度沿管线分布如图4所示，其中I为实验值，得到了良好的控制。Ⅱ为计算值；第二次实验的缓冲器位置距气缸11．3表l是在两种不同缓冲容积的缓冲

8、器进、出口m，压力不均匀度沿管线分布如图4所示，其中Ⅲ实测的压力不均匀度数值。为实验值，Ⅳ为计