淺析往復式壓縮機振動和噪音的影響因素及其改善措施

(中石化華北分公司第一采氣廠，河南 鄭州 450006)

隨著經濟的高速發(fā)展，科學技術不斷進步，一些中央空調機組、家用電器、空氣壓縮機的使用，大大改善了人們的生活條件、工作條件和實驗條件，反過來促進了生產力的向前推進。同時，也給環(huán)境帶來了負面影響，產生噪音污染。空調機組、冰箱、空氣壓縮機等設備中常常用到往復式壓縮機，往復式壓縮機工作過程中就會產生振動和噪音，一旦這種噪音或振動超出標準范圍，就會給我們的工作、生活帶來不利影響。因此，有必要對往復式壓縮機振動和噪音的影響因素進行分析，尋找科學的解決方法，給人們提供一個更為舒適的工作、學習、生活的良好環(huán)境。

1 往復式壓縮機的工作原理

往復式壓縮機在外動力的帶動下，通過曲軸將連桿帶動起來，連桿再帶動活塞，促使活塞在氣缸內做往復式運動。活塞做上下運動時，造成氣缸內體積的變化，由于氣缸除進氣、排氣口相邊外，處于密封狀態(tài)，活塞向下運動時，氣缸體積增大，在大氣壓的作用下，排氣口關閉，進氣口打開，空氣進入氣缸。當活塞向上運動時，氣缸體積減小，進氣口被迫處于關閉狀態(tài)，排氣口打開，此時完成空氣的壓縮。活塞上下運動一次，完成一次沖程。

2 往復式壓縮機振動和噪音的危害

往復式壓縮機由于管道的劇烈振動，常常造成管道的破裂，氣閥的破壞，大大減少往復式壓縮機及相關設施和零部件的使用壽命。當振動的聲音超出噪音的合格標準后，還會對周圍環(huán)境造成噪音污染，給人們的生活增加諸多不便。當往復式壓縮機被用于石化天然氣生產裝置中時，超標準的振動極易引起易燃易爆的天然氣的泄露，天然氣遇火即爆，非常危險。

3 往復式壓縮機振動和噪音產生的影響因素

3.1 往復式壓縮機振動產生的影響因素

3.3.1 壓縮機運轉產生的振動。往復式壓縮機運轉時，內部部件之間產生的摩擦、沖擊容易引起壓縮機的振動。另外，由于壓縮機安裝時，地面不平，固定不牢，以及機組本身的動平衡性能差、安裝不對中、基礎及支承設計不當均會引起機組振動，帶動管系振動。

3.3.2 壓縮機運轉中氣體沖擊管系產生振動。壓縮機運轉時，空氣的進入和排出具有往復的特性，一個沖程結束后，空氣進出管道中的空氣在壓縮機活塞上下運動的帶動下，空氣進入和排出均在外力的作用下完成，空氣對管壁和彎曲處均產生沖擊，當壓縮機連續(xù)工作時，無數個沖程連接在一起，使得空氣的進入和排出均有較大的沖擊力，這種沖擊力連續(xù)作用于閥門、管壁、彎曲的管道等，就會引起管系的振動并發(fā)生聲響。

3.3.3 往復式壓縮機運轉引起管系共振。在工程上常把0.8～1.2f的頻率范圍作為共振區(qū)。共振的破壞性眾所周知，在這里不再贅述。往復式壓縮機運轉時，管道內的氣體具有一定的頻率，管道本身具有一定的機械頻率，活塞上下運動具有特定的頻率。當任意兩者頻率共存于共性區(qū)時，就會引發(fā)共振。長時間的周期性的共振會對管道產生較大的壓力，引起管道變形，裂痕或發(fā)生斷裂，造成管系故障。

3.2 往復式壓縮機噪音產生的影響因素

往復式壓縮機噪音來源于電機的運轉噪聲、閥門的開關噪聲、設備自身振動噪聲、管系振動、共振時產生的噪聲等。這些噪聲混雜在一起，超出噪音標準，就會形成噪音污染，給周圍的人員造成影響。

4 往復式壓縮機振動和噪音的改善措施

4.1 管系振動的改善措施

進行管系的機械固有頻率計算，使機械固有頻率與活塞激發(fā)頻率錯開，并與氣柱固有頻率錯開;在滿足管道柔性分析的前提下，應盡量減少轉彎，減少在彎頭處產生激振力發(fā)生振動;支架應采取防振管架，而不能只為承重或者推架;支架的間距應滿足最小頻率的要求;管道應盡量沿地面敷設，管道過高則支架難以生根，同時支架的剛度很難保證;為防止機組的轉動不平衡力引起管系振動，進出口緩沖罐要有牢固的支承;在閥門等質量集中處應加設支架，因為質量集中處振動頻率低。

4.2 共振的改善措施

適當加強對閥門的支承布控，加強管道支承。還有，為了控制共振的產生，通常只要求避開氣柱固有頻率一階、二階或更高一些階次的共振，就可以作到將脈動控制在允許范圍內，防止共振的產生。

4.3 壓縮機自身振動的改善措施

壓縮機安裝時，要將地面放線處理平整。安裝時，將壓縮機或裝有壓縮機資裝備的設備的重心線與中心線重合，需要固定的地方加固扣緊螺絲。另外，還需要在振動較大的部件加足防振墊片，以減輕壓縮機自身的振動。在需要潤滑的部位，加足潤滑油(如電機軸承)以減少摩擦振動。

4.4 降低噪音的措施

在往復式壓縮機中，不平衡力的大小對振動和噪音水平影響是比較明顯的，特別是低頻部分。在同樣排量和其它結構一致的情況下，選擇較小半徑的活塞搭配較大的曲軸偏心量，能有利于降低不平衡力。同時，由于較小直徑的活塞剛度更高，有利于延長機械壽命，并且減小了機加工量，因此是比較好的選擇。另外，在往復式壓縮機中應用消聲器、隔振器[5]等降噪設備同樣可以降低噪音。

5 結語

往復式壓縮機的應用范圍很廣，在應用過程中，容易產生管系振動，氣柱振動和壓縮機自身的機械振動以及噪音，給用戶帶來不利影響。因此，需要有針對性的進行技術改進，達到降振減噪的目的。

[1]謝振紅，吳東旭.往復式壓縮機出口管線振動分析及防振設計[J].當代化工，2006，35(04).

[2]赫沐羽.往復式壓縮機管系振動與控制措施[J].油氣田地面工程，2003，22(09).

[3]朱新社.往復式壓縮機管系振動及其治理[J].石油化工設備技術，2006，(06).

[4]駱江鋒.降低往復式壓縮機振動與噪聲的設計[J].食品與機械，2006，22(06).

[5]中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會噪聲與振動控制委員會.我國噪聲與振動控制行業(yè)2009年發(fā)展綜述[J].中國環(huán)保產業(yè)，2010，(11).