基于中、大型往復壓縮機系統中的管道振動與消除研究

趙剛(內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮上灣神華煤制油分公司 017209)

往復壓縮機慣常的振動，關系著偏多的要素。例如：零配件沒能慎重加工，接續的安裝不佳；沒能平衡固有的慣性力，慣性銜接的力矩偏大；驅動配件銜接的主軸，偏離了機械固有的中心線；安設好的軸系不合規，造成體系架構下的共振。在這之中，管道這一區段的振動，是系統振動慣常的中心要素。若要消除這一慣常見到的振動形式，就應明晰管道振動的本源成因，預設最優的消除辦法。

一、概要的振動特性

往復壓縮機慣用的裝置架構內，氣體管道帶有振動的總傾向。這一特性，應被用戶注重。通常而言，在制備以前，要經由慎重運算，以便保障慣常的運行穩定。然而，要把振幅限縮在預設的范疇內，是帶有困難的。管道產生偏大的振動，涵蓋了如下的本源成因：預設的管路緊貼這一壓縮機；管道存留著帶有間歇特性的氣流沖擊；壓縮機慣常的振動，牽扯著這一管路振動。

第一，管道存留著的氣體，帶有壓力波銜接的反射端。在這一端口，形成特有的駐波，也即氣柱共振。第二，壓力波動特有的交變作用，在管路固有的彎道架構內。在這一方位，產生預設的交變力量。彎道固有的轉角越大，如上的作用越大。這樣一來，管路遇到特有的沖擊力。若安設了垂直管路，則并不帶有這一作用力。第三，交變作用預設的頻率，與管段預設的自振頻率，帶有一致的傾向。共振許可的范疇，未能超出1.2這一頻率。為此，體系帶有偏大振幅。

圖為壓縮機銜接的附屬設備規格

二、反射得來的壓力波

可以選取特有規格的音叉，經由模擬得來壓力波特有的反射。這樣得來的聲波，是偏小態勢下的壓力波。聲波及關涉的壓力波，都被劃歸成縱波。如上的波形，帶有疏密相間這一傾向，朝向前側去遞推。若遇到區段內的剛性壁面，或范疇偏大的空間，就形成這一區段的反射。

例如：選取合規的玻璃管，它們分別帶有開放及閉合的特性。用音叉在管路既有的一側，予以敲擊，就能聽到明晰的共振聲音。事實上，開放及閉合的管路以內，都帶有反射特性。然而，半開半閉架構下的玻璃管，接納了半波反射；反射得來的波形，與入射得來的波形，差了半個特有的波位，疊合了帶有疏密特性的波形。完全閉合著的玻璃管，接納了全波反射，差了一個圓周這樣的相位。因此，疊合了密集態勢下的波形，就聽到明晰的振動聲響。

若銜接的端部，安設了帶有開孔的遮擋，則縱波遇到這一區段內的擋板，就產生特有的半波反射。然而，銜接著的開孔架構內，產生特有的全波反射，或形成慣常見到的駐波。這樣一來，區段以內也產出振動，但是，振動吸納的能量，就會被限縮。

三、預設的減振思路

1.添加特有規格的孔板

壓縮機預設的體系架構內，氣體帶有流動的總傾向。通常來看，設定好的孔板直徑，等同于一半既有的管道內徑。管道固有的面積，是孔面積這一范疇的四倍。這就表征著：四分之一的預設面積，會吸納全波反射；三分之四的預設面積，會吸納半波反射。這樣一來，原初的作用力，就被限縮了三分之四。若添加制備好的孔板，來限縮慣常見到的振幅，雖不能消除掉原有的全部振動，但可以縮減偏多的振動。

2.添加特有規格的止回閥

通常架構的止回閥，很難消除掉管道以內的振動。為此，要安設賀爾碧格特有的止回閥。這一規格的配件，就像壓縮機銜接著的氣閥。壓縮機慣常的工作中，為了吸納連續態勢下的氣流，慣常要打開這一閥門。止回閥銜接的彈簧，帶有偏軟的特性，這樣做，能限縮連續態勢下的氣流阻力。

調研數值明晰：止回閥片慣常的開程，沒能超出4毫米。因此，要在預設的開口方位，安設這一規格的閥門，那么閥座固有的薄厚程度，比對體系架構內的波長，就會帶有偏小的傾向。閥座及銜接好的閥片，形成閉合態勢下的端口。對反射得來的壓力波，就形成了如上的反射作用。然而，氣流會經由這一通道，予以順暢通過。這樣安設的體系，就帶有減振價值。

四、選取出來的振動實例

往復壓縮機特有的管道振動，是慣常見到的疑難，也是很難化解掉的。調研資料表征出：規模偏大的現有壓縮機，年度時段內的事故，超出七成被劃歸成如上的管路振動。這一范疇的激烈振動，造成安設好的體系暫停，增添了這一區段的經濟損失。

例如：某省煤礦特有的空壓機站，銜接的集氣管道帶有劇烈振動的傾向。因此，連接態勢下的儲氣罐，經由爆裂而損毀，飛出來的碎裂渣滓，超出十米這一距離。附近區段的磚墻坍塌，附近范疇內的玻璃窗，都被振動碎裂。某一酒精產出的特有裝置，配設好的方案帶有誤差。因此，經由多小時試車，放空閥銜接的管路，突然振動碎裂。伴隨這一碎裂，乙烯泄露并被點著，車間固有的支架損毀。規模偏大的這一壓縮機，經由投產以后，銜接的管網慣常振動，被迫更替固有的架構。這就造成偏大范疇內的經濟損失。

再如：4M 50這一規格的壓縮機，帶有四列四缸的總構架，是對稱平衡這一范疇的往復壓縮機。預設了二級壓縮，在這之中，左側兩缸被設定成一級，右側兩缸被設定成二級。前后兩缸銜接的出入口，預設了同一緩沖罐。壓縮機涵蓋了一開一備。然而，工藝介質固有的氣富氣量，還是偏大的。因此，要同時去打開兩臺。開機以后，設備就帶有偏大噪聲。

五、本源的振動成因

往復架構下的壓縮機，管線振動潛藏了偏多成因。調研結果表征出，壓縮機銜接的管道振動，可分出本源的兩個成因：氣體慣常的脈動，以及慣常見到的共振。

1.氣流慣常的脈動

往復架構下的壓縮機，在慣常的運轉中，帶有間歇特性的吸氣排氣。如上的吸納氣體，以及排出氣體，凸顯出周期態勢下的更替。吸納氣流的那種壓力脈動，被看成區段內的氣流脈動。通常來看，管路銜接的彎頭、閥門及關涉的異徑管，會帶有偏大的振動，引起體系以內的管道振動。體系架構下的激振力，增添了原有的壓力脈動。伴隨頻率的遞增，管路振動原有的幅值，也會隨之遞增。這樣一來，就引起這一架構內的振動加劇。

為此，往復架構的壓縮機，在預設管道時，要把設定好的脈動壓力，限縮在許可范疇以內。可用的化解途徑，可在緩沖罐銜接的進出口，安設合規的孔板。如上的配件，可以限縮氣流現有的脈動，消減這一脈動。

2.特有的氣柱共振

管道架構內的氣體，創設出來的系統，帶有預設的固有頻次。若管道架構以內的氣流，被氣缸激發出來的頻次，等同管路以內的氣柱頻次，或如上的頻次很類似，就會發覺氣柱共振。這樣的態勢，造成管路本身帶有劇烈震蕩的總傾向。伴隨脈動的遞增，安設好的氣閥損毀，整體態勢下的機組，也隨之振蕩。

因此，在預設體系架構時，要讓管路原初的頻次，與機械原初的振蕩頻次，保持特有的差距。設備設定好的振蕩頻次，是不能被更替的。為此，慣常更替管路固有的布設狀態，或調和管路銜接的支架，以便調和設定好的頻率，這就達到期待中的減振成效。

六、細分出來的減振步驟

1.管路振動的真實態勢

某一特有規格的壓縮機，安設了合成態勢下的多層級壓縮，以及循環架構下的壓縮。體系安設了六個氣缸，在每一段落以內，壓縮兩個這樣的氣缸。布設好的架構，帶有對稱平衡的總態勢。在這之中，兩個層級內的排氣量，合乎預設的規格；循環段落以內的氣缸，設定好的排氣量，也合乎既有的規格。無刷架構下的勵磁電機，驅動這一壓縮構架。額定范疇內的電壓，被設定成一萬伏特；額定范疇內的電流，被設定成240安培；額定范疇內的功率，被設定成3590千瓦。

聯合態勢下的這一壓縮機，是新添加上來的裝置。壓縮機安設的目的，是在滿負荷這一態勢下，維持住應有的接續運行，以及安全運行。然而，安裝直至接續的調試時段內，機組及銜接著的管線，帶有偏大的振蕩傾向。為此，壓縮機被擱置，不能接續運轉。這就制約了應有的產出能力，限縮了成效的提升。

統計數值表征出，帶有劇烈傾向的振蕩部位，聚集于預設的彎頭、銜接著的閥門、銜接著的入口、支撐穩固性不佳的區段。經由互通交流，明晰了管路振動的本源成因，是慣常見到的氣流脈動，以及體系架構的機械振蕩。為此，預設了如下的限縮措施：

第一，對銜接了偏多彎頭、布設很亂的那些管路，重新去布設。盡力去限縮現有的彎頭數目，限縮管路固有的長度數值，并預設了平直態勢下的管段。第二，緩沖罐銜接的入口方位，添加了帶有節流特性的孔板。這樣的配件，能抑制住區段內的氣流脈沖。第三，在穩固特性不佳的區段，添加合規的支撐，以便增添原有的穩固性。

2.更替原有的管路布設

對振動偏大的、預設了偏多彎頭的區段，或者布設很亂的區段，重設現有的管路。盡量去限縮直角架構下的彎頭數目，限縮管路固有的長度。建議預設平直管段，增添原有的管路剛度，限縮原有的氣流阻力，以便消除掉慣常的振動。具體而言，對體系架構下的四個部位，予以著力改造。

第一個部位，是重新去布設了原有的緩沖器，以及進氣態勢下的分離器。固有的彎頭數目，從初始時段的七個，被限縮成兩個。與此同時，還安設了45度態勢下的新彎頭，以便縮減區段以內的氣流沖擊。管線既有的長度，也從初始時段的三十米，被限縮成十二米。

第二個部位，是循環段銜接著的進氣總管，以及氣缸銜接的進氣管路。把循環氣特有的入口，妥善予以分離，安設到原初的閥門管段。分離器及關涉的閥門，要被固定住；管線固有的水平架構，也要保持預設的標高。把直角態勢下的彎頭，更替成45度態勢下的新彎頭，再銜接起原有的進氣區段。一級這一層級的進氣管線，被扭轉30度；緩沖罐延展了0.5米，銜接起操作臺固有的下側管線。水平態勢下的管段，被維持穩固。這樣的體系構架，比對原有的構架，分別縮減了左右方位的直角彎頭。

第三個部位，是拆掉固有的附加線路，重設固有的配管。把銜接好的管控閥門，挪動到第二層級這一平臺以下。

第四個部位，是把循環態勢下的排氣管線，扭轉45度這一范疇。緩沖罐銜接的出口，預設了直角態勢下的新彎頭。把體系架構下的垂直管段，更替成帶有傾斜特性的管段。這樣的新管段，銜接著水平方位的管段。而原有的水平管，保持原初的狀態。

3.預設帶有節流特性的孔板

在緩沖器銜接處，添加合規的孔板。這樣做，就把管路架構內的氣流，從原初的柱狀波，更替成行波。這就限縮了壓力特有的不均衡，增添了體系架構下的緩沖實效。氣流經由這一孔板，就會更替固有的流速、固有的方位。系統存留著的能量，也會隨之遞減。由此可見，添加如上的孔板，要明晰氣流通過這一時段的壓力降。

結語

要消除管路現有的振動，就應預設帶有針對特性的治理路徑。具體而言，可以更替預設的管道走向，縮減預設的彎頭數目，增添帶有限流特性的孔板，或者安設規模偏大的支撐。這樣一來，就限縮了管道原有的振動性能，化解掉了壓縮機慣常的運行疑難。這樣做，也為接續的管道修護，累積了可用的經驗。

[1]郁永章.中、大型往復壓縮機系統中的管道振動與消除[J].壓縮機技術，2013（08）.

[2]唐斌.大型工藝往復壓縮機系統振動分析[J].中國機械工程，2014（04）.

[3]王小飛.往復壓縮機管道氣柱固有頻率有限元數值計算及聲學實驗分析[D].蘭州交通大學，2013（04）.

[4]陳海峰.往復壓縮機管道振動特性及安全評定研究[D].中國石油大學，2009（04）.

[5]李芳.往復式壓縮機故障診斷技術研究[D].東北石油大學，2011（03）.

[6]王憲明.往復式壓縮機多源沖擊振動時頻故障特征研究[D].東北石油大學，2013（03）.

[7]張士永，馬靜.往復壓縮機氣流脈動及管道振動分析[J].壓縮機技術，2011（02）.

[8]韓萬富.丁烷往復壓縮機出口管道的阻尼減振研究[J].壓縮機技術，2012（10）.

[9]董立新.往復壓縮機工藝管道振動分析及消減措施[J].壓縮機技術，2012（10）.

[10]龍珍.4RDS壓縮機及管系振動研究[D].大慶石油學院，2005（06）.