研究5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路的消振

李鑫宇

摘要：針對目前5萬立制氫裝置原料氣壓縮管路運行過程出現的振動問題，文章從實踐角度出發，分析了氣壓縮機管路的消振現狀，并提出了相應的消振控制方法，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。結果表明，只有從實踐角度出發，即在明確振動問題產生原因的情況下，就可對振動進行更趨效用的控制，進而提高設備運行使用的安全可靠性。

關鍵詞：5萬立制氫裝置；氣壓縮機管路；消振

引言：

制氫裝置，是實現干法脫硫系統運行控制目標的關鍵，然而，在氣壓縮機運行運行過程中，因受氣流脈動與固有頻率較低問題的影響，降低了設備運行使用的安全可靠性。為此，研究人員應對振動問題的產生原因進行分析，即在明確5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路振動問題產生原因的基礎上，對其進行針對性的優化調整設置。如此，相關管路管線設備系統，就能以可持續狀態作用于實踐，進而服務于現代化經濟建設的全面發展進程。

1研究5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路消振的現實意義

作為長嶺5萬標立/時制氫裝置的關鍵設備之一，制氫原料氣壓縮機C-101A/B，其主要作用在于，將源自界區外混合焦化干氣與加氫干氣原料通過氣壓縮，以使壓力從0.45MPa提升至3.9MPa，進而輸送至干法脫硫系統。這里的新氫壓縮機組共設置兩臺，在正常運行過程中，一臺負責啟動，一臺用于后備。然而，兩臺機組投入運行使用后，管路與機體的振動影響大，多次往復后導致管線以低點狀態放空管線，以緩沖罐低點狀態放空裂紋，最終造成附屬儀表出現損壞。由此可以看出，機組與管線的振動問題，已經危及機組運行的安全穩定性，降給處于長周期運行狀態的裝置帶來了嚴重的安全隱患。為此，研究人員應對制氫裝置原料氣壓縮機管路的消振現狀進行分析，即在明確問題產生原因的情況下，對其振動進行優化控制[1]。

2 5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路的消振現狀

經對機組各級出入口的管線與機體氣缸部位進行檢查發現，一級入口的管線振動情況為：28mm/s；二級入口的管線振動情況為：32mm/s。而一級氣缸振動情況為12.1mm/s；二級氣缸振動情況為：14.3mm/s。由此可判斷，機組的各級入口管線與氣缸部位的振動遠超出了機組運行允許的規范標準范圍，降低了機組運行控制的平穩效果。究其原因，是一級出口的緩沖罐入口接管與罐體部位因振動情況超出正常允許范圍出現了裂紋。具體來說，導致此問題存在的原因有二：

其一，往復壓縮機的周期性吸排氣體會導致氣流出現脈動，進而對壓縮機造成一系列的不良影響。這里的不良影響是指，氣流不穩、壓縮機耗功增加以及壓縮機容積效率下降。對于因氣流脈動而引起的管道振動，是導致工藝往復壓縮機管道出現疲勞破壞的原因所在。而氣流脈動的產生原因，則是由往復式壓縮機組管道系統的綜合因素造成的。即氣缸間距與排列、氣缸數目與彼此間的曲柄角關系以及壓縮機氣缸交替吸排氣等因素，均會導致管道系統內部的氣流出現脈動。

其二，根據現場作用的氣體管路系統布置圖建立了三維模型，即模態分析發現，管道系統中一階與二階的固有頻率均較低，且落于激振力的低階共振區域。這種情況下，再加上激振力的作用影響很容易引起機械管道的共振現象出現。為此，相關人員應提升管線的剛性作用，即通過改變管道系統的一階、二階固有頻率，進而規避激振力與管道機械系統發生低階共振問題[2]。

3 5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路的消振控制策略

5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路的消振控制，應從已發生振動的往復式壓縮機管道入手，即根據不同的情況采取不同的解決措施進行緩和處理。具體來說，就是通過改變緩沖罐的位置與大小，或是在管道運行的指定位置進行阻力元件，孔板的設置，又或者通過增加支撐結構與改良支撐結構，來實現氣壓縮機的管路消振目標。

對于上述兩種原因引起的管道系統振動，如，改變緩沖罐容積與位置環境條件不允許，則應采取減振方案，即通過增加孔板來降低管道內部氣流脈沖對管道造成的沖擊影響。與此同時，還應通過改進管路的支撐效果來提升其結構剛性。

由于管道系統內部的氣流脈動會對壓縮機的經濟性與可靠性帶來影響，因此，消振控制應結合現場的實際情況進行壓縮機氣流脈動、管道振動分析以及現場管道的振動計算，繼而提出最具效用的改造方案。經對管路的脈動核算，發現現場實際測量的管路要比計算的數據偏大，這就導致脈動計算的設計與實際情況不一致。因而，消振控制人員應對其進行計算分析，以采用加減振孔板的方式來實現優化控制目標。這里的孔板能夠使管道系統內部的氣流脈動下降，進而起到阻力元件的作用。此過程，氣流經過孔板后，會通過形成局部壓力降。具體作用原理為，原有具備反射能力的端點失去了反射能力，為無聲學反射的端點構成了條件。如此，5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管道內部原有的壓力駐波就可被換成單向運行的行波，即通過振幅下降，來避免壓力脈動的不均勻問題，進而實現減振的控制目標。

對于原有管道系統內部的剛性較弱部位，應通過增加防振支架，以將原有的U型螺栓管卡換成防振管卡。這里的防振管卡是由扁鋼完成制作的，所以，應在防振管卡與管線間墊襯2-3mm的橡膠墊。與此同時，還應保證管卡與生根部位的焊接牢固效果，以為一級入口管線內部增加了獨立基礎結構。值得注意的是，為提高管線結構的剛性，應對出口緩沖罐支架進行強化，以保證消振效果得以達成[3]。

4結束語：

綜上所述，5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路的振動問題，應在明確原因：往復壓縮機的周期性吸排氣體會導致氣流出現脈動與管道系統中一階與二階的固有頻率均較低的基礎上，采用增加防振支架、結合實際情況進行壓縮機氣流脈動、管道振動分析以及現場管道振動計算的方法，來提高管道系統運行使用的剛性與穩定性。

參考文獻：

[1]劉麗思，張楊，付玉東，楊國安.往復壓縮機管路中T型三通的氣流脈動動力學特征研究[J].化工機械，2017，44（01）：73-78.

[2]彭霞，周中良.5萬立制氫裝置原料氣壓縮機管路消振[J].中國石油和化工標準與質量，2016，36（15）：100-102.

[3]郝春哲，戴凌漢，錢才富，裴然.往復式壓縮機管路振動與疲勞分析及減振方案研究[J].化工機械，2016，43（01）：77-82-88.