天然氣壓縮機振動研究

鄧強 荊鵬 王小紅

摘 要：蘇里格開發模式主要是以低壓集氣增加集輸為主。通過往復式天然氣壓縮機進行增壓，將天然氣進行集輸。天然氣壓縮機作為生產運行的核心設備，其地位就顯得格外重要。然而天然氣壓縮機運行過程中會因受到氣流脈動而發生天然氣壓縮機的振動，這些振動對于天然氣壓縮機來說是不利的。因此本文主要分析天然氣壓縮機的振動，并針對這些振動提出相應的應對解決措施。

關鍵詞：天然氣壓縮機;增壓集輸;振動;解決措施

一、天然氣壓縮機的主要振動

（1）管道振動

當壓縮機受到氣流脈動性沖擊，在天然氣管道的彎頭處、閥門處則會出現比較大的激振力，在激振力的作用下會使得壓縮機上的管道發生周期性的振動，并產生一定位移。如果激發頻率與管道內氣體脈動頻率及振幅近乎相同時，那么就會使得管道產生激烈的共振，從而使得管道不能正常使用。

（2）壓縮機振動

壓縮機各個部位相互影響，在生產運行過程中壓縮機的各個部分構成一個完整的系統。設備基礎、設備本體、輔助設備之間的連接不否緊固。例如設備基礎與壓縮機系統的連接是否存在問題，基礎澆筑是否存在問題等。

二、天然氣壓縮機振動的危害

（1）對設備本身的危害

振動對于動設備來說是不可避免的，根據設備工作狀態判斷其振動是否正常。當壓縮機在正常工作狀態條件下產生與其當前生產運行狀態不符的振動情況，那么這樣的振動對于壓縮機來說是不利的，若該類振動不能夠及時被消除，那么久而久之則會造成壓縮機發生故障。一般情況下，我們允許正產范圍內的振動，但是振動幅度過大且超出了一定的振幅范圍，那么就應該采取振動抵消措施，若不能夠抵消超出范圍的振動，則會對壓縮機造成影響，導致壓縮機不能正常運行。因此，巡檢人員一定要注意對壓縮機本體振動的巡視與檢查，并且判斷評估其振動狀況，從而做到早預防，早介入。

（2）對設備基礎帶來的危害

壓縮機的振動會造成設備基礎的損害。第一，振動會進一步影響土的動強度，我們所說的土的動強度就是在某一動荷作用下形成的指定破壞所需要的動應力。振動次數與破壞應力的不同所形成額動強度也不相同。靜力狀態下由于受到天然氣壓縮機振動頻率、波形等的影響，將給土的動強度帶來影響，進而導致基礎發生位移;其二，影響土的動承載性。土的動承載性會在動荷載的作用下出現被破壞的情況，而由于天然氣壓縮機在振動時便會產生較強的運動荷載，這時就會給土的承載性能帶來影響，甚至出現基礎變形、沉陷、位移的情況。[1]

（3）對人員帶來的危害

振動是互相傳遞的，當壓縮機發生劇烈振動，在同一環境下對人而言也會受到不同程度的影響。當壓縮機出現整個系統的振動，那么巡檢人員處于該環境內則會感受到振動，此時人體在生物學、物理學效應的影響下，其呼吸系統、循環系統、神經系統、消化系統以及骨骼等都將遭受一定的影響與危害;另外劇烈的振動會進行傳遞，并且大量的噪音會對人得聽覺系統造成損傷，使得人的判斷力，思想活躍度下降，致使人員在進行設備操作時的誤操作率增加。

三、天然氣壓縮機振動的對策

（1）增加緩沖器

新增緩沖器來進一步降低壓力脈動，緩沖器的主要原理是利用緩沖器進行能量的儲存。如進氣緩沖器能夠限制從氣缸上游來的放射壓力波進入進氣管道;而排氣緩沖器則可以限制返回的反射波進入氣缸，以及限制壓力波進入排氣管道。增加緩沖器在某種程度降低了氣體的脈動沖擊，也從另一方面降低了壓縮機各管線的振動。如何將緩沖器消振效果達到最好，這主要取決于緩沖器容積的大小和位置是否足夠靠近氣缸。安裝在氣流脈動發源處，即靠近壓縮機氣缸處的緩沖器是簡單而有效的減振措施，另外為了取得更好的減振效果，緩沖器的容積應盡可能大一些。

（2）孔板減振

如果緩沖器無法設置在靠近氣缸的部位時，且緩沖器起到的緩沖消振作用不是特別明顯時。我們可以采取增加孔板的方式進行減振。主要是通過在緩沖器法蘭處安裝恰當尺寸的孔板可以把管道內的氣流由駐波變為行波，從而降低氣流壓力的不均勻度，以增強緩沖效果，達到減振的目的。[2]

需要注意的是孔板的安裝位置，孔板應該安裝在足夠大的容器進、出口法蘭處。其原因主要是當孔板安裝在距離容器較遠的地方時是無法形成無反射的條件，此時的孔板相當于一個單純的局部阻力元件，此時孔板并不能起到良好的消振作用。因此要進行消振就必須緩沖罐與孔板一起使用。

（3）新增固定支承減振

為了防止管道振動，合理布置管道支撐，從而進一步減小管道振動。在壓縮機管道布置之初應該做到沿地面鋪設，這樣有利于管道支撐，另外要建設管道彎頭設置，從而減少激振力的作用。在支撐設置過程中，應當保證各支架之間的跨度一致，另外應該采用防振管卡或者固定支架;針對支架應該單獨設立基礎，基礎的設置盡量避免固定在壓縮機本體基礎上或者壓縮機廠房的梁柱上。

（4）調整基礎的參振質量

第一，使用聯合基礎。通常來說，使用聯合基礎會使基礎的質量和基礎的抗彎剛度同時提高，但是基礎質量的提高幅度要低于基礎抗彎剛度提高的幅度。所以，聯合基礎的固有頻率一般都高于單獨基礎。對于頻率振動比較低的天然氣壓縮機，就可以使用聯合基礎提高基礎的固有頻率，以此來有效的避開共振區域。第二，充分利用混凝土地坪和土釘樁，通過對基礎的轉動剛度以及抗壓剛度的提高，以此來降低基礎振動的位移和振動的速度，但是需要注意的是因為基礎參振質量的增加，一定要嚴格的按照動力計算分析以及實驗的結果來對基礎自振頻率進行確定。[2]

總結

結合本文分析，我們從管線振動、壓縮機本體系統振動兩方面進行介紹，分別介紹振動帶來的危害。并根據振動提出了相應的振動消減措施，主要通過增加緩沖器、增加孔板、增加管線支撐、調整設備基礎質量等幾方面進行振動抵消，從而降低設備振動，為更好的保障天然氣壓縮機高效安全的運行提供思考及解決思路。

參考文獻

[1]程代康，馬國新，名建華等.天然氣壓縮機系統振動分析與對策[J].中國高新技術企業，2008（1）：77.

[2]王惠東，靳靜利，張曉臣等.油田天然氣壓縮機管線振動分析及減振措施研究[J].中國化工貿易，2014（27）：67-67.

[3]付傳起，劉安生，等.管道減振技術中的孔板壓力降公式及其應用[J].大連大學學報，2003.