超高壓壓縮機管道內氣流脈動的應變片測量方法研究

余小玲，晁家明，信石玉，耿茂飛，劉帥，李國華

（1. 西安交通大學化學工程與技術學院，西安 710049；2. 西安交通大學能源與動力工程學院，西安 710049；3. 中石化石油機械股份有限公司，武漢 430040；4. 中國石化石油機械裝備重點實驗室，武漢 430040；5. 合肥通用機械研究院有限公司，合肥 230000；6. 中石化北京燕山分公司，北京 102500）

排氣壓力超過100 MPa 的壓縮機稱為超高壓壓縮機，主要機型為往復活塞式壓縮機。超高壓壓縮機屬于大國重器，被譽為“壓縮機皇冠上的明珠”，在國防、化學合成工業中發揮著不可替代的重要作用。超高壓壓縮機的一種典型應用是低密度聚乙烯（LDPE）壓縮機[1]，如圖1 所示。該壓縮機將聚乙烯單體壓縮至300 MPa 進行聚合反應，用于生產塑料。超高壓壓縮機設計生產難度極大、安全可靠性要求極高，目前僅有極少數國外壓縮機廠家能進行此類壓縮機的設計和生產。

圖1 超高壓聚乙烯壓縮機Fig.1 LDPE hyper - compressors

威脅超高壓壓縮機安全性和可靠性的最主要因素是壓縮機的管路振動，而氣流脈動是引起管路振動的根本原因。以排氣壓力為300 MPa 的LDPE壓縮機為例， 5%的壓力脈動幅度即可產生15 MPa（300×5% ）的脈動壓力，對管路造成很大的沖擊。對于超高壓壓縮機管路氣流脈動，國外壓縮機廠家及用戶一直給予特別重視和關注。GE 公司在這方面的研究較多[2～6]。

研究壓縮機管道內的氣流脈動離不開實驗測量。但是，由于超高壓管道壓力高，且很多介質為易燃易爆介質（例如天然氣、乙烯、氫氣等），出于安全性考慮，超高壓管道的壓力脈動一般不允許采用動態壓力傳感器侵入管道進行直接測量，只能采用間接測量的方法。……