往复式压缩机振动原因分析及减振措施探讨

６　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＤＥＳＩＧＮ　４ｅ．－￣设计２０１２，２２（３）　

往复压缩机管道的减振设计　

丁磊　中国石化集团洛阳石油化工工程公司　洛阳４７１００３　

摘要　简述往复压缩机设备特点，结合实例分析往复压缩机进出１３管道振动原因，介绍简单的计算方法，　提出有效的管道减振措施。　关键词　往复压缩机管道振动共振频率刚度减振　

往复式压缩机是炼油和化工装置中的重要机　

械设备。由于往复式压缩机的工作特点是吸、排　气呈间歇性和周期性，因此会引起管内气体参数　

（如压力、速度、密度等）既随位置变化，又随时　间作周期性变化。当脉动的气体沿管道输送时，　

遇到弯头、异径管、盲板等元件后，将产生随时　间变化的激振力，导致管道产生振动。此外，当　

由管道与内部流体构成的系统的固有频率与激发　频率相等或相近时，系统即产生对应于该阶频率　

的共振，引起管道产生过大的振幅。　控制管道在合理范围内振动是大型往复压缩　

机管道设计的重点。本文根据加氢裂化、加氢精　制装置中往复式压缩机管道设计与施工中的经验　

及遇到的问题，就往复式压缩机组防振设计等问　题进行讨论。　

１　往复式压缩机管道振动原因分析　

往复式压缩机管道系统产生振动是多种原因　

造成的，如气流脉动，共振及管道走向不合理、　支架选取不当等都可能会引起振动。　

１．１气流脉动引起的振动　

由于往复式压缩机的工作方式激起气柱形成　脉动。气柱形成脉动后遇到管道转弯处或截面变　

化处形成激振力，激发管道做机械振动。　在弯管处，管截面积＝ａｒｄ　／４。　

管截面压力Ｆｏ＝Ｐ×，ｔｒｄ　／４。　

计算总压力的合力Ｆ沿弯管的分角线方向　作用。　Ｆ＝２×Ｐ×７ｒｄ２／４　Ｘ　ｓｉｎ（　）　（１）　

式中，Ｂ为转角，ｄ为管内径，Ｐ为管内压力。　管道内气柱受力分析见图１。　图１管道内气柱受力分析　

压力脉动振幅见图２。　

一　

图２压力脉动振幅图　

某加氢裂化装置新氢压缩机三级出口Ｐ＝　１７５ｋｇ／ｃｍ　，压力不均匀度８＝３％，管内径ｄ＝　

加氢装置中往复式压缩机振动原因分析及解决措施

摘要：在我国社会经济水平不服提高的今天，工业也得到了较大程度的发展，在这个过程中会面临着很多的机遇和挑战。就从目前的情况看来，工业发展生产过程中会应用到各种各样的机械设备，其中不可缺少的就是往复式压缩机，这种设备会与各个方面工作之间有着紧密的联系。不过往复式压缩机会受到一些因素的影响而导致无用功的出现，这样不仅会导致较为严重的机械损失出现，而且还会在能源方面受到损失。所以，相关工作人员要结合往复式压缩机的实际运行情况及振动原因进行充分的分析，在这之后采取有效的措施进行处理。

关键词：加氢装置；往复式压缩机；振动原因；解决措施

前言：

通过实际调查发现，加氢装置当中会涉及到较多中设备，其中占据非常重要地位的就是往复式压缩机，这种设备有着较广的适用范围，并且还会对加氢装置整体运行效率和质量带来较大程度的影响。然而往复式压缩机在运行过程中不可避免的会出现振动，这就要求工作人员要对振动原因进行充分掌握，在这之后进行相应处理，进而才能够达到良好的效果，保障加氢装置的安全长周期稳定运行。

一、往复式压缩机的工作原理

第一阶段，膨胀阶段。在往复运动时会对活塞产生一个巨大推力，让活塞得以开展往复运动。在活塞和闸门存在较远距离时，能够通过吸气能量的转换来对整体砌体变化产生影响。当活塞和闸门距离较近时，则能够利用吸气方式进到阀门当中，整体结构也会出现相应改变，阀门也会随之关闭。第二阶段，吸气阶段。通常是因为压差二产生吸力，当活塞出现往复运动时，压力差会打开吸入口阀门，导致腔室体积变大，而且在压差作用下气体会逐步吸入工作室内，在气体逐步抽压的情况下，压力差慢慢变小，直至阀门消失。第三阶段，压缩阶段。在往复运动过程中活塞反向运动过程中，工作室体积变小，不过工作室压力变大情况下，排气口关闭会让工作是压力变大。第四阶段，排气阶段。压缩完毕后，工作室内部压力巨大，这时需要将气阀压力克服，排出气体。

２０１０年第２期（总２２０期）　■设计研究　

文章编号：１００６－２９７１（２０１０）０２４）００４－０４　

１　引言　压缩机管道振动消减措施研究　

姜文全．杨帆　（辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺１１３００１）　

摘要：从管道设计、衰减器和孔板等方面进行考虑，对管道内的压力脉动进行消减。为了防止气柱共　振和结构共振，从管道布置和支架设计进行研究，得出避免共振的方法。并对某炼油厂压缩机出口管线　振动的实际情况，提出了减振方案，使机组能正常的工作。　关键词：往复压缩机；管道；减振　中图分类号：ＴＨ４５７　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　Ｐｉｐｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＪＩＡＮＧ　Ｗｅｎ—ｑｕａｎ，ＹＡＮＧ　Ｆａｎ　（Ｌ／ａｏｎ／ｎｇ　Ｓｈｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｓｈｕｎ　１１３００１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｍａｉｎｆｒａｍｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｒｅ　ｐｌａｔｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｔｏ　ｃｏｎｓｉｄ—　ｅｒ，ｔｈｅ　ｓｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｎ，ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｉｎ－　ｔｅｍａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｐｕｌｓａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ａｉｒ　ｃｏｌｕｍｎ　ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ，ＣＯＵ・　ｄｕｃｔｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｉｐｉｎｇ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｌｓｏ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｎ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｖｉｂｒａｔｉｎｇ　ｅａｓｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｏｕｔｌｅｔ　ｉｎ　ａ　Ｒｅｆｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｎｉｔ　ｃａｎ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｇｏｏｄ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ａｎｔｉｖｉｂｒａｔｉｏｎ　

往复式压缩机出口管道振动分析及消振措施研究

前言

管道振动是往复式压缩机出口管线常见的故障之一。往复式压缩机是炼油和化工装置中的重要设备。其出口管道的振动对安全生产是一个很大的威胁。它会引起: (1) 管道的疲劳损伤, 尤其可能使小口径管道损坏; ( 2) 管道保温材料的破损;( 3) 测量仪表及导管的损坏和控制系统误动作;(4) 管道摆动或振动以及噪声对人的影响等。强烈的管道振动使得管路附件的连接部位发生松动和破裂, 轻则造成泄漏, 重则引起爆炸。通常引起往复式压缩机出口管道振动的原因往往很复杂,只有通过正确诊断和分析,才能找出引起管道振动的主要原因,并采取有效的措施消除隐患。因此, 管道设计时必须充分重视管道振动的消除和控制。对出现强烈振动的管道, 需要分析原因, 采取减振措施。

1、管道振动原因分析

压缩机气体管道系统主要有3个振动源:

（1）气流压力脉冲在管件处冲击振动;

（2）管道内气柱的振动（共振）；

（3）管道的机械振动；

（1）气流压力脉动

往复式压缩机工作特点是吸、排气流呈间歇性和周期性。因此会激发进、出口管道内的流体呈脉动状态, 使管内流体参数随位置及时间作周期性变化, 这种现象称为气流脉动。管道内气流

压力随时间变化的情况如图 1 所示。

压力脉动越大,管道振动的振幅和动应力越大。脉动气流会严重影响阀门的正常开关,还会引起管系机械振动,使管件疲劳破坏而发生泄漏,甚至造成火灾爆炸等严重事故。往复式压缩机的气流压力脉动除了可能引起气柱共振之外,管道中的压力和速度波动在管道的转弯处、截面变化处和各种阀件、盲板处还可能产生冲击作用,引起管道振动和噪声。下图所示的一段等截面管弯头,设弯管的直径为d,弯管的转角β,弯管进气口处的压力为P。

(2)管道内气柱的振动

管道内气体构成一个系统,称为气柱。气柱本身具有的振动频率称为气柱固有频率。活塞的往复式运动的频率称为激发频率,管道及其组成件组成一个系统,该系统结构本身具有的振动频率称为管系机械固有频率ｆ。把(0.8～1.2)ｆ的频率范围作为共振区,当气柱固有频率落在激发频率的共振区内时,则发生气柱共振,产生较大压力脉动。管系机械固有频率落在激发频率的共振区或气柱固有频率的共振区时,则发生结构共振。因此必须避免发生气柱共振及结构的共振。