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往复式压缩机气流脉动与管路振动问题分析与解决王建刚3 李志刚(兰州石化合成橡胶厂)摘 要 针对往复式乙烯压缩机管网振动严重超标的问题,通过测量振动值、分析振动原因,采取重新布管、增加缓冲罐等措施,使管线振动情况得以明显改善。
关键词 往复式压缩机 管道振动中图分类号 T Q051121 文献标识码 B 文章编号 025426094(2009)0420384202 往复式乙烯压缩机为兰州石化合成橡胶厂苯乙烯车间分子筛装置的关键设备之一,是为整个烷基化反应系统提供符合压力要求的乙烯。
该设备于2004年6月投产运行,投产后压缩机管网振动严重超标,压缩机系统故障频繁。
针对以上情况,笔者对2台乙烯压缩机组进、出口管线进行了振动测量和振动分析,根据分析结果,制定相应的减振措施,解决了振动超标问题。
1 乙烯压缩机参数及故障情况乙烯压缩机相关参数如下:型号 L W23/44形式 L型复动式无油润滑乙烯压缩机气体成分 乙烯C2H499%,C2H6、C3H8等1%驱动方式 三相感应电动机皮带轮传动流量 12m3/m in吸入压力 1MPa排出压力 4.4MPa乙烯压缩机系统故障的主要表现为:a.因管线振动,影响管路上仪表的正确示值,甚至在运行之初,各流量仪表和安全监控仪表无法正常显示,直接影响装置的安全稳定生产。
b.由于管线振动严重,管线上法兰联接螺丝易松动,造成乙烯气体自法兰处外漏,由于乙烯气体具有易燃易爆性,严重威胁装置的安全生产。
c.管线的振动也导致管线焊缝疲劳损伤加剧,2005年6月一处弯头对接焊缝开裂,装置被迫紧急停车,对所有乙烯管线进行100%无损伤探伤。
停车和探伤期间造成分子筛单元无法完成生产计划,也严重影响了下游装置的平稳运行。
2 振动振幅测量及数据分析2.1 压缩机振动评价标准参考I S O1081626标准和日本西南研究所做出的一个允许的管道振动基准,确定压缩机及管网的实际振动振幅应小于280μm。
气体在管道中的流动引起的振动-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在现代工业生产中，气体在管道中的流动引起的振动现象是一种常见但容易被忽视的问题。
当气体在管道中流动时，由于管道结构、气体流速、流体性质等因素的影响，会产生各种形式的振动，如流固共振、气固共振等。
这些振动不仅会造成管道系统的损坏和设备的故障，还会对生产安全和工作环境造成不良影响。
本文将从气体在管道中的流动以及振动的形成原因两个方面进行探讨，分析振动对管道系统的影响，并提出一些振动控制方法。
最后，展望未来的研究方向，为进一步研究气体在管道中流动引起的振动问题提供一定的参考和借鉴。
通过本文的研究，致力于提高管道系统的安全性和稳定性，为工业生产提供更好的保障。
1.2 文章结构文章结构部分将在本文中介绍整个论文的组织结构和主要内容安排，以便读者更好地理解文章的主题和线索。
本文将包括引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分，将首先概述本文的主题和研究对象，引入读者对气体在管道中流动引起的振动问题进行了解。
接着将介绍本文的结构，包括各部分的内容和安排，为读者提供整体的逻辑框架。
正文部分将详细探讨气体在管道中的流动现象，分析振动的形成原因以及振动对管道系统的影响。
其中，将深入讨论气体流动过程中可能出现的各种振动现象，探究其机理和影响因素，为读者提供深入了解气体在管道流动中的振动问题的知识。
在结论部分，将对本文的主要内容进行总结，强调本文的研究成果和结论。
同时，将介绍振动控制方法，探讨如何有效地避免或减轻管道系统中的振动问题。
最后，展望未来研究方向，指出当前研究中存在的不足和未解决的问题，为相关领域的进一步研究提供参考和启示。
1.3 目的：本文的主要目的是探讨气体在管道中的流动引起的振动现象，分析振动的形成原因以及对管道系统的影响。
通过深入研究振动现象，我们可以更好地了解管道系统中的振动机理，为减少振动产生带来的负面影响提供科学依据。
同时，本文还将介绍振动控制方法，希望能够为相关领域的研究和实践提供一些启示和指导。
气流脉动引起往复压缩机管道系统振动的分析摘要:管道及其支架和与之相连接的各种设备或装置构成一个复杂的机械系统,该系统产生的振动是由多种原因引起的,其中最主要原因之一是由于气流脉动引起,气流脉动激发管路作机械振动。
关键词:气流脉动压缩机振动气流在管路中流动如没有压力和速度的波动,则气流对管路只有静力作用而无动力作用,也就不会引起振动。
由于活塞式压缩机,吸、排气过程是间歇性的。
使气流的压力和速度呈周期性的变化,导致管内气体呈脉动状态,致使管内气体参数不仅随位置变化,而且随时间作周期性变化,如压力、速度、密度等,这就产生了气流脉动。
若将气体在管道内的流动视为一元流动,则气体各参数除和时间有关外,还与气体在管道中所处的位置有关,因此这种流动属于非定常流动。
所谓气流脉动指像上述所述不仅随位置变化,而且随时间变化的现象称为气流脉动。
气流压力的脉动和速度的脉动统称为气流脉动。
实际上,由于气流脉动而引起施加在管道上的干扰力(如气流通过弯管或通流截面变化处),也确是压力脉动和速度脉动的共同结果.但是,在压缩机管道中,这种干扰力属于因速度脉动引起的还不到10%,因此主要是压力脉动所引起。
这种脉动使得气流对管路产生激振力。
在弯头、异径管、阀门和盲板等处其冲击作用尤为明显。
1 气流的压力脉动往复压缩机的工作特点是活塞在气缸中作往复运动。
因为压缩机吸气、排气的间歇性,使管道内气流呈脉动状态,由此可见压力脉动是管道产生振动的主要振源。
压力随时间的变化如图1所示。
压力脉动的幅度通常以压力不均匀度δ表示,压力不均匀度是在正常情况下管路内出现的最高峰值压力与最低峰值压力的差除以平均压力所得的百分比。
只要有压力不均匀度δ=存在,管道就会发生振动,压力不均匀度的表达式如下:式中——管道平均压力(绝),[MPa];——管道内径,[mm];——脉动主频率,[Hz]。
压力脉动在管道中沿气柱(所谓气柱是指管道系统内的气体)这个弹性体以声速进行传播。
文章编号: 1005—0329(2008)05—0039—04经验交流天然气压缩机管路系统气流脉动及管道振动分析刁安娜,王 宇,冯健美,彭学院(西安交通大学,陕西西安 710049)摘 要: 对存在严重振动问题的某天然气压缩机的进气管路进行了气流脉动和管道振动分析,提出了管路调整措施。
通过气流脉动分析,得到了气柱共振频率及其对应的转速,以及出现最大压力脉动幅值的转速和管路位置;通过管道振动分析,获得了管路结构模态和激发响应,从而了解引起管道结构共振的固有频率和激发响应下的最大振动位移。
对改造前后的管路进行了比较分析,结果表明:改造后的管路气流脉动最大幅值从17.65%降低到11.38%,最低结构固有频率从2.6Hz提高到12.2Hz,最大振动幅值从0.393mm减少到0.117mm。
改造后的管路在实际运行中,380r/m in时测得最大振动幅值从0.4mm减少到0.1mm,表明调整措施是合理的。
关键词: 天然气压缩机;气流脉动;管道振动;模态分析中图分类号: TH45;T B535 文献标识码: AAna lysis on Ga s Puls a ti on and P i p i n g V i bra ti on i n the P i p i n g Syste m of Na tura l Ga s Co m pressorD I A O An2na,WANG Yu,FE NG J ian2mei,PE NG Xue2yuan(Xi’an J iaot ong University,Xi’an710049,China)Abstract: The analytical study on the gas pulsati on and p i p ing vibrati on in a natural gas p i peline was p resented,based on which the measures are suggested t o contr ol the excessive vibrati on.W ith the gas pulsati on model established,the natural fre2 quency f or the gas pulsati on is obtained,the maxi m al pulsati on a mp litude t ogether with the positi on is esti m ated,and the shaking forces inducing the vibrati on are calculated.I n the vibrati on analysis,the vibrati on mode and the forced res ponse of the p i p ing syste m are p paris on ass ociated with the pulsati on and vibrati on bet w een the original p i peline and the modified one shows that the maxi m u m p ressure pulsati on in the modified p i peline decreases fr om17.65%t o11.38%,the l owest natural fre2 quency f or structural vibrati on increases fr om2.6Hz t o12.2Hz and the maxi m u m vibrati on amp litude reduces fr om0.393mm t o 0.117mm.Validati on test shows that the maxi m u m vibrati on a mp litude reduces fr om0.4mm t o0.1mm at380r/m in,which indi2 cates that the p i peline modificati on on the basis of pulsati on and vibrati on analysis is reas onable.Key words: natural gas comp ress or;gas pulsati on;p i p ing vibrati on;mode analysis1 前言天然气压缩机气流脉动激发的管道振动,对天然气集输装置的安全运行具有很大的威胁。
2010年第2期(总220期)■使用维修收稿日期:2009-06-25文章编号:100622971(2010)022*******压缩机管道振动的控制标准韩省亮1,张明益2,陈朝晖2,蒋东辉2,黄宏俊2,毛仲强2,祁顺仁2(11西安交通大学,陕西西安210049;21塔里木油田分公司,新疆维吾尔自治区843000)摘 要:介绍了不同国家的压缩机管道气流脉动不均匀度的允许值,并讨论了由此引起的激振力的计算方法。
最后给出了目前各国所制定的相关振动标准。
关键词:管道振动;气流脉动;国际标准中图分类号:TH457 文献标识码:A Con trol St andards of P i peli n e V ibra ti on i n Co m pressorHAN Sheng 2liang 1,Z HANG M ing 2yi 2,CHE N Zhao 2hui 2,J IANG Dong 2hui 2,HUANG Hong 2jun 2,MAO Zhong 2qiang 2,Q I Shun 2ren2(11X i ′an J iaotong U niversity,X i ′an 710049,China;21Petrochina Tari m O ilfield Cso m pany,X injiang 843000,China )Abstract :Several countries ′all owed unevenness of comp ress or p i pelines p ressure fluctuati on is intr oduced,and the corres ponding calculati on strategies f or the exciting f orce caused by p ressure fluctuati on are discussed .Fur 2ther more the current vibrati on standards s pecified by different countries are p resented .Key words :p i pelines vibrati on;p ressure fluctuati on;internati onal standards 往复压缩机是石油、化工等生产系统中最常用的大型设备之一。
天然气压缩机管路系统气流脉动及管道振动研究天然气压缩机管路系统气流脉动及管道振动具有重要的研究意义。
在天然气输送和压缩过程中，气流的不稳定性和管道的振动会影响系统的正常工作，并可能导致系统的故障和安全事故。
因此，对于天然气压缩机管路系统气流脉动及管道振动的研究具有重要的实际应用价值。
首先，天然气压缩机管路系统气流脉动的研究旨在分析气流的流动特性和不稳定性。
气流脉动是指在管道中传输的气体由于流动的不稳定性而引起的气体压力和速度的波动现象。
气流脉动在管道系统中的传播会导致系统的压力波动，甚至引起压力脉冲，进而影响系统的正常工作。
因此，研究气流脉动的产生机制和传播规律，对于提高天然气压缩机管路系统的安全性和稳定性具有重要的意义。
其次，对于天然气压缩机管路系统管道振动的研究则主要关注管道的振动特性及其对系统的影响。
管道振动是指在天然气压缩机管路系统中，由于气体流动、压缩机运转和管道的外界扰动等因素引起的管道的振动现象。
管道振动会导致管道结构的疲劳和损伤，进而影响系统的性能和安全。
因此，通过研究管道的振动特性和分析振动源的产生机制，可以为天然气压缩机管路系统的设计和维护提供重要的参考依据。
为了研究天然气压缩机管路系统气流脉动及管道振动，可以采用实验和数值模拟等方法。
实验可以通过建立实际的天然气压缩机管路系统模型，在实际工况下进行观测和测量，以获得系统的实际运行情况。
同时，可以采用传感器等设备对管道振动进行监测和测试，以获取振动的频率、振幅和相位等参数。
基于实验结果，可以进一步分析气流脉动和管道振动的机理和特性，并提出相应的控制和改进措施。
另外，还可以使用数值模拟方法对天然气压缩机管路系统进行数值建模和仿真。
数值模拟可以基于流体力学和结构力学等理论，建立系统的数值模型，并通过数值计算方法求解系统的运动方程和边界条件，从而得到系统的气流脉动和管道振动的数值解。
通过数值模拟可以模拟不同工况下系统的运行情况，预测系统的气流脉动和管道振动的趋势和规律，并优化系统的结构和控制参数。
流体动力学（CFD）在往复式压缩机管道系统气流脉动计算中的应用流体动力学（CFD）在往复式压缩机管道系统气流脉动计算中的应用摘要：参照实验室所搭建的管道系统实验平台，根据计算流体动力学（CFD）方法建立管道内气体的二维非定常流动模型。
利用流体仿真软件FLUENT计算了缓冲器及孔板前后的气流脉动，通过分析气流脉动曲线及流场的分布情形验证了缓冲器及孔板对气流脉动的消减作用。
通过对比实验数据验证了利用CFD技术研究管道系统气流脉动是准确可靠的。
关键词：管道系统 CFD技术气流脉动 FLUENT 孔板往复式压缩机是石油、天然气、化工及电力等工业生产中的重要机械设备，其管道系统又是实现物质运输的主要途径，然而管道系统的振动会对安全生产造成很大的威胁，众多生产实践表明压缩机管路的绝大多数振动问题都是由气流脉动引起的，而压缩机吸排气的间歇性、周期性特点是产生气流脉动的主要原因。
因此研究气流脉动的产生机理，建立合理的流体动力学模型进行管道中气流脉动的预测具有重要的理论意义和工程实用价值。
现有研究气流脉动较为成熟的方法大多基于平面波动理论[1]或一维非定常流动理论[2]，它们均未考虑流体流动时湍流的影响，同时对缓冲器、孔板、冷却器、分离器等管路元件的气流脉动计算精度也较差。
随着计算机速度的提高和近年来CFD技术的发展，选用有限元方法[3，4]及有限容积法[5]计算管系的气流脉动取得了一定的成效。
CFD方法[6]应用于稳态的工业流场模拟已有较多的报道，但对非稳态的脉动流场研究较少。
本文基于CFD方法建立管道系统流体动力学模型。
在考虑湍流的情况下[7]，模拟了含空冷器及孔板管道等管路原件的管道系统非定常流动时气流脉动及流场特性。
通过和实验数据对比验证了CFD方法计算管道系统气流脉动的合理性及准确性。
一、CFD模拟计算理论目前广泛用于计算流体力学的数值方法有有限差分法、有限元法、有限体积法等，其目的都是将控制方程离散化，本文用到的CFD 软件FLUENT[8-9]采用有限体积法将非线性偏微分方程转变为网格单元上的线性代数方程，然后通过求解线性方程组得出流场的解。
