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往复压缩机组的气流脉冲与振动控制耿卫东 才立启 杨盛启(齐鲁石油化工工程公司,山东淄博,255400)摘要 往复式机组的气流脉冲与振动(简称脉动)控制是设计选型工作中的重要课题,规定机组的气流脉动控制要求,与厂商共同协商确定机组管系的有关设计及布置要求成为这项工作的必要环节,不同参数工况的机组对这一要求可有不同的选择。
本文结合目前国际上通常采用的设计分析方法在大型机组脉冲与振动控制中的应用及设计选型,谈谈大型往复机组设计选型中对气流脉冲与振动的控制问题。
关键词 气流脉动 机组管系 数字仿真 峰)峰值 脉冲抑制收稿日期:2001-04-02。
作者简介:耿卫东,男,1988年毕业于大连理工大学化工机械与设备系,从事化工机械与设备设计工作8年,现从事工程设计管理工作。
往复式压缩机(活塞式、柱塞式)的出口管路振动是压缩机运行中容易产生的但难以解决的问题之一,振动的存在不仅造成管系及相关部件存在疲劳破坏的危险,往往也产生与此相关的过高噪声,特别是对大型高压压缩机组而言,它的存在更增加了破坏的危险性。
由于机组的布置,特别是进出口管路(包括级间)的布置设计与压缩单元的工程设计密不可分,在选型设计中不仅需要明确规定对气流脉动的控制要求,而且在进出口管系的布置设计上亦应充分考虑这一问题。
文献[2]在气流的脉冲和振动控制的相关规定条款中,对有关要求在1986年版规定内容的基础上作了新的补充和完善。
经修订的标准内容更加侧重了对脉冲与振动的控制,为执行这一标准的设备质量控制作出了具体的原则规定,也为其它非API618标准的设备气流脉动控制提供了参考。
1 脉冲抑制与现行的脉冲声学分析方法对气体脉冲的抑制及方式的选择问题,制造厂在设计中将予考虑,选型中应对其进行审查。
常见的脉冲抑制主要是采用进、排气缓冲罐,共用的消声器、分离器、脉冲过滤器(有内件)、缩口管段、孔板系统以及气体管路的配置等方式。
一般来说,通常所采用的是进出口缓冲器,进排气集合管路系统来吸收压力脉冲。
往复式天然气压缩机管线振动分析及减振措施应用摘要：天然气压缩机是油田伴生气处理装置使用最多的增压设备，在装置运行过程中会由于气流脉动、共振、机组振动、声学振动等各种原因引起压缩机管线振动。
长时间的管线振动会引起管件连接松动、焊缝破坏、仪表失灵等危害，严重时可能导致管线破裂，引起天然气泄漏着火爆炸，严重影响装置安全运行。
本文通过对压缩机管线振动原因的分析，将探讨适合天然气压缩机管线的减振措施及现场应用效果比较。
关键词：天然气压缩机管线振动减振措施1引言中原油田采油一厂所用往复式压缩机主要作用是为油田伴生气增压。
在压缩机及其工艺管线设计时，虽然从生产工艺条件、土壤条件、设备本身等方面考虑了压缩机管线振动影响并采取了管卡、支墩等固定形式，但由于工区特殊的土壤地质条件和装置经过较长年限运行，设备本身工况也发生了较大变化，在运行过程中管线振动明显。
长时间的管线振动既降低了压缩机的容积效率，减少排气量，损耗功率，导致吸、排气阀以及控制仪表使用寿命缩短；更严重的是管线与其附件连接部位易发生松动和破裂，影响管线附属仪表的显示精度，对装置安全生产运行构成严重威胁。
严重时引起管线焊缝断裂，发生天然气泄漏燃烧或爆炸事故。
所以认真分析管线振动原因并采取有效措施尽可能消除管线振动对天然气处理装置安全运行有重要作用。
2 压缩机管线振动原因天然气压缩机主要工艺管线有循环水系统管线、润滑油系统管线和天然气压缩关系。
由于压缩机水、油系统压力一般低于天然气管线，而天然气管线中二级排气管线压力较一级进气、一级排气和二级进气压力高，同时大量现场实践也证明压缩机二级排气管线是所有管线中振动最为明显的，所以以二级排气管线为分析对象对整套管路进行分析。
选取的压缩机是两级往复式压缩机，由电动机驱动，从结构可分电动机、机身部分和压缩部分。
机组的电动机通过靠背轮和压缩部分的曲轴相连。
压缩部分有两级4缸，呈180℃对称平衡布置曲轴两边，电动机产生的动力通过靠背轮和曲轴连杆机构传递给压缩机做功。
往复式压缩机工程设计中的问题探讨摘要：本文主要是对往复式压缩机工程设计中的问题进行探讨，首先研究往复式压缩机出现振动的振源与防振措施，然后分析管道设计，最后提出优化方案，为相关工作人员提供一定参考。
关键词：往复式压缩机；管道设计；振动前言：在往复式压缩机运行过程中，常常会出现振动现象，该现象不仅较为复杂，而且在设计时也是令设计人员极为头疼的问题，如果在设计时存在不足，就非常容易出现共振现象，从而对压缩机的使用寿命和性能产生非常大的影响，不利于设备的正常使用。
下面笔者就针对相关内容进行详细阐述。
一、往复式压缩机出现振动的振源与防振措施（一）振源分析根据此类型压缩机工作的具体情况来看，其在气缸当中通常是进行周期性往复运动，能够导致在吸排气上出现周期性变化，而管道中气体则呈现出脉动状态，不论是气体的压力、流速还是密度都会随着时间和位置发生周期性改变，而这一现场也被人们叫作气流脉动[1]。
由于气体接触到各种管件以后，便会产生激振力，当受到该力所产生的作用时，管道也就会出现振动。
由此能够的看出，发生振动的振源为管道内的气体发生了压力脉动。
因为压力脉动不可能消失，所以在管道中出现振动，并处于合理范围之内，那么所产生的任何振动都是正常的，需要注意的是避免发生剧烈的震动，主要是如果受到剧烈震动，那么就会对管道、材料等等造成破坏[2]。
通常情况下，致使管道发生振动的原因有：（1）气体所受到的压力脉动太大，使得所产生激振力过大，此时振动频率非常高，形成的振动也就很高。
而出现此种情况的因素主要在于在缓冲罐、基础等方面上的设计存在问题而引起的。
（2）管道结构自身容易出现共振，产生共振的原因主要在于压缩机自身所产生的激振力频率与管道固有频率是相同或是非常接近的，如果发生了共振会导致管道在振动上出现快速增加，而管线则发生了非常大的位移。
（二）防振措施如果想要最大程度减少管道中气体所发生的波动，避免出现共振现象，那么就应当采取有效措施加以解决[3]。
往复式压缩机的设备布置及配管设计发布时间：2023-07-05T07:19:07.538Z 来源：《新型城镇化》2023年14期作者：张杰[导读] 往复式压缩机是石油化工装置中常用的设备，随着国家对清洁能源、环保的要求越来越高，也对压缩机提出了更高的要求。
本文以某项目50万吨/年煤焦油加氢装置为例（以下简称本装置），结合本装置现场运行状况，对往复式压缩机设备布置、配管设计及减振措施进行分析。
胜帮科技股份有限公司 710086摘要：往复式压缩机由于设备本身的气流脉动，管道振动问题比较严重。
本文从新氢压缩机的设备布置、配管设计等方面出发，结合工程实例，对管道振动及减振措施进行分析，并介绍了常见的减振措施。
关键词：往复式压缩机；设备布置；配管设计；振动；减振措施1 引言往复式压缩机是石油化工装置中常用的设备，随着国家对清洁能源、环保的要求越来越高，也对压缩机提出了更高的要求。
本文以某项目50万吨/年煤焦油加氢装置为例（以下简称本装置），结合本装置现场运行状况，对往复式压缩机设备布置、配管设计及减振措施进行分析。
2 工艺流程简介自PSA的氢气（新氢）经过新氢分液罐，分液后进入压缩机一级进气缓冲罐，经过一级气缸压缩后，进入一级排气缓冲罐，后依次进入一级冷却器、一级分离器，然后进入二级进气缓冲罐，经过二级气缸，进入二级排气缓冲罐，后依次进入二级冷却器、二级分离器，最后进入三级进气缓冲罐，经过三级气缸，进入三级排气缓冲罐后离开压缩机。
氢气经过新氢压缩机三级压缩升压至18.0Mpa（表压，下同）进入后续的工艺流程。
3 往复式压缩机的设备布置压缩机单元的设备包括：主机和附属设备。
3.1 工艺流程要求设备布置时，首先满足工艺要求，宜按流程布置，并靠近布置。
3.2 机间设备布置要求加氢装置压缩机的布置，一般采用二层布置，主机布置在二层，机间设备及附属油站布置在一层，方便操作及检维修，设备布置有两种形式：一种是机间的分离器和冷却器布置在压缩机厂房外，二层平台高2.8m～3.2m。
往复压缩机工程技术规定往复压缩机广泛应用于各种工业领域，如制氧、液化空气、工业气体制备、炼油、化工、冶金、矿山、电力和食品医药等行业。
为了保证往复压缩机的安全运行和长期稳定性，需要建立一套严格的工程技术规定。
本文将从以下几个方面介绍往复压缩机工程技术规定。
1. 压缩机选型在选择往复压缩机时，需根据具体工况参数选择适合的型号和规格，考虑工况参数、流量需求、压缩比、运行方式等。
需参考压缩机的说明书、产品数据表、技术参数表等，进行适当的计算和选择。
2. 压缩机安装往复压缩机的安装过程需要遵循以下规定：•安装地点要求平整，无振动、无影响设备稳定运行的结构物•底座焊接、地脚螺栓或拉钉固定•连接管道应套接紧密、驳口设止回阀•安装好的压缩机应进行调试和试运行，并进行可靠性测试。
3. 压缩机维护压缩机的维护保养工作十分重要，对于延长压缩机寿命和保持良好的性能都有重要作用。
维护保养工作主要包括以下内容：•定期更换机油和润滑剂，并根据工作环境及工作状态进行调整•检查曲轴箱、缸体、活塞、阀片、气缸垫等部件的磨损程度，定期进行更换•定期清理压力表、温度表、设备上的过滤器等维护配件。
4. 压缩机故障处理往复压缩机的故障处理需要遵循以下规定：•现场技术人员需对故障原因进行分析，并制定相应处理方案•在进行故障维修时，需做到先停机，后检查，确保安全•维修后需重新进行压缩机的性能测试。
5. 压缩机安全使用往复压缩机是一种高压力设备，需要在使用过程中遵循以下安全注意事项：•严格执行操作规程、安全规定和使用手册的规定•定期对压缩机进行检查，避免因故障引起的意外和损害•保障压缩机的可靠性和稳定性，避免生产事故的发生。
6. 结论往复压缩机是目前广泛使用的高压设备之一，其安全运行需要在选择、安装、维护、故障处理和使用等方面进行严格的规定和管理。
只有加强对往复压缩机规范化管理和技术改进，才能保障设备的稳定运行，提高设备的产能和效益，达到完善压缩机技术的目标。
工 程 标 准 往复式压缩机管道防振设计规定 标准号标准号:BA3:BA3:BA3--6-1-19971997
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编制 审核 会签 批准 4
1 总则 1.0.1 为提高往复式压缩机振动管道的设计质量，消除事故隐患，满足配管设计和振动分析的需要，特制定本规定。 1.0.2 本规定适用于往复式压缩机气体管道的设计和应力与振动分析，不适用于往复泵及其它离心式机械。 1.0.3 执行本规定时，尚应遵守其它有关规定。 1.0.4 引用标准 a）美国石油学会标准API-618； b）ANSI/ASME B31.3； c）动力机器基础设计规范GBJ40； d）工程设计标准BA3-3-7； e）往复活塞压缩机机械振动测量与评价GB7777-87。 1.0.5 本标准替代《往复式压缩机管道设计技术规定》（BA3-6-1-94）。
2 一般规定 2.0.1 往复式压缩机的选型除需满足工艺操作条件外，还需考虑机组结构的整体力学性能，一般应选用对称平衡型结构。 2.0.2 应向压缩机制造厂（商）明确，所提供的压缩机必须满足API-618的规定。根据API-618，进出口缓冲罐的最小缓冲容积不得小于公式（2.0.2-1）和（2.0.2-2）的计算值，且两者都不应小于0.028 m3。
（2.0.2-1) VsVKTsM=92714.()/
VdVsR=14/ 工 程 标 准 往复式压缩机管道防振设计规定 标准号标准号:BA3:BA3:BA3--6-1-19971997
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1 (2.0.2-2)
式中: Vs--需要的最小吸入缓冲容积，m3； Vd--需要的最小排出缓冲容积，m3； k--气体在操作压力和操作温度时的绝热指数； Ts--进口绝对温度，K； M--气体分子量； V--所有与该缓冲罐相连的气缸每转向其排出的总净容积，m3； R--气缸压缩比（绝对排气压力除以绝对吸气压力）。 2.0.3 管道振动的主要原因是气体的压力脉动，压力脉动源于压缩机活塞的往复运动，压力脉动的大小可用压力不均匀度δ来表示，定义如下：
（2.0.3-1） 式中： δ--压力不均匀度，%； Ptmax--管内气体的最大瞬时工作压力（绝），MPa； Pimin--管内气体的最小瞬时工作压力（绝），MPa； P--管内气体的平均压力（绝），一般即为工作压力，Mpa。
（2.0.3-2） 2.0.4 应明确向压缩机制造厂（商）提出吸气缓冲罐入口和排气缓冲罐出口法兰处的压力不均匀度允许值。API-618规定，其允许值可按（2.0.4）式计算：
δ×=−PtPtpmaxmin100 PPtPt=+maxmin2
δ≤1913./P 工 程 标 准 往复式压缩机管道防振设计规定 标准号标准号:BA3:BA3:BA3--6-1-19971997
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1 （2.0.4）
式中： P--管内气体的平均压力（绝），MPa 2.0.5 压缩机制造厂（商）应明确向用户提供吸气缓冲罐入口和排气缓冲罐出口法兰处可能达到的压力不均匀度，包括各种可能出现的操作工况（如试运转，非正常操作等）。 2.0.6 压缩机制造厂（商）必须提供多级压缩机机组级间管道的配管设计及有关支承资料。 2.0.7 根据GB7777-87，对于对称平衡型压缩机，制造厂（商）应保证机器的振动烈度不大于18。 2.0.8 符合下列条件之一者必须进行管内气体的压力脉动分析： a）压缩机制造厂（商）不能提供吸气缓冲罐入口和排气缓冲罐出口法兰处的压力不均匀度数值； b）压缩机制造厂（商）提供的吸气缓冲罐入口和排气缓冲罐出口法兰处的压力不均匀度不满足（2.0.4）式的规定； c）配管设计有要求时。 2.0.9 满足下列条件之一者可不进行管内气体的压力脉动分析； a）根据经验判断压力不均匀度不会超标的配管设计； b）与已正常运行的管系相同或相似的同型号压缩机的配管设计； c）压缩机制造厂（商）提供的吸气缓冲罐入口和排气缓冲罐出口法兰处的压力不均匀度值满足（2.0.4）式的规定； d）压缩机制造厂（商）对其提供的压缩机及管道已进行过声学模拟分析或试验。 2.0.10 满足下列条件之一者可不进行管内气体频率特性分析： a）根据经验判断不会导致气柱共振的配管设计； b）与已正常运行的管系相同或相似的同型号压缩机的配管设计。 2.0.11 不满足第2.0.10条者必须进行管内气体频率特性分析。 2.0.12 满足下列条件之一者可不进行管道结构动力分析： a）根据经验判断压力不均匀度不会超标的配管设计； b）与已正常运行的管系相同或相似的同型号压缩机的配管设计。 2.0.13 不满足第2.0.12条者必须进行管道结构动力分析。 工 程 标 准 往复式压缩机管道防振设计规定 标准号标准号:BA3:BA3:BA3--6-1-19971997
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1 2.0.14 凡需要进行压力脉动分析、气柱频率特性分析和管道结构动力分析的配管设计，应向振动分析专业提供设计图纸和附录A、B、C振动分析原始数据。
3 管道系统的防振设计 3.0.1 允许对压缩机制造厂（商）提供的局部配管方案，包括缓冲罐、级间冷却器的配置方式提出修改意见，但此意见必须在压缩机制造厂（商）认可的情况下才能付诸实施。 3.0.2 双层布置的压缩机，楼板顶面与地面的标高差不宜地大，宜控制在3m左右。 3.0.3 管道规划应优先考虑吸排气管道的布置，并需经振动分析人员认可，以避免出现较大修改，影响设计进度。 3.0.4 在工艺条件允许的情况下，压缩机厂房内的吸排气管道的管径可适当放大一个等级，压缩机房外的吸排气管道仍按工艺要求设计。 3.0.5 吸排气管道的走向应平直顺畅，尽量少设弯头。管道拐弯处宜采用曲率半径大于或等于1.5倍公称直径的弯头，不宜采用急弯。 3.0.6 支架位置应合理选择，阀门和其它重量较集中的部位附近应设置支架。 3.0.7 布置支架时，两支架之间不应出现三维空间的管段，支架间距应比一般管线的支架间距小。 3.0.8 支架型式应合理选择，吸排气管道上应至少设一个固定支架，其余支架都应做成管卡或卡箍型管托，管卡宜采用扁钢制作，管道与管卡或卡箍之间宜加垫3mm厚的石棉橡胶垫，卡箍型管托与其生根部位应焊接固定。 3.0.9 气缸进出口附近的管道支架宜在压缩机基础上生根，无需设计独立管架。 3.0.10 公称直径大于或等于DN150的吸排气管道支架不宜在压缩机房柱和楼板上生根。 3.0.11 对压缩机房内支承吸排气管道的所有构架或生根于楼板和房柱上的支架，应提出有关动载荷数据。
4 管道系统的静力分析 4.0.1 管道系统在进行动力分析之前，应按照工程标准BA3-3-7的要求首先进行静力分 工 程 标 准 往复式压缩机管道防振设计规定 标准号标准号:BA3:BA3:BA3--6-1-19971997
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1 析。
5 管道系统的动力分析 5.0.1 应力分析专业不仅要负责振动管道的详细动力分析，且应参与管道的总体平面规划。 5.0.2 管道系统的动力分析一般包括流体的压力脉动分析、气柱频率特性分析和管道结构动力分析，参见第2.0.8条至 2.0.13条的有关规定。 5.0.3 压力不均匀度的计算程序可采用我院编制的PPDA软件。 5.0.4 压力不均匀度的计算应同时考虑正常操作工况和试运工况。 5.0.5 对气缸进出口到缓冲罐的连接管段，压力不均匀度如果控制在表5.0.5的范围内则认为是合理的。对氢气和含氢混合气体可取表中的较大值。 表5.0.5 压力范围（MPa） <0.5 <0.5～10 10～20 20～50 δ的允许值（%） 2～8 2～6 2～5 2～4 5.0.6 缓冲罐以外管道内的压力脉动如控制在5.0.6-1)式规定的范围内则认为是合理的。
（5.0.6-1) 式中： δ--允许压力不均匀度，%； d--管道内径，cm； P--管内平均绝对压力，MPa。 （5.0.6-1)式适用于平均绝对压力小于20.7MPa的情况。 脉动频率f按（5.0.6-２）式计算。
（5.0.6-
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