SESA 0104-2002 往复式压缩机管道防振设计规定

设计标准
SESA 0104-2002
实施日期2002年10月18日中国石化工程建设公司
往复式压缩机
管道防振设计规定
第 1 页共 6 页
目 次
1 总则
1.1 目的
1.2 范围
1.3引用标准
2 一般要求
2.1 压缩机制造厂的责任
2.2 管道应力分析专业的责任
3 往复式压缩机管道布置和支架设置要求
3.1往复式压缩机管道布置要求
3.2 往复式压缩机管道支架设置要求
1　总则
1.1　目的
为了统一管道应力分析专业往复式压缩机管道防振设计的内容及深度，特编制本标准。

1.2　范围
1.2.1 本标准对管道应力分析专业往复式压缩机管道防振的设计原则和布置要求等内容进行了规定。

1.2.2 本标准适用于往复式压缩机气体管道的防振设计和振动分析。

1.3 引用标准
使用本标准时，应使用下列标准最新版本。

API 618　《石油、化工和燃气工业用往复式压缩机》
ASME B31.3　《工艺配管》2 一般要求
2.1 压缩机制造厂的责任
2.1.1 订货时应向压缩机制造厂明确，所提供的压缩机必须满足API 618的规定，并要求压缩机制造厂按照API 618规定的三种分析方法之一控制脉动和振动。

这三种方法是：
方法1： 使用专利或根据经验设计的脉动抑制装置来控制脉动，并对买方的管道系统进行简单的分析，为避免气柱的共振，确定管道的临界长度。

该方法无须进行声学模拟分析；
方法2： 使用脉动抑制装置和经过验证的声学模拟技术来控制脉动，根据跨距和支撑情况对管道各跨进行固有频率计算，避开激振频率。

这种方法在进行声学模拟时要同时考虑压缩机、脉动抑制装置和管道系统，以及它们之间的相互影响；
方法3： 与方法2相同，但要对压缩机气缸和组件以及相连的管道进行固有频率和振型分析，并且计算动应力。

分析中应考虑声学特性（压力脉动）和机械特性（管道布置）的相互影响。

具体要求制造厂采用何种方法，可参照API 618中的推荐图表（见表2.1.1）进行。

表2.1.1所列出的是最低要求，一般情况下应要求制造厂按照方法3进行分析。

表2.1.1　最低要求
333
233223出口绝对压力，M P a 20.76.93.45123 112 373 >373
额定功率，kW
2.1.2 压缩机制造厂在控制压力脉动和管道振动时应符合下列要求：
a) 压力脉动的大小，用压力不均匀度来衡量；压力不均匀度δ用式（2.1.2-1）表达：
式中：
P max ——不均匀压力的最大值（绝对压力），MPa ；
P min ——不均匀压力的最小值（绝对压力），MPa ；
P 0 ——平均压力（绝对压力），P 0＝（P max ＋P min ）/2，MPa 。

b) 压缩机气缸法兰处未滤波的气体压力不均匀度应限制在（2.1.2-2）式之内，若其数值大于7 %，则取为7 %；
δcf ＝3R （2.1.2-2）式中：
δcf ——压缩机气缸法兰处未滤波的气体压力不均匀度允许值，%；
R ——本级压力比（出口绝对压力除以入口绝对压力）。

c) 采用分析设计方法1时，脉动抑制装置管道侧的气体压力不均匀度应限制在（2.1.2-3）式的计算值之内；
式中： δL ——脉动抑制装置管道侧的压力不均匀度允许值，%；
P L ——管道的平均绝对压力，MPa 。

d) 采用分析设计方法2和方法3时，管系内的气体压力不均匀度应限制在（2.1.2-4）式的计算值之内。

当管内气体绝对工作压力处于0.35 MPa ～20 MPa 之间时：
)
32.1.2()(9.131-=
L L P d 1)-(2.1.2 %1000
min max ´-=P P P d )
42.1.2()(6.12521-=f D P i L l d
式中：
δl ——管系内压力不均匀度允许值，%；
D I ——管道内径，mm ；
P L ——管道的平均绝对压力，MPa ；
f ——脉动频率，Hz 。

脉动频率由（2.1.2-5）式求得：
式中：
R ——机器转速，r /min ； N ——压缩机每转的激发次数（单作用取1，双作用取2）。

当管内气体绝对工作压力低于0.35 MPa 时，（2.1.2-4）式中的平均绝对压力P L 取为0.35，且此时（2.1.2-4）式的计算结果是压力脉动的峰-峰值，不是百分数。

当管内气体绝对工作压力高于20 MPa 时，则须详细计算循环应力峰-峰值，该值不应超过材料的疲劳持久极限。

2.1.3 进出口缓冲罐的最小缓冲容积不得小于公式（2.1.3-1）和（2.1.3-2）的计算值，且两者都不应小于0.028 m 3。

式中：
V s ——需要的最小吸入缓冲容积，m 3；
V d ——需要的最小排出缓冲容积，m 3； P d ——所有与入口缓冲罐相连的气缸每转从缓冲罐吸取的净容积之和，m 3/r ； K ——气体在平均操作压力和温度时的等熵压缩指数；
T s ——入口绝对温度，K ；
M ——分子量。

式中：)
52.1.2(60-=
RN f )(d S V V ³)
23.1.2()(
6.11-=K S d R V V )(S d V V £)
13.1.2()(1.841-=M
KT P V S d S
R——气缸法兰处的级压力比（本级出口绝对压力除以入口绝对压力）。

2.1.4 要求压缩机制造厂负责多级压缩机机组级间管道的配管及支架设计。

2.2 管道应力分析专业的责任
2.2.1 进行管系静力分析
在进行管道防振设计时，应首先对配管专业提出的管道布置方案进行静力分析，并使之满足ASME B31.3的要求。

2.2.2 进行管道固有频率分析
进行管道固有频率分析时，应使管系第一阶固有频率高于机器激振频率的1.2倍，并且应不低于8 Hz。

如不满足要求，则应对管道布置和支架设置提出修改意见，直至满足要求为止。

2.2.3 将管道设计方案提交机器制造厂确认
管道应力分析专业应要求配管专业将经过分析的管道布置和支架设计方案，按照订货合同的规定提交机器制造厂确认。

2.2.4 管道布置和支架设计方案经确认后，对于机器制造厂提出的合理修改意见，应按其修改意见执行，对于明显不合理的修改意见，可与机器制造厂进一步商榷。

3 往复式压缩机管道布置和支架设置要求
3.1 往复式压缩机管道布置要求
3.1.1 往复式压缩机管道应尽量沿地面布置。

3.1.2 双层布置的压缩机，楼板顶面与地面的标高差不宜过大，宜控制在3 m左右。

3.1.3 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。

3.1.4 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。

3.2 往复式压缩机管道支架设置要求
3.2.1 支架型式应为固定支架、管卡或卡箍型管托，不能采用简单支托和吊架。

管卡宜采用扁钢制作，管道与管卡或卡箍之间应加垫石棉橡胶垫，卡箍型管托与其生根部位应焊接固定。

3.2.2 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。

3.2.3 布置支架时，两支架之间不宜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，具体位置及间距应通过固有频率分析后确定。

3.2.4 防振支架宜设独立基础，尽量避免生根在压缩机基础和厂房的梁柱上。

3.2.5 防振支架的结构和支架的生根部分应具有足够的刚度。