浅谈往复式压缩机振动产生的原因及消除方法

2. 气流脉动造成的振动的消除方法
2.1 缓冲罐、分离器振动分析与消除方法
缓冲罐对于消除气流脉动作用巨大，如果缓冲罐 设计不合理，严重的气流脉动会引起机组振动超标 。一般国内厂家多采用美国石油学会（API）的规 定，要求缓冲罐的最小容积应在气缸行程容积的10 倍以上。若缓冲罐设计合理，振动依然超过标准值 ，可采用加固支架的方法解决。
2.2 工艺管线振动分析与消除方法
用便携式测振仪对缓冲罐出口的近端管线和远端管线进行测 量，若离排气缓冲罐较远的管线振动较为严重，说明造成压缩 机振动的主要原因是管道气流脉动。研究气流脉动情况，可以 从振动频率和管内气流压力不均匀度入手进行研究。 因为管道 内的气体为脉动气流，当其经过弯头、 阀门等横截面积发生变 化的地方时，将产生激振力，从而导致管道机械振动。如果将 管道内的气柱视为有质量，能压缩的振动体时，可计算其振动 频率，现在常用较为简便的工程软件ANSYS进行模拟仿真计算 。通过计算比较如果气柱的二阶固有频率和激振频率相同或相 近，就形成了共振，此时会出现最大的振动幅度。
4M80-493
表示该机为4列，M型对称平衡式，最大允许气体力为80t，排气量为493 m3／min
1、机身
2、曲轴 3、连杆 4、十字头 5、接筒 6、气缸 7、活塞 8、填料 9、气阀
二、振动分类及其产生原因
往复式压缩机的振动就其产 生的原因可分为两大类：
(1)机械振动； (2)气流脉动引起的振动， 包括气柱共振和管道机械共振。
往复式压缩机在运转过程中,由于吸气、 排气的间歇性使管路中的气流压力和速度呈 周期性变化,这种现象称为气流脉动。在设计 过程中，可以通过多级配置来减小压力差， 以降低气流脉动。
2.1 气柱共振
管路系统内所容纳的气体称为气柱。因为气体具 有一定的质量，可以压缩、膨胀，具有一定的弹 性。气柱本身就是一个类似于弹簧的振动系统。 在一定的激发下会形成振动。而压缩机的吸、排 气过程就是一个激发的过程。所以，气柱在接受 激发后，把所形成的振动以声速向远方传播。气 柱有自己一系列的固有频率。设气柱基本固有频 率为K，若激发主频率F等于气柱的基本固有频率 K，则会发生气柱共振。
（3）设置支架应使管道固有频率避开激振频率的0 . 5— 1.5倍区域， 一般取激振频率的1.5 倍作为管道固有 频率进行设计。
（4）为防止机组的转动不平衡力引起管系振动，进出口 缓冲罐要有牢固的支承。
（5）在管道的固定支撑的部位放置金属弹簧、 胶皮或软 木等来改变管道系统结构的阻尼，其隔振、 减振的 效果比较好。
1. 机械振动
引起机身机械振动的原因有： 1）机身或辅机地脚螺栓松动； 2）设备联轴器找正不当； 3）机组下沉，垫铁松动； 4）汽缸、缓冲罐支撑不良； 5）轴瓦、十字头滑道间隙大； 6）填料或活塞环异常磨损； 7）气阀损坏或密封不严等。
2.气流脉动引起的振动
气流脉动引起的振动包括气柱共振和管 道机械共振。
式中d为孔板内径，D为管道内径，h为孔板厚度；对低速 气体，d/D可以取接近0.5，对高速气体，可以取接近0.43。
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另外，孔板材料与管道材料要相同， 孔板内径边缘处必须保留锐利棱角，不 得倒角，否则效果要降低。孔板的安装 位置，必须是有足够大的容器进、出口 法兰处。一般安装在缓冲罐出口和分离 器入口处。
2.2 管道机械共振
输送气流的管道本身也是一个弹性系统。当气流脉 动时，由于压力的脉动变化，在管道拐弯处或截面变 化处就会有周期性的激振力作用。在激振力作用下， 管道就会发生振动。设管道的基本固有频率为δ，则 如果激发主频率F等于管道的基本固有频率δ时就会发 生管道机械共振。气柱共振、管道机械共振都与配管 情况、管路始端、末端的边界条件有关。如果配管不 好，可能会出现F=K=δ的情况。既有气柱共振又有管 道机械共振, 将产生严重的后果。
2）加固管线、增加支撑：
（1）往复式压缩机的吸人或排出管道以及其它有强烈振 动的管道上的支架， 必须与压缩机基础和建筑物脱 开， 并不得在楼板或平台上生根， 应设计成 独立 的支架且支架的高度应尽可能低。
（2）管道支架应设在所有管道拐弯、 分支、 标高有变化 以及集中荷载附近， 其支架采用特殊的抑振管架， 而不能只为承重或止推架。
三、振动消除的方法
1. 机械振动的消除方法
压缩机在运行状况时需要检查的项目有： 1.检查驱动设备声音是否异常； 2.检查各机件运行时是否有异响和冲击； 3.检查设备的振动是否符合标准； 4.检查设备轴瓦温度是否正常； 5.检查排气温度，应不超过设定值； 6.检查排气压力，应不超过设定值； 7.检查吸排气阀是否发热，阀的声音是否正常； 8.注意各处漏油，漏水，漏气情况。
管道振动的消除，可通过增加限流孔板和加固管线、增加 支撑的方法。
1）增加限流孔板；
在管道适当位置加装孔板，可以将管段内的压力驻波变为 行波，从而降低管段内的压力不均匀度，减少气流脉动。
选择孔板尺寸及安装位置很重要， 孔板尺寸主要有2项： 开口比 d/D=0.43~0.50， 厚度 h=3~5mm；