往復壓縮機管道振動原因以及防振設計

陸權（河北潤達石化工程建設有限公司 河北 石家莊 050099）

一、前言

引起往復壓縮機振動的原因非常多，在日常使用的過程中，壓縮機是一個在吸氣和排氣交換的過程中反復的運行的機械，因此對于氣流的變化而引起的管道振動是正常的，但劇烈的振動一方面會導致噪音的增大，對于工作環境而言是非常不利的，另外一方面會造成壓縮機的損傷，因此防振措施的設計無疑是非常重要的。

二、往復壓縮機振動的原因

1.氣流脈動的相關概念

氣體在壓縮機管道中存在的形式我們一般稱為氣柱，氣體在動力系統的作用下，常常會發生一系列的物理變化，例如氣體的壓縮與氣體的膨脹都是具有連續性的，所以氣體在壓縮機內反復的運行，是具有節律性的；在吸氣和排氣的過程中，氣柱會產生一定的變化，一般表現為氣柱的振動，這樣的振動方式也是具有節律性的，這樣的氣體振動會導致壓縮機內的管道振動，是振動的根本來源。

對于管道的振動需要注意以下兩個概念：首先是機械振動，機械振動主要包括機械的閥門以及變徑管在受到周期性的振動力后導致的振動。然后一個概念就是激發頻率，壓縮機每秒鐘排氣以及吸氣的頻率我們稱為壓縮頻率。在壓縮機內，氣柱振動的頻率是受到溫度以及管道長度和氣體壓力等多種因素的影響，因此氣柱頻率對于不同的壓縮機而言具有不同的階數。對于機械的正常運轉也是有著一定的影響。

2.往復壓縮機日常生產中出現管道振動的原因

目前在實際運用往復壓縮機的過程中，管道產生劇烈振動的原因主要包括以下兩個因素：

第一種振動，是由于在壓縮的過程中氣體排氣或者是吸氣的脈動過大，導致的振動過大，在實際壓縮機的外在表現就是振動的幅度過大，屬于異常振動中的一種，但是這樣的振動比較少見。而第二種振動，就是在壓縮機使用過程中，由氣柱導致的共振——當氣柱的頻率和機械的固有頻率重疊的時候，或者是非常相似的時候，由物理共振定律，振動的幅度會成倍的增加，造成管道的劇烈振動。因此在實際生產中減小管道的振動其中最為常見的方式就是減少氣柱和機械共振的發生。

三、生產中控制往復壓縮機振動的措施

根據振動產生的原因和特點，在實際的操作過程中可以做到以下幾點控制振動，首先是可以使用金屬管支架固定，支架固定可有效的減少管道的振動；其次在對往復壓縮機的使用過程中，應該盡量減少管道的長度以及閥門等的配件，由于配件的振動幅度較大，所以對于機械的影響也較大；另外，在目前使用緩沖器，也是日常中常用的減輕振動的最有效方法。最后，根據振動的特點，由于共振引起的振動是最為常見的，因此在合適的位置選擇節流板能夠有效的控制氣柱的振動，防止氣柱的振動和機械的固有頻率相同，能夠有效減小振動的頻率。

四、往復壓縮機管道的防振設計

從目前往復壓縮機的結構來看，當管道系統的剛性較差的時候，受到氣流脈動的影響加大，因此不管是對于管道還是對于緩沖器而言都會受到劇烈的振動。當緩沖器的位置布置較好，也就是處于臥式的位置時，在實驗的過程中不會產生非常大的振動，因此在防振設計的過程中，緩沖器的位置和往復壓縮機的振動幅度有非常大的關系，而和管道的剛度本身不存在任何的差異，因此在防振的設計過程中，首先是重點減小共振帶來的影響，其次對于管道和緩沖器的設計，需要更多的注意，主要注意以下幾點：

1.首先是從緩沖器的設計角度來講，將緩沖器的支腿由原來的臥式布置的位置改為鞍式，這樣進入緩沖器的氣流不再是豎直的方向，而是垂直的方向，因此能夠有效減緩振動的幅度。另外，在對緩沖器設計的過程中應該減少氣缸之間和連接管道的形狀，盡量避免使用彎頭，而實際使用直管最為有效，緩沖器的高架管道應改為低架管道，也可以減少往復空壓機管道的振動。

2.從設計的角度上面來講，應該針對于不同行業需求，進行往復壓縮機的設計；根據振動的原因，主要是因為氣柱的脈沖，和機械的固有頻率之間發生共振而引起的，所以在機械制造中，盡量避免機械頻率和實際氣柱的頻率接近。一般對于實際設計的要求中，根據我國的相關機械的規定，機械的固有頻率應該比氣柱的脈沖的頻率高1.4倍才能滿足日常的使用；因此，在往復壓縮機的選購過程中，相關的技術人員需要計算的是在使用壓縮機的過程中氣柱脈沖的頻率如何，根據這樣的頻率來對往復壓縮機進行選擇。

3.往復壓縮機的防振設計還需要有一定的檢測措施，目前在檢測頻率的過程中基本上都是采用的聲波進行檢測，嚴格的檢測方法有利于采取措施，減弱壓縮機的振動。

4.在實際的使用過程中，要調整壓縮機的平穩度，將壓縮機的運轉的電機放在一個較為平穩的位置進行運轉，因為電機本身在運行的過程中有一定的頻率；減弱壓縮機的振動，還有另外一種方法就是安裝消減器，通過改變振動系統來實現減振作用。

5.減小整個系統的氣流脈動，減小氣流脈動的方法非常多，除了上述的緩沖器以外，其實改變容器的大小以及容器的形狀都對整個壓縮機的減振起到一定的作用。

結束語

綜上所述，在對壓縮機進行減振的過程中，一方面我們主要需要了解是什么原因導致壓縮機的振動，另外一方面需要注意的問題就是在實際的減振過程中，涉及到的實際問題非常多，因此需要區別對待；由于行業不同，所以往復壓縮機所處的環境也不一樣，因此在減振措施的設計過程中要具體情況具體對待。

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