關于往復式壓縮機振動分析及應對措施的探討

高志濤 干杰

摘要：時代在進步的同時，往往也給我們帶來了新的科技成果。壓縮機在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用，并起到了很好的效果，對于人民生活質量的提高有著重大的作用，它極大的改善了人們的生活質量和環(huán)境。但是有得必有失，往復式壓縮機在工業(yè)生產(chǎn)中的應用給人們帶來便利的同時，也給人們帶來了很多的污染，如噪聲污染等。已經(jīng)無時無刻不對我們的生活產(chǎn)生著負面的影響，所以我們對壓縮機在工業(yè)生產(chǎn)上帶來更大期望的同時，同樣也不能忽視該設備對環(huán)境產(chǎn)生的危害，還要結合實際情況對壓縮機的共振產(chǎn)生情況進行處理。鑒于此，本文主要分析往復式壓縮機振動分析及應對措施。

關鍵詞：往復式壓縮機；振動；措施

1 引起往復式壓縮機振動的原因及其危害

1.1 往復式壓縮機振動原因

（1）是機器都有產(chǎn)生振動。這些振動往往都是由于平衡性能導致的。往復式壓縮機也不例外，其振動也是由于壓縮機平衡性能。壓縮機在運行時，曲柄和活塞是連接在一起工作的，它們組建在一起做加速或者減速運動，由于慣性，產(chǎn)生慣性力，二者在旋轉時不斷進行往復運動和旋轉。

（2）壓縮機產(chǎn)生振動的原因不僅一個。在運轉過程中，壓縮機也會產(chǎn)生振動。在壓縮機運行時，內(nèi)部組件會導致振動，外界因素也是不可忽略的。在壓縮機安裝過程中，地面是否平整，壓縮機是否牢固等都會導致振動。在壓縮機氣缸內(nèi)氣體的調(diào)節(jié)過程中，往往會受到壓縮機運轉結構的影響，在振動特性相關的不同組件的變化中，會產(chǎn)生相應的系統(tǒng)旋轉式調(diào)節(jié)變化，根據(jù)慣性平衡和運動慣量變化關系，可以得到更多的有關于往復式壓縮機振動變化的具體情況。

1.2 產(chǎn)生共振時對往復式壓縮機的損害

我們知道機械做的無用功對于機械的壽命影響很大。壓縮機由于它的管路振動劇烈使得管發(fā)生破裂，從而影響到往復式壓縮機的壽命和使用安全。在共振對往復式壓縮機產(chǎn)生影響的危害分析中，大部分是關于重點的對周圍環(huán)境產(chǎn)生的污染情況分析，工業(yè)對城市的污染已經(jīng)成為當今社會的重要課題，受到社會各界的廣泛重視。重要的是，當振動分貝大于一定程度時，就會成為噪音，給人們帶來危害。

2 設備故障維護措施分析

2.1 熱性能參數(shù)檢測技術

熱性能參數(shù)檢測主要對壓縮機的熱性能參數(shù)進行分析，根據(jù)熱性能參數(shù)分析結果判斷壓縮機運行狀態(tài)，再對比壓縮機正常運行下的熱性能參數(shù)，從而判斷設備故障。目前研究人員對熱性能參數(shù)檢測的研究較多，且取得一定進展，但是該技術在實際應用的效果不佳，檢測結果的可靠性不高，難以用于預測壓縮機的潛在故障。因此，該技術用于設備故障分析較少，而主要用于檢測設備運行工況及其參數(shù)。

2.2 振動噪聲檢測

該檢測方法基于設備運行狀態(tài)下不同部位的振動幅度和頻率差異，振動檢測技術將設備振動幅度和頻率轉化為振動信號，再根據(jù)振動信號特點判斷設備故障。例如對機器表面振動情況進行分析，可以用于判斷設備的氣缸、主軸承等部位是否存在異常。再使用專用設備對疑似故障部位進行深入檢測，進一步查明故障及其原因。理論上看，振動噪聲檢測的可靠性高，并且振動噪聲檢測技術已經(jīng)廣泛用于多個領域檢測設備故障。

2.3 油液分析法

該檢測方法基于油液的物理化學性能差異以及油液磨損合信息，例如分析潤滑油酸度和水分、光譜、鐵鋪等信息，判斷設備故障原因。油液分析是當前常用檢測方式，主要用于齒輪箱、壓力系統(tǒng)等部位故障檢測，準確率高。

2.4 人工智能

人工智能屬于新興故障檢測技術，該檢測技術基于計算機、人工智能的發(fā)展。人工智能檢測方法以專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡技術兩種，專家系統(tǒng)檢測方法基于大量檢測實踐經(jīng)驗和該領域專家知識，并結合計算機技術，根據(jù)故障表現(xiàn)推理故障根源和搜索解決問題的策略。專家系統(tǒng)檢測方法多用于處理復雜且難度較高故障。和其他檢測技術相比，專家系統(tǒng)操作簡單，但是獲取專家知識和實際經(jīng)驗的難度高，并且依賴于專家知識和實踐經(jīng)驗，因而專家系統(tǒng)存在許多漏洞，需要不斷完善。

2.5 改變系統(tǒng)的共振頻率

管道系統(tǒng)的振動，是由于其作用在系統(tǒng)上的激振力引起的。而在往復式壓縮機工作時，絕大多數(shù)振動都是由于管道內(nèi)氣流壓力沖擊的脈動引起的。在往復式壓縮機管道系統(tǒng)中，當激振力的振動頻率與管道系統(tǒng)的固有頻率相近時，則會發(fā)生共振。為了避免這種災難性后果的發(fā)生，我們需要使往復式壓縮機的激振頻率與系統(tǒng)固有頻率之間有一定的頻帶寬度。而系統(tǒng)指定的往復式壓縮機的激振頻率是一定的，那么就只有提高管道系統(tǒng)的固有頻率。根據(jù)機械振動理論可知，系統(tǒng)固有頻率的公式可以用等效剛度和等效質量進行描述：

式中：Ke—管道系統(tǒng)的等效剛度；Me—管道系統(tǒng)的等效質量。

對管道系統(tǒng)的加固相當于是質量彈簧系統(tǒng)中彈簧的并聯(lián)，由上述公式可知，采用合適的方式對管道系統(tǒng)進行加固，提高整個管道系統(tǒng)的剛度，可以使得管道系統(tǒng)具有很高的固有頻率，從而有效避免共振。相關研究表明，鋼架用于支承管系和部分設備，對鋼架的技術指標有兩個要求：①為管道和設備的支承點提供合適的剛度；②鋼架結構系統(tǒng)的最低固有頻率應大于1.2×激發(fā)主頻。在相應的三維造型軟件中進行實體建模，通過ANSYS或者ABAQUS等商用有限元軟件進行模態(tài)分析計算，得出系統(tǒng)的固有頻率和振型，進而指導管道系統(tǒng)的改進，以消除振動。

總之，隨著時代的進步，科學技術的不斷改革與完善，我國在各個方面都取得了巨大的成就。在工業(yè)發(fā)展中，往復式壓縮機在實際操作中起著巨大的作用，是不可缺少的設備。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的范圍很大，其運作情況和研究措施的變化對其工作狀態(tài)有著十分重要的影響。但是該設備在工作時往往都要做一些無用功，無疑對能源和機械都有損失。因而，我們應對壓縮機的振動分析和應對措施進行深入研究，此研究對工業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

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