制冷活塞壓縮機管道嘯叫聲的原因及對策

陳利儀

摘要：對商超項目中使用制冷活塞壓縮機組配套水冷冷凝器的制冷系統中曾出現管道嘯叫聲的原因進行分析。在現場通過關小冷卻水系統中的進出水蝶閥以提高制冷系統中的高壓壓力、調整壓縮機組安裝的水平度、增加設備安裝的減振塊以達到調整排氣的固有頻率;通過一系列的改造措施，有效地減小了管道嘯叫聲的發生，消除共振，提高制冷系統的安全。

關鍵詞：嘯叫聲;固有頻率;共振;冷凝壓力

上海某超市內低溫機組在運行中，在吸氣壓力下降到0.5bar以下且同時有兩臺壓縮機在運轉，此時制冷機組排氣集管到油分離器出口整一段管道會出現強烈的噪音，此噪音較一般運行制冷系統聲音高，而且是一陣陣的，間隙性的。此現象目前對系統制冷性能安全等并無影響，但是目前這種嘯叫聲并不是正常的，為此采用了多種方式，試圖分析出制冷活塞壓縮機在運行過程中產生嘯叫聲的原因并解決此現象。

一、嘯叫聲產生的現象

此項目低溫系統是采用比澤爾活塞壓縮機（型號為4GE–23，制冷系統為R22系統）為核心部件的三并聯活塞壓縮機組，其壓縮機的主要參數見表1。

目前此項目運行中，如果在單臺運行的時候，全壓力范圍內均無出現異常噪音值，總體運行噪音測試值在78左右，如果是2臺或3臺同時運轉時，當壓力在0.5 bar（相對飽蒸發溫度–17℃）以上，機組運行無異常噪音值，總噪音測試值在82左右，當壓力下降到0.5bar以下，機組開始出現非連續的，間歇性異常噪音，測試噪音值在90以上。

在現場進行的測試，嘯叫聲的存在時排氣管的振動值與嘯叫聲停止后排氣管的振動值進行測試，測試結果如表2、3，由表可以得出，發生嘯叫聲時，管道內部振動“加速度”、“速度”數值較大，管道“振幅”基本平穩，在合格范圍內，且經過計算負荷基準仍在合格范圍內。因此目前該系統除噪音較大之外，并不會對系統管道產生安全、泄漏等問題。

二、嘯叫聲產生的原因

制冷活塞式壓縮機吸排氣為間歇性，氣流的壓力與速度呈周期性變化，且氣流脈動大，在排氣管的彎頭、異徑管、閥件、直管段等部位會產生較大的激振力，當激發頻率與氣體固有頻率相等時，就會形成強烈的脈動，引起管道產生強烈的嘯叫聲。

當一臺運行時，活塞壓縮機的排氣雖為一段一段的，但是并沒有產生碰撞沖突，固有頻率不等于激發頻率，因此并沒有產生強烈的嘯叫聲。當吸氣壓力上升時，活塞壓縮機的排氣固有頻率也不等于激發頻率，同樣不會產生強烈的嘯叫聲。當在12bar的冷凝壓力下，吸入壓力在0.5bar以下時，此工況下與管道直徑和管道的長度等共同影響下，固有頻率開始接近激發頻率，因此開始產生強烈的嘯叫聲。如果將冷凝壓力上升，不同工況下氣體的固有頻率將發生變化，與激發頻率會有偏差，會減小或降低嘯叫聲。

三、如何減小排氣嘯叫聲

活塞式壓縮機排氣的這種共振是因為活塞壓縮機吸排氣非連續引起的，此嘯叫聲無法完全避免和消除，只能盡量避開排氣氣體固有頻率與激發頻率的偏差從而減小排氣管的嘯叫聲。目前常用的方法有以下幾種：

（一）在排氣集管增加消音器

在排氣集管上增加消音器來減小此部分氣流聲，消音器的容積計算：根據《API–618–2007石油化工和天然氣工業用往復式壓縮機》7.9.3.2計算最小排氣緩沖容積：

排氣管消音器的容積為31.5L。

目前在排氣管增加消音器的應用不多，最主要的還是控制系統的冷凝壓力作為主要手段。

（二）增加排氣管段的支架

曾在一個項目中，壓縮機運行的過程中也出現了異常的噪音，經過排查，壓縮機后面的排氣管固定支架在運輸過程中出現了松動，現場工作人員對壓縮機所有固定架進行擰緊后，此噪音消失。

（三）控制冷凝壓力

冷凝壓力偏低，壓縮機排氣速度較快，在負荷較低時，每次吸入的氣體快速地排出，使吸排氣之間的氣流脈動更快，在項目現場通過關小進出水管的蝶閥，將冷凝壓力提高至14bar，此時壓縮機運行的噪音值就沒有異常了。因此調整冷凝壓力，改變系統中氣體固有的頻率使之與共有激發頻率相差越大，就能減小運行噪音。

控制系統冷凝壓力的方式主要有：

1、在排氣管道上增加排氣壓力調節閥。排氣壓力調節閥可以根據需要進行調節排氣壓力，在北方地區應用尤其重要，因為北方地區溫度較低，即使室外的冷凝器風扇、水泵均不運轉了，但是冷凝壓力也是偏低的。

2、對于水冷冷凝器，在水側回路中，進出水管上增設一個電動三通閥，通過冷凝壓力的信號才驅動此三通閥的開啟，從面控制排氣壓力。

3、對于蒸發式冷凝器、風冷冷凝器，通過控制水泵、風扇的轉動以達到控制冷凝壓力的辦法。

（四）在壓縮機的排氣閥中增加一個消音孔板

通過在壓縮機排氣閥中增加一個節流用的消音孔板，有效地減小氣流脈動，減小管路的振動。

消音孔板帶有一定的節流作用，在管道中使用需經過十分注意，常用在低功率的壓縮機的排氣閥片中，我公司一般在7.5HP以下的壓縮機排氣閥出口安裝消音孔板。消音效果顯著。

（五）在安裝過程中，注意調整壓縮機組安裝的水平度

安裝基礎一般為混凝土墩結構，在澆注和抹平過程中很難達到一個機組安裝所要求的水平度，因此在制冷壓縮機組安裝的過程中，就需要對設備的基礎進行找平，可通過設置小尺寸的鋼板多塊疊加的方式進行找平設備安裝的水平度。

（六）設備安裝與混凝土基礎需設置減振塊

減振塊在設備安裝運行中起到的作用：可以消除共振傳導，避免設備的振動對基座或其他設備造成影響，同時避免其他設備的振動對設備的損害。一般對于制冷壓縮機組安裝固定所采用的減振塊一般為橡膠減震墊、橡膠減振器、彈簧減振器。

四、結論

制冷活塞壓縮機組在運行過程中，由于自身結構的特性，壓縮機的吸氣排存在一定的間隙性，因此在運行過程中，如果氣體的固有頻率與共振的激發頻率相近或相等時，系統中會出現異常噪音、共振引起管裂等多種問題。通過對制冷系統中曾出現管道嘯叫聲的原因進行分析。在現場通過關小冷卻水系統中的進出水蝶閥以提高制冷系統中的高壓壓力、調整壓縮機組安裝的水平度、增加設備安裝的減振塊以達到調整排氣的固有頻率;通過一系列的改造措施，有效地減小了管道嘯叫聲的發生，消除共振，提高制冷系統的安全。

參考文獻

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