6M80三級出口安全線振動原因分析

劉洪波

摘要：針對塔河煉化60噸/年連續重整裝置重整氫增壓機組6M80-276/2.3-29.5往復機三級出口安全線振動的原因進行了分析，并提出消除振動的整改措施，合理布置安裝固定管卡。

關鍵詞：增壓機;管道;振動;效果

1 前言

塔河煉化有限責任公司60噸/年連續重整裝置重整氫增壓機組6M80-276/2.3-29.5往復機是裝置的核心設備，設備運行性質為一開一備，三級壓縮、六列水平安裝，該設備擔負住著國家絲綢古道建設和一帶一路發展格局，具有一定的戰略意義，在2014年7月在塔河煉化公司連續重整裝置上進行工業應用，一級三個缸、二級兩個缸、三級為一個缸，水平安裝，當時屬于全國最大往復機組，在2015年7月三級出口安全線在往復機的管流脈沖作用下產生振動，管道振動會給壓縮機安全運行帶來很大隱患，嚴重了會造成事故給公司造成不可估量的經濟損失，因此需要對產生振動的原因進行分析，采取相應的處理措施，達到消除振動，提高機組的運行可靠度，保證裝置的平穩運行[1]。

2管線振動的危害

2.1機組系統管道振動根本原因

機組系統管道振動根本原因在于機組的設計、安裝、操作及運行等方面，系統管道振動直接反映了轉動設備的機械性能及運行情況[2-3]。當系統設備及管道發生振動時，應針對具體情況，逐一分析可能造成振動的原因，找出問題的癥結后，再經過認真的討論和分析制定可行、有效的處理措施加以消除，將振動危害減輕到最低限度。

2.2往復機

往復機是一種通過活塞在氣缸內的往復運動來壓縮氣體，增加氣體壓力并且當氣體壓力達到一定值后輸送的大型機械。往復機具有高效率、廣范圍應用、很強的通用性等優點外，它們的安全性、可靠性和經濟性是衡量一個國家在機械行業的發展水平和發展狀況的標志。往復機已有一百多年的歷史，在結構優化、性能預測以及工藝制造等方面已經更加完善，特別是采用多級壓縮比采用回轉壓縮能得到更高的壓縮比。因此，在高壓壓縮機中，往復機有不可取代的優勢。可是目前，國內安全生產的形勢依然嚴峻，大型設備發生故障的概率依然是居高不下，人員傷亡、國民經濟損失也日益增加。在制造行業，產品的設計、試驗、生產及投入市場的周期是相關企業生存和發展的關鍵。對于如何快速、便捷地設計出經濟可靠的機械類產品，這依然是工程科技人員的重點研究內容和研究方向。可是因為這些產品的設計周期長、結構巨大、制造費用高等多方面的原因，這就導致了目前在產品的靈活性、經濟性和可靠性等方面存在的問題也一天天的增加。除此之外，產品質量的高技術性以及特殊性還滿足不了國內的發展需求，轉速低、運行周期長這些實際運行特點一直困擾著往復式壓縮機。特大型往復機組成為“十三五”期間壓縮機行業重點發展的關鍵產品，它是我國大型石化行業項目建設的關鍵設備，同時也體現了一個國家在壓縮機科技水平方面的發展。近些年來，大型往復式機制造技術在很大程度上得到了提升，國內產品除了穩定質量外，還正向著特大型、集成化和智能化等方面發展。

我廠應用的往復機發揮了巨大的效益，但在運行過程中，管道振動問題時常出現，給壓縮機安全運行帶來很大隱患，必須要采取相應的處理措施，達到消除振動，提高機組的運行可靠度，保證裝置的平穩運行。

3管線振動原因分析

60噸/年連續重整裝置重整氫增壓機，型號：6M80-276/2.3-29.5，機組管道布置圖如圖1. 機組C202B在2015年7月25日開機運行時，出現三級安全閥引出線振動劇烈的現象。

3.1塔河重整氫氣增壓機

6M80在工作時由于往復機的做往復運動氣流在管道內不穩定同事時伴隨脈動的產生，脈動氣流沿著管道輸送時會形成不穩定的氣柱對管道進行沖擊，從而形成管道的機械振動，壓力脈動越大，管道的振動振幅越大。重整氫增壓機由于氣體的分子量的變化，改變了原來的系統平衡，進而導致氣流脈動引起三級出口至安全閥管線振動。通過現場勘查發現管道東西方向振動值仍較大，下圖中黑色箭頭處為振動值最大處，箭頭方向為振動方向，測量值為29.2mm/s。

6m80大型往復式氫氣壓縮機于2014年7月11日正式投入工業運行，具體參數如下： 流量：18000～20000N m?/h; 入口壓力：一級0.247MPa，二級0.601M 三級1.441 MPa; 出口壓力：一級0.650MPa，二級1.492MPa， 三級2.612 MPa;排氣溫度：一級116℃，二級103.1℃，三級97.2℃;

軸 功 率：3696Kw（取正常負荷時的電流254.5A， 電壓10.3KV）;

3.2現場對比情況

經過現場對往復機出口管道流程分析，通過設備技術組共同討論和查閱資料，判定引起往復機三級出口至安全閥線振動為管線內部的壓力脈沖氣體，經過計算壓力脈動值是滿足標準要求，往復機的壓力脈沖是不可避免的，可以通過求，往復機的壓力脈沖是不可避免的，可以通過緩沖器、支架、孔板等措施減小管線的振動。由于裝置運行狀態增加孔板不考慮。圖2為現場原有三級安全閥管線支架設置情況和分析設計的設置情況對比模型：

3.3頻率求和分析

現場支架設置情況分析可知，其固有頻率為5.1849HZ 正好落在壓縮機一階激振頻率5HZ的共振區間

壓縮機的激發頻率f=nm/60

F 為激發頻率HZ

n 為壓縮機主軸轉速（r/min）

m 為簡諧階次，m=1、2、3、4 ……..? m=1 是主簡諧;

本壓縮機主軸轉速為 300 r/min? ;因此其激發頻率為 5HZ 、10HZ、 15HZ、 20HZ等， 因此管線的固有頻率應該避開低階的共振區間，否則容易引起振動。需要按照分析結論設置支架。

4管道消振處理

為保證裝置的平穩運行，必須采取有效措施對6M80往復機的三級出口至安全閥管線振動進行有效控制。通過檢測頻率求和分析后可得出結論如圖4支架整改措施。

4.1防振支架建議形式

下面圖中的防振管卡、防振支架主要跟據HGT21629-99?管架標準圖集?J-7、A-11等形式防振管托下面圖中的防振管卡、防振支架主要跟據HGT21629-99?石油化工裝置工藝管道安裝設計施工圖冊?第三冊管道吊架支架中的HK-1、HK-2、HK-3性管托，彎頭支托采用WT-3、WT-5。

4.2防振支架建議形式

圖5中的防振管卡、防振支架主要跟據HGT21629-99?管架標準圖集?J-7、A-11等形式防振管托下面圖中的防振管卡、防振支架主要跟據HGT21629-99?石油化工裝置工藝管道安裝設計施工圖冊?第三冊管道吊架支架中的HK-1、HK-2、HK-3性管托。

4.3支架制作要求

往復壓縮機工藝管道防振支架設計和制造要求，

4.3.1往復壓縮機管道系統的支架應采用防振管卡或固定支架，不能采用簡單支托，

更不能采用吊架。支架的材料一般采用Q235B.

4.3.2、防振管卡不得采用U型螺栓式管卡，應用扁鋼制作，并如上面圖片中所示，在薄弱位置焊接筋板以增加管卡的剛度，并且防振管卡與管道間應墊襯一周2mm～3mm橡膠墊。

4.3.3、若采用帶管托的防振管卡，則管托底板必須與其生根部位焊接牢固，不能簡單放置。

4.3.4、防振支架虛設獨立基礎，避免生根在壓縮機及其電機的基礎、操作平臺和廠房的粱柱上，以防止相互影響擴散振動。

4.3.5、防振支架的結構和支架的生根部分應具有足夠的剛度，

4.3.6、支架立柱應采用大規格H型鋼或鋼筋混凝土制作以保證其足夠的剛度和強度。

滿足以上幾點要求，才能保障往復式壓縮機管路系統的振動得到有效控制。

4.4增加管托

往復機的壓力脈沖是不可避免的，通過檢測頻率、求和分析后，在原設計的管架處增加兩個抱卡是正確的。圖6為整改后圖片。

4.5對管托內進行填充增加接觸面積

部分管托和支架與管道的接觸面積是不夠的，為提高接觸面積向接觸面填充金屬材料或內高溫非金屬材料，從而增加了接觸面積，使管卡的牢固性得到了保障。

4.6做好日常生產維護

日常維護方面應按時巡檢維護，對機組定期做振動檢測，對新增加的管托和支架定期檢查;對機組相關管道、法蘭、支架、管托、管卡進行檢查緊固;防止三級安全閥管線振動和導致現場振動噪音增大;防止平臺、鋼格板等附屬構架產生共振，經過進4年的維護工作，發現機組運行一段時間后有螺栓松動的現象，主要在法蘭、螺栓、管卡、相關緊固件處又發現松動，技術專業編制定期維護計劃、制定出緊固時間，每三個月進行檢查維護一次，保障各緊固件可靠運行，表2為近期維護檢測數據，原測量值為29.2mm/s，現在平均為2.9mm/s，完全符合設計振動要求，目前該機組及相關管線運行平穩。

5結論

綜上所述60噸/年連續重整裝置重整氫增壓機三級安全閥引出線產生振動劇烈是壓縮機工作時氣流脈動所致，是主要原因，管道結構是引起振動主要的條件;通過增加防振管托、防振支架、防振管卡;對防振管卡內進行填充材料來增加管道與管卡的接觸面積，使管卡的牢固性得到了保障;做好日常生產維護工作等方式使三級安全閥引出線振動劇烈現象消除，問題徹底解決，保障了重整氫增壓機和管道的安全平穩運行。

5參考文獻

[1] 吳強.大件貨物加氫反應器運輸方案設計與實施[D].大連：大連海事大學，2016.

[2] 王慧.湖北咸寧核電廠大件運輸方案研究[D].重慶：重慶交通大學，2017.

[3] 霍樹軍.電網企業大件運輸方案評價研究[D].北京：華北電力大學，2016.