螺桿壓縮機出口消音器震動原因分析及消減措施

唐征

摘要：通過有限元分析，對螺桿壓縮機出口消音器的振動及進行原因分析，并制定消減措施。

關(guān)鍵詞：螺桿壓縮機;消音器;振動;有限元

一、引言：

某石化廠螺桿壓縮機是由日本神戶制鋼制造，型號：KS50LMZ，功率1670kw，介質(zhì)為高純度丁二烯。工藝參數(shù)如下：

該機運行伊始，位于壓縮機下部的出口消音器振動烈度為69mm/s，該機運行一個月左右，用于固定出口消音器的彈簧支架U型抱夾斷裂，安裝螺栓螺紋破壞。消音器結(jié)構(gòu)如下圖：

二、振動原因分析

作為容積式壓縮機的間歇排氣是誘發(fā)消音器振動主要的原因。螺桿壓縮機的間歇排氣主要帶來兩方面的問題：氣流脈動和噪音。氣流脈動所引起的振動以及排氣的噪音與壓縮介質(zhì)相關(guān)，密度越高振動和噪音越大。消音器是螺桿壓縮機抑制氣流脈動和噪音的重要設(shè)備。由于螺桿壓縮機的排氣復(fù)雜，流場紊亂，消音器的合理設(shè)計方可起到應(yīng)有的作用。

根據(jù)現(xiàn)有的工況及消音器的結(jié)構(gòu)，進行有限元分析。其中壓縮機的氣體按照丁二烯，排氣壓力按0.43MPaG，排氣溫度按92℃進行分析。所得到的結(jié)果如下：

從上述結(jié)構(gòu)可以看出，第1腔室的氣流流場較為紊亂，第2腔室相對平穩(wěn)。第1腔室出現(xiàn)多個渦流。渦流較易產(chǎn)生振動。這與實際測量的第1腔室振動的結(jié)果較為吻合。

因此，初步判斷消音器振動主要由于螺桿壓縮機的氣流脈動（固有）和紊亂（渦流）造成的。相應(yīng)的解決也主要從減少氣流脈動和導(dǎo)流的方式入手。由于消音和振動相互影響的，通過振動能夠?qū)⒉糠致曇舻哪芰哭D(zhuǎn)化為熱能。降低脈動和導(dǎo)流雖然有利于減少振動，但也降低了聲能的轉(zhuǎn)化，因此可能會帶來噪音略微增加的負面效果。

三、解決措施

根據(jù)上述結(jié)果，需要采取兩方面的措施：

1、在消音器入口的法蘭處加流型調(diào)整器（多孔板，厚度20-25mm，孔板名義內(nèi)徑為381mm，小孔直徑51mm，小孔個數(shù)為35，開孔率59%），參數(shù)如下圖所示：

表1流型調(diào)整器參數(shù)

流型調(diào)整器的節(jié)流作用，經(jīng)核算可造成的壓降約為3-5KPa。

2、分析結(jié)果

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)進行有限元分析，所得到的流場如下：

可以看出氣振渦流已大幅減少。

四、效果

2020年4月，該機在抽口消音器的入口法蘭處增加了限流孔板，同時在消音器底部增設(shè)了彈簧支撐，機組啟動后，消音器最大振動由原來的為69mm/s降低到為40mm/s。較好地解決了出口消音器振動大振動大問題。