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，介質為高純度丁二烯。工藝參數如下：

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。消音器結構如下圖：

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相關，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備。由于螺桿壓縮機的排氣復雜，流場紊亂，消音器的合理設計方可起到應有的作用。

根據現有的工況及消音器的結構，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。所得到的結果如下：

從上述結構可以看出，第1腔室的氣流流場較為紊亂，第2腔室相對平穩。第1腔室出現多個渦流。渦流較易產生振動。這與實際測量的第1腔室振動的結果較為吻合。

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。相應的解決也主要從減少氣流脈動和導流的方式入手。由于消音和振動相互影響的，通過振動能夠將部分聲音的能量轉化為熱能。降低脈動和導流雖然有利于減少振動，但也降低了聲能的轉化，因此可能會帶來噪音略微增加的負面效果。

三、解決措施

根據上述結果，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整器（多孔板，厚度20-25mm，孔板名義內徑為381mm，小孔直徑51mm，小孔個數為35，開孔率59%），參數如下圖所示：

表1流型調整器參數

流型調整器的節流作用，經核算可造成的壓降約為3-5KPa。

2、分析結果

根據上述的結構進行有限元分析，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。