天然氣壓縮機(jī)振動研究

鄧強(qiáng) 荊鵬 王小紅

摘 要：蘇里格開發(fā)模式主要是以低壓集氣增加集輸為主。通過往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，將天然氣進(jìn)行集輸。天然氣壓縮機(jī)作為生產(chǎn)運(yùn)行的核心設(shè)備，其地位就顯得格外重要。然而天然氣壓縮機(jī)運(yùn)行過程中會因受到氣流脈動而發(fā)生天然氣壓縮機(jī)的振動，這些振動對于天然氣壓縮機(jī)來說是不利的。因此本文主要分析天然氣壓縮機(jī)的振動，并針對這些振動提出相應(yīng)的應(yīng)對解決措施。

關(guān)鍵詞：天然氣壓縮機(jī);增壓集輸;振動;解決措施

一、天然氣壓縮機(jī)的主要振動

（1）管道振動

當(dāng)壓縮機(jī)受到氣流脈動性沖擊，在天然氣管道的彎頭處、閥門處則會出現(xiàn)比較大的激振力，在激振力的作用下會使得壓縮機(jī)上的管道發(fā)生周期性的振動，并產(chǎn)生一定位移。如果激發(fā)頻率與管道內(nèi)氣體脈動頻率及振幅近乎相同時，那么就會使得管道產(chǎn)生激烈的共振，從而使得管道不能正常使用。

（2）壓縮機(jī)振動

壓縮機(jī)各個部位相互影響，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中壓縮機(jī)的各個部分構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。設(shè)備基礎(chǔ)、設(shè)備本體、輔助設(shè)備之間的連接不否緊固。例如設(shè)備基礎(chǔ)與壓縮機(jī)系統(tǒng)的連接是否存在問題，基礎(chǔ)澆筑是否存在問題等。

二、天然氣壓縮機(jī)振動的危害

（1）對設(shè)備本身的危害

振動對于動設(shè)備來說是不可避免的，根據(jù)設(shè)備工作狀態(tài)判斷其振動是否正常。當(dāng)壓縮機(jī)在正常工作狀態(tài)條件下產(chǎn)生與其當(dāng)前生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)不符的振動情況，那么這樣的振動對于壓縮機(jī)來說是不利的，若該類振動不能夠及時被消除，那么久而久之則會造成壓縮機(jī)發(fā)生故障。一般情況下，我們允許正產(chǎn)范圍內(nèi)的振動，但是振動幅度過大且超出了一定的振幅范圍，那么就應(yīng)該采取振動抵消措施，若不能夠抵消超出范圍的振動，則會對壓縮機(jī)造成影響，導(dǎo)致壓縮機(jī)不能正常運(yùn)行。因此，巡檢人員一定要注意對壓縮機(jī)本體振動的巡視與檢查，并且判斷評估其振動狀況，從而做到早預(yù)防，早介入。

（2）對設(shè)備基礎(chǔ)帶來的危害

壓縮機(jī)的振動會造成設(shè)備基礎(chǔ)的損害。第一，振動會進(jìn)一步影響土的動強(qiáng)度，我們所說的土的動強(qiáng)度就是在某一動荷作用下形成的指定破壞所需要的動應(yīng)力。振動次數(shù)與破壞應(yīng)力的不同所形成額動強(qiáng)度也不相同。靜力狀態(tài)下由于受到天然氣壓縮機(jī)振動頻率、波形等的影響，將給土的動強(qiáng)度帶來影響，進(jìn)而導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生位移;其二，影響土的動承載性。土的動承載性會在動荷載的作用下出現(xiàn)被破壞的情況，而由于天然氣壓縮機(jī)在振動時便會產(chǎn)生較強(qiáng)的運(yùn)動荷載，這時就會給土的承載性能帶來影響，甚至出現(xiàn)基礎(chǔ)變形、沉陷、位移的情況。[1]

（3）對人員帶來的危害

振動是互相傳遞的，當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生劇烈振動，在同一環(huán)境下對人而言也會受到不同程度的影響。當(dāng)壓縮機(jī)出現(xiàn)整個系統(tǒng)的振動，那么巡檢人員處于該環(huán)境內(nèi)則會感受到振動，此時人體在生物學(xué)、物理學(xué)效應(yīng)的影響下，其呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及骨骼等都將遭受一定的影響與危害;另外劇烈的振動會進(jìn)行傳遞，并且大量的噪音會對人得聽覺系統(tǒng)造成損傷，使得人的判斷力，思想活躍度下降，致使人員在進(jìn)行設(shè)備操作時的誤操作率增加。

三、天然氣壓縮機(jī)振動的對策

（1）增加緩沖器

新增緩沖器來進(jìn)一步降低壓力脈動，緩沖器的主要原理是利用緩沖器進(jìn)行能量的儲存。如進(jìn)氣緩沖器能夠限制從氣缸上游來的放射壓力波進(jìn)入進(jìn)氣管道;而排氣緩沖器則可以限制返回的反射波進(jìn)入氣缸，以及限制壓力波進(jìn)入排氣管道。增加緩沖器在某種程度降低了氣體的脈動沖擊，也從另一方面降低了壓縮機(jī)各管線的振動。如何將緩沖器消振效果達(dá)到最好，這主要取決于緩沖器容積的大小和位置是否足夠靠近氣缸。安裝在氣流脈動發(fā)源處，即靠近壓縮機(jī)氣缸處的緩沖器是簡單而有效的減振措施，另外為了取得更好的減振效果，緩沖器的容積應(yīng)盡可能大一些。

（2）孔板減振

如果緩沖器無法設(shè)置在靠近氣缸的部位時，且緩沖器起到的緩沖消振作用不是特別明顯時。我們可以采取增加孔板的方式進(jìn)行減振。主要是通過在緩沖器法蘭處安裝恰當(dāng)尺寸的孔板可以把管道內(nèi)的氣流由駐波變?yōu)樾胁ǎ瑥亩档蜌饬鲏毫Φ牟痪鶆蚨龋栽鰪?qiáng)緩沖效果，達(dá)到減振的目的。[2]

需要注意的是孔板的安裝位置，孔板應(yīng)該安裝在足夠大的容器進(jìn)、出口法蘭處。其原因主要是當(dāng)孔板安裝在距離容器較遠(yuǎn)的地方時是無法形成無反射的條件，此時的孔板相當(dāng)于一個單純的局部阻力元件，此時孔板并不能起到良好的消振作用。因此要進(jìn)行消振就必須緩沖罐與孔板一起使用。

（3）新增固定支承減振

為了防止管道振動，合理布置管道支撐，從而進(jìn)一步減小管道振動。在壓縮機(jī)管道布置之初應(yīng)該做到沿地面鋪設(shè)，這樣有利于管道支撐，另外要建設(shè)管道彎頭設(shè)置，從而減少激振力的作用。在支撐設(shè)置過程中，應(yīng)當(dāng)保證各支架之間的跨度一致，另外應(yīng)該采用防振管卡或者固定支架;針對支架應(yīng)該單獨(dú)設(shè)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的設(shè)置盡量避免固定在壓縮機(jī)本體基礎(chǔ)上或者壓縮機(jī)廠房的梁柱上。

（4）調(diào)整基礎(chǔ)的參振質(zhì)量

第一，使用聯(lián)合基礎(chǔ)。通常來說，使用聯(lián)合基礎(chǔ)會使基礎(chǔ)的質(zhì)量和基礎(chǔ)的抗彎剛度同時提高，但是基礎(chǔ)質(zhì)量的提高幅度要低于基礎(chǔ)抗彎剛度提高的幅度。所以，聯(lián)合基礎(chǔ)的固有頻率一般都高于單獨(dú)基礎(chǔ)。對于頻率振動比較低的天然氣壓縮機(jī)，就可以使用聯(lián)合基礎(chǔ)提高基礎(chǔ)的固有頻率，以此來有效的避開共振區(qū)域。第二，充分利用混凝土地坪和土釘樁，通過對基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動剛度以及抗壓剛度的提高，以此來降低基礎(chǔ)振動的位移和振動的速度，但是需要注意的是因?yàn)榛A(chǔ)參振質(zhì)量的增加，一定要嚴(yán)格的按照動力計(jì)算分析以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來對基礎(chǔ)自振頻率進(jìn)行確定。[2]

總結(jié)

結(jié)合本文分析，我們從管線振動、壓縮機(jī)本體系統(tǒng)振動兩方面進(jìn)行介紹，分別介紹振動帶來的危害。并根據(jù)振動提出了相應(yīng)的振動消減措施，主要通過增加緩沖器、增加孔板、增加管線支撐、調(diào)整設(shè)備基礎(chǔ)質(zhì)量等幾方面進(jìn)行振動抵消，從而降低設(shè)備振動，為更好的保障天然氣壓縮機(jī)高效安全的運(yùn)行提供思考及解決思路。

參考文獻(xiàn)

[1]程代康，馬國新，名建華等.天然氣壓縮機(jī)系統(tǒng)振動分析與對策[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（1）：77.

[2]王惠東，靳靜利，張曉臣等.油田天然氣壓縮機(jī)管線振動分析及減振措施研究[J].中國化工貿(mào)易，2014（27）：67-67.

[3]付傳起，劉安生，等.管道減振技術(shù)中的孔板壓力降公式及其應(yīng)用[J].大連大學(xué)學(xué)報(bào)，2003.