复盛空压机解说尾气压缩机管道振动的原因分析及改进措施

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压缩机是石油化工装置中的重要设备，它是将气体压缩从而提高气体压力或输送介质的机器。但其管道振动问题严重影响安全稳定生产，其振动会引起连接部件及其附属设备的松动、零部件的加剧磨损、机器的功耗增加、噪音增大、带来非计划性停机检修，增加检修工人的劳动量。我厂高密度聚乙烯装置中尾气回收压缩机使用的是TYPE:2245型往复活塞式压缩机，介质为气态烃。该机投用于1997年，一直运行稳定。在2011年大检修以前，由于管道振动值明显增大使得该机多次出现波动，皮带经常脱落，不断更换活塞环和支撑环，经常出现连杆脱落等现象。这种现象的发生严重影响正常的生产，也带来了安全隐患。因此，要着力解决压缩机及管道的振动问题。
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& p  J, D/ Y7 v6 p5 H9 c 　　一、管道振动的原因分析
　　
, |3 }* u+ y. F 　　1.从管道的设计结构来看，消除和控制管道振动的首要任务是消减管道激振力，使其控制在允许范围内。压缩机的吸排气过程呈间歇性且排气量较大，使得气流的压力和流速呈周期性且气流脉动大。而气流在传播中，流过弯头、异径管、控制阀或截面等处就会产生一定激振力，引起管道振动。
　　
0 _! A5 r* U+ T6 l0 m 　　2.机组振动引起管道振动
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　　由于该机组运行时间长，机组本身的平衡性变弱，加上支架设计存在不合理性，都会引起机组本身的振动，然后将此振动传递给其他连管件，继而带动管道振动。
　　
　　3.气柱振动
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3 p: U# x7 b. `4 z5 A3 M# H/ ? 　　往复式压缩机管路内输送气体视为静止的，称为气柱。气柱既具有一定质量又具有一定弹性，因为有质量的气体是可以进行压缩、膨胀的。故此气柱本身是一个振动系统。把气柱本身具有的频率称为固有频率。对于气柱系统，当激励频率等于或接近气柱的某一固有频率时，就会形成强烈的气流压力脉动，即气柱共振。
　　
$ |4 p1 R7 S3 Y0 \9 Z- j3 d2 Y 　　二、管道振动消减措施
　　
" a' H; i, l; r$ R( C/ s' `' T 　　往复式活塞压缩机气流脉动无法避免，管道振动也不可能完全消除，所以我们尽量把振动值控制在允许范围内，保证管系不受破坏，保证机组长周期生产运行。为了控制压缩机管路的气流脉动，采取了一系列措施。目的是减小气流脉动产生的激振力对管系和机组的冲击从而产生受迫振动，影响装置正常生产。在该机组上设计改进缓冲罐、管路支架、改进管路的长度等一些列措施。
　　
　　1.设置缓冲器
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; E) F7 A6 [+ J/ s0 d 　　缓冲器起到隔离振源的作用。能使后面管道的气流缓和，降低排气间气体冲击造成的损失，以降低管道内的阻力损失。它不仅能降低脉动气流的振幅，还能改变气柱的固有频率。为了充分发挥缓冲器减缓气流脉动的效果，尽量将缓冲器安装在紧靠压缩机进气口和排气口位置。由于该压缩机在一级和二级出口管道上已经装有分离器。2011年大检修期间我们将压缩机进、出口管线的管径进行改进，原进口管线Φ89×600mm改为Φ108×600mm，原出口管线Φ89×800mm改为Φ108×800mm，相当于设置一个缓冲段。
　　
　　2.改进管路长度
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+ _/ \6 b$ u/ |- l 　　缩短管路长度，是管道系统的刚度、固有频率以及共振的简谐阶次得到提高，也降低激振力，从而避免共振。在2011年大检修期间我们对管路从新设计。减小管长、减少弯头和异径管的使用数量，采用较大的管道转弯曲率半径，增大阻尼的作用，减小激振力。
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1 c. x+ s. x9 H! @# f/ n 　　3.加强管道支撑
　　
( A/ _0 J" Z3 G+ r5 E0 _ 　　为降低管道的振动振幅，通常在管道上加设一些减振元件，如在支撑上减振垫圈、石棉胶板等。还可以在管道上紧固动力消减器。一般支撑位置设置应使管道的固有频率避开激振频率的0.5~1.5倍区域，一般取激振频率的1.5倍作为管道的固有频率进行设计。我们在2011年检修期间进行管路的支撑从新设计、制作、并加上相应的减振垫圈来消除激振力的影响。并且将部分刚性支撑改为弹性支撑，间隙大的采用弹簧支撑架焊接，间隙小的采用多组硅胶板夹持。来降低管道的振动。通过对减振块支点和选材的改进，管道的振动值由原来的：0.23mm，降低到现在：不到0.01mm，且该机组运行平稳。
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　　三、结束语
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　　往复活塞式压缩机管路系统的振动对机组的安全平稳运行是一个不可忽视的隐患，强烈的振动会使管线及附属设备产生疲劳松动，会影响该机组的正常运转，严重情况会引起尾气泄漏导致火灾、爆炸事故。通过以上振动分析，采取以上改进措施对尾气压缩机的机械振动进行控制，得到良好地效果，压缩机的管路系统振动明显降低。为整个装置的安全稳定生产和设备的安全运行提供保障。