壓縮機(jī)的振動(dòng)處理

1、壓縮機(jī)空冷器安裝改造中機(jī)組震動(dòng)的研究摘要:天然氣母站于2005年9月22日正式投入運(yùn)行，氣源主要來自吐哈油田， 由城市分輸站直接管輸供氣，三臺(tái)壓縮機(jī)供氣能力達(dá)60000NM3/d天然氣母站目前安裝有自貢壓縮機(jī)廠生產(chǎn)的 D33.4-11/250型CNG壓縮機(jī)兩臺(tái)，壓縮機(jī)組， 用于CNG加氣站對(duì)低壓天然氣進(jìn)行增壓處理，使排出的壓縮天然氣壓力達(dá)到 25MPa專為管束車充裝天然氣使用。關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)，空冷器，震動(dòng)，原因，研究。一、壓縮機(jī)空冷器工藝流程天然氣冷卻器，是專門為 CNGE縮天然氣的冷卻需要而設(shè)計(jì)、制造的。是 根據(jù)氣體流動(dòng)傳熱，空氣對(duì)流傳熱原理，采用載熱介質(zhì)天然氣在特定的管內(nèi)循環(huán) 流動(dòng)，經(jīng)特制

2、的管制式換熱器，外加強(qiáng)制空氣對(duì)流，使換熱器熱量快速傳遞，達(dá) 到強(qiáng)制冷卻目的。二、壓縮機(jī)空冷器現(xiàn)狀（一）壓縮機(jī)空冷器主要技術(shù)參數(shù)換熱面積580m2總熱負(fù)荷417033kcal/h風(fēng)量61900m3/h風(fēng)機(jī)型號(hào)BT35-11設(shè)計(jì)壓力27.5Mpa風(fēng)壓344pa風(fēng)機(jī)功率7.5kw風(fēng)葉直徑1130 mmr a =30 電機(jī)產(chǎn)品型號(hào)YB-160-6頻 率50HZ功 率7.5 KW額定電壓380V轉(zhuǎn)數(shù)970 r/min安裝方式撬裝固定空冷器進(jìn)出口溫度項(xiàng)目一級(jí)氣路二級(jí)氣路三級(jí)氣路四級(jí)氣路循環(huán)水路壓力MPa2.84.711.525.60.3進(jìn)入溫度C11010012512565排出溫度C4545454542溫

3、差C6555808023熱負(fù)荷量KW（二）機(jī)組空冷器運(yùn)行中存在的問題現(xiàn)役的兩臺(tái)D-33.4/11-250型天然氣壓縮機(jī)經(jīng)多次整改，目前空冷器仍然 存在的突出問題有兩個(gè)：一是空冷器換熱效能低，機(jī)組冷卻效果差。二是由于壓 縮機(jī)與空冷器組合在一個(gè)撬體上，機(jī)組及管路振動(dòng)較大，壓縮機(jī)空冷器頻繁發(fā) 生冷卻管刺漏。三、原因分析從空冷器運(yùn)行情況來看，空冷器冷卻效果差，主要是空冷器受結(jié)構(gòu)、運(yùn)行環(huán) 境的限制，換熱面積和冷卻風(fēng)量不足所致；引起刺漏的原因主要來自二個(gè)方面： 一是冷卻盤管刺漏焊接質(zhì)量和材質(zhì)，換熱管自由變形時(shí)和管板造成摩擦；二是壓 縮機(jī)機(jī)組和管道的震動(dòng)。（一）風(fēng)速和冷卻管表面迎風(fēng)面積是影響換熱效果的重要因

4、素?？绽淦骷夹g(shù)參數(shù)表明，在環(huán)境溫度w 33 C時(shí)，各級(jí)氣路天然氣排出溫度為 < 45C,在環(huán)境溫度33E時(shí)，空冷器各冷卻組出口溫度高于環(huán)境溫度 10-15 C, 而實(shí)際達(dá)到56C以上，夏季高溫時(shí)可達(dá)80C，各級(jí)進(jìn)排氣溫差不足10C，冷卻 效果遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。下面我們通過板翅式換熱器熱交換和熱傳遞過程分析影響其效果的主要因 素：熱負(fù)荷計(jì)算公式：Q = K tm式中：K整個(gè)傳熱面上平均傳熱系數(shù) W/m2CF傳熱面積m 2 t m兩種流體的平均溫差C傳熱平衡方程式： Q=G1C1(t 1'-t 1'')= G2C2(t 2'-t 2'')式中：

5、 G1、G2 熱、冷流體質(zhì)量流速 Kg/SCl、C2熱、冷流體比熱 J/Kg C11、12 熱、冷流進(jìn)口溫度 °C t 1'' t 2'' 熱、冷流出口溫度 C 換熱器熱交換和熱傳遞過程中，空氣熱交換的介質(zhì)不和空氣直接接觸，而 是通過冷器管道的金屬壁面來進(jìn)行的， 冷熱兩流體沿傳熱面進(jìn)行交換時(shí)， 其溫度 和流速方向不斷變化，故 tm隨之不斷變化，當(dāng)視熱平均溫差為定值時(shí)，風(fēng)速和 冷卻管表面迎風(fēng)面積是影響換熱效果的兩個(gè)重要因素；反之，當(dāng)平均傳熱系數(shù) K 和傳熱面積F為定值時(shí)，熱交換量Q的大小決定了 tm的高低。冷熱流體的溫度、 流量、流速、室內(nèi)溫度、安裝方式

6、等使用條件決定了冷卻效果。(二) 熱應(yīng)力作用是造成換熱管自由變形的主要原因。 從空冷器生產(chǎn)廠家提供的原始資料來看，冷卻盤管材質(zhì)、焊條材質(zhì)，采用焊接工藝，焊縫進(jìn)行 100%磁粉探傷，檢驗(yàn)合格，不存在直接發(fā)生刺漏的條件。 換熱管在高溫、 高壓下反復(fù)受熱變形、 熱沖擊、 熱腐蝕以及未完全消除的溫差引 起的熱應(yīng)力作用下， 換熱管會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移， 在熱交換過程中， 因流體流速過高 引起的振動(dòng)， 使換熱管自由變形時(shí)和管板造成摩擦， 磨損破裂， 而空冷器換熱盤 管經(jīng)過多次重復(fù)補(bǔ)焊，焊接點(diǎn)的質(zhì)量、強(qiáng)度下降，形成惡性循環(huán)。(三) 空冷器的振動(dòng)來自壓縮機(jī)撬體振動(dòng)和管道振動(dòng)。 要使物體發(fā)生形位變化或斷裂等現(xiàn)象，其中

7、的一個(gè)條件是該物體須受到力的作用，來自壓縮機(jī)撬體振動(dòng)和管道振動(dòng)兩種作用力， 直接作用于空冷器冷卻盤 管，超出允許范圍，導(dǎo)致管道破裂。壓縮機(jī)組振動(dòng)： 壓縮機(jī)主機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及管道等相關(guān)附屬設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行 過程中互相影響 , 構(gòu)成一個(gè)相對(duì)完整的系統(tǒng)。 壓縮機(jī)橇體上至少存在曲軸箱、 空 冷器、電機(jī)三個(gè)震動(dòng)源，它們相互作用，使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng) , 誘發(fā)原因是水泥基礎(chǔ) 質(zhì)量存在缺陷 , 施工過程中二次灌漿時(shí)砼沒有很好的融合牢固。管道振動(dòng)： 壓縮機(jī)氣流的變化呈周期性和脈動(dòng)性。 壓縮機(jī)由于吸、排氣 的間歇性動(dòng)作，其氣流的參數(shù)將隨位置和時(shí)間的變化而變化，當(dāng)脈動(dòng)的氣流沿管 道輸送時(shí)，遇到彎頭、異徑管、盲板、控制閥等元

8、件時(shí)，將產(chǎn)生激振力 , 各種變 形疊加形成管道的周期性振動(dòng)位移。當(dāng)激發(fā)頻率與管道氣柱固有頻率 , 就會(huì)形成 強(qiáng)烈的共振。 壓縮機(jī)管線的振動(dòng)會(huì)使管路和附屬設(shè)備連接處松動(dòng)，加速振動(dòng)管道 的疲勞破壞。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)， 管道發(fā)生劇烈振動(dòng)，可能導(dǎo)致管道破裂：1、由于壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力平衡性差或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)，引起機(jī)組振動(dòng)， 從而使與之連接的管道發(fā)生振動(dòng)；2、由于管內(nèi)氣流脈動(dòng)引起的管道受迫振動(dòng)；3、管道結(jié)構(gòu)與內(nèi)部氣流構(gòu)成的系統(tǒng)具有一系列固有振動(dòng)頻率，當(dāng)壓縮機(jī)激 發(fā)頻率與結(jié)構(gòu)某段固有頻率相近時(shí)， 系統(tǒng)振動(dòng)疊加， 形成共振， 使管道產(chǎn)生較大 的位移和應(yīng)力。（ 四） 有效的減振對(duì)策天然氣壓縮機(jī)的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)形

9、式產(chǎn)生振動(dòng)源， 由于其自身結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特 征決定了振動(dòng)是不可避免的，但必須控制在一個(gè)不至于引起設(shè)備故障的范圍內(nèi)。 機(jī)械共振方面已有有效的減振對(duì)策，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）地腳螺栓松動(dòng)或聯(lián)軸器不同心減振對(duì)策：基礎(chǔ)減振，更換螺帽，重新 制造地腳螺栓；加固底座；局部或重做水泥混凝基礎(chǔ)；調(diào)整聯(lián)軸器徑向、軸向同 軸度。（2）管架激振力大引起振動(dòng)減振對(duì)策：管架盡可能增設(shè)在振幅最大處。（3）機(jī)械共振減振對(duì)策：在靠近彎頭的兩端，在接近三通交叉處的三個(gè)支 管上均應(yīng)設(shè)置管卡， 不可只在某一點(diǎn)強(qiáng)行固定， 而要多點(diǎn)分散固定， 盡可能降低 管道的附加應(yīng)力。（4）激振力大引起振動(dòng)與機(jī)械共振減振對(duì)策：盡可能在振源點(diǎn)設(shè)置管卡

10、； 根據(jù)激振力產(chǎn)生方向設(shè)計(jì)管架的支撐強(qiáng)度與剛度； 在具有振動(dòng)的場合應(yīng)避免管道 與管道、管道與管架、管道與緊固螺栓等直接摩察。（5）氣流脈動(dòng)大引起振動(dòng)減振對(duì)策：孔板減振。容器前管道振動(dòng)，孔板加 在靠近容器前法蘭處；容器后管道振動(dòng)，孔板加在靠近容器后法蘭處。（6）管道振動(dòng)減振對(duì)策：彎頭過多等引起激振力過大，盡可能縮短管長， 減少彎頭與異徑管等數(shù)量，減少激振力。避開共振管長，氣柱共振：采用較大的 管道轉(zhuǎn)彎曲率半徑，增大脈動(dòng)的阻尼作用。（7）氣流脈動(dòng)大引起振動(dòng)減振對(duì)策：緩沖器減振。要有安裝與檢修空間；緩沖器離氣缸越近越好；緩沖器容積足夠大。（8）管道根部經(jīng)常裂紋減振對(duì)策：筋板減振。在管道根部增加筋板，

11、降低 根部局部應(yīng)力，逐漸釋放振動(dòng)應(yīng)力。（9）其他振動(dòng)減振對(duì)策：聲學(xué)濾波器減振。四、技術(shù)改造 通過現(xiàn)場堪察、使用狀況及原因分析，認(rèn)為本次改造要從根本上解決目前 存在的問題，必須從空冷器結(jié)構(gòu)、安裝工藝、減振措施等方面制定對(duì)策，由此形 成以下改造方案：（一）壓縮機(jī)空冷器結(jié)構(gòu)改進(jìn) 本次更換的空冷器，選用成都康瑞空冷機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 KT-ZKL-848R 型空冷器。 該空冷器有針對(duì)性的改進(jìn)了制造工藝， 通過增加換熱面積， 改變鼓風(fēng) 方式，達(dá)到提高冷卻效率的目的。1、空冷器主材選用20X 2-3CC8163流體管，外繞鋁翅片管，在各級(jí)氣冷 卻組換熱管與管板間加裝保護(hù)套， 在保證換熱管自由變形的同時(shí)，

12、避免換熱管與 管板磨損。2、選用風(fēng)葉直徑 1290 mm的風(fēng)機(jī)，風(fēng)量由原風(fēng)機(jī) 61900 NmVh，增加為 80500Nm3/h ，同時(shí)變引風(fēng)為鼓風(fēng)，提高換熱效果。3、總換熱面積由580m3增加至848m3同時(shí)一、四級(jí)氣阻在管內(nèi)采取增加 渦流的措施，在現(xiàn)有面積的前提下，三、四級(jí)換熱效率提高 20%。（二）安裝工藝改造1 、根據(jù)現(xiàn)場位置確定將空冷器安裝在壓縮機(jī)房后墻窗口處， 熱風(fēng)直接排向 室外。2、空冷器移出后， 排風(fēng)口直吹 1#儲(chǔ)氣井口和污油池， 可采取措施改變排風(fēng) 流向；同時(shí)考慮到冬夏季節(jié)環(huán)境溫度變化大， 空冷器封閉時(shí)， 在房內(nèi)側(cè)抽風(fēng)口處 留氣窗，通過控制氣窗開關(guān)，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)房夏季降溫，冬季

13、保溫的狀況，避免冬 季壓縮機(jī)房溫度過低，影響壓縮機(jī)組的正常運(yùn)行。（三）減震措施的實(shí)施 實(shí)施安裝工藝中，采取對(duì)壓縮機(jī)、空冷器基礎(chǔ)再次澆鑄，使其融合牢固，盡 可能在振源點(diǎn)設(shè)置管卡、 減少彎頭與異徑管等數(shù)量， 減少激振力，避開共振管長， 氣柱等減震措施，使震動(dòng)減少到合理范圍。1、針對(duì)壓縮機(jī)水泥基礎(chǔ)質(zhì)量存在缺陷 , 施工過程中二次灌漿時(shí)砼沒有很好 的融合牢固的問題， 我們對(duì)空冷器基礎(chǔ)進(jìn)行二次灌漿的同時(shí)， 對(duì)壓縮機(jī)、 電機(jī)撬 體基礎(chǔ)進(jìn)行再次水泥澆鑄。2、壓縮機(jī)分離器至空冷器的連接管線選用直徑 57mm壁厚6mnt勺無縫鋼管， 保證強(qiáng)度與工藝要求，增大管系剛度、質(zhì)量，改變機(jī)械振動(dòng)頻率。3、由于受空冷器安裝

14、位置的限制， 連接管線上焊縫多達(dá) 230道，無縫彎頭 32 個(gè)，管道固定位置處于自由狀態(tài)， 管卡多設(shè)置在靠近彎頭的兩端， 且多點(diǎn)分散固 定，盡可能降低管道的附加應(yīng)力。4、空冷器與壓縮機(jī)的連接管束因剛性連接，通過原有管溝處會(huì)產(chǎn)生較大的 激振力，從而引起振動(dòng)，采取對(duì)管束充填細(xì)砂、夯實(shí)，避免管道與管道、管道與 管卡、管道與緊固螺栓等直接摩察，減輕振動(dòng)。五、效果對(duì)比1、冷卻效果明顯?？绽淦魉募?jí)出口溫度由 56r降至33C，下降率41% 隨著氣溫降低，排氣溫度僅高于氣溫 3-5 °C；2、 管束車?yán)\(yùn)效率提高。改造后管束車單車充裝量較改造前增加141 方；3、空冷器及管路震動(dòng)減小。改造后空冷器進(jìn)出口震動(dòng)值測(cè)定值大幅減小， 壓縮機(jī)機(jī)組震動(dòng)值改造前后有所下降，說明減震措施有效；4、改造后空冷器運(yùn)行平穩(wěn)，故障發(fā)生率下降明顯；5、壓縮機(jī)房氣流循環(huán)改變，影響到壓縮機(jī)機(jī)體散熱?？绽淦鲀?nèi)側(cè)封閉后，在外部形成循環(huán)氣流，導(dǎo)致壓縮機(jī)房氣溫較高，循環(huán)變差，主要表現(xiàn)在3#壓縮機(jī)機(jī)體溫度升高，冷卻效果降低。針對(duì)以上情況，我們下一步采取措施，經(jīng)過冬 季運(yùn)行后，將空冷器外側(cè)進(jìn)行封閉，實(shí)現(xiàn)夏季壓縮機(jī)房良性循環(huán)。結(jié)論母站 1#、 2#壓縮機(jī)空