淺析往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)管道減振設(shè)計(jì)

1、淺析往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)管道減振設(shè)計(jì)摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，壓縮機(jī)的使用在很大程度上改善 了人們的生活水平、工作水平以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境。這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在給生活帶來(lái) 好的影響的同時(shí)也帶來(lái)了一定負(fù)面的影響。往復(fù)式壓縮機(jī)作為一種先進(jìn)設(shè)備，在 工作過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生噪聲方面的污染，給我們的生活、工作以及學(xué)習(xí)帶來(lái)影響。 因此，對(duì)于壓縮機(jī)的振動(dòng)必須要從根源上抓起，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)管道進(jìn)行減 振設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī)；振動(dòng)管道；減振設(shè)計(jì)往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理一般來(lái)講，往復(fù)式壓縮機(jī)通常是由單個(gè)部分所組成的，工作腔、曲柄連桿以及輔助系統(tǒng)。 曲柄連桿是壓縮機(jī)主要的傳動(dòng)部分，也是其動(dòng)力的主要提供部件，能

2、夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)級(jí)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 直接的轉(zhuǎn)換為往復(fù)式的運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)活塞在氣缸里做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的往復(fù)式壓 縮機(jī)的排氣和吸氣的過(guò)程。往復(fù)式壓縮機(jī)其工作基本可以分為四個(gè)部分：1.1膨脹階段在活塞的運(yùn)動(dòng)造成工作室里面的容積增加的時(shí)候殘留在其內(nèi)部的高壓的氣體就會(huì)發(fā)生膨 脹，此時(shí)氣閥不會(huì)打開(kāi)，只有當(dāng)壓力小于吸入管路的壓力時(shí)氣閥才會(huì)打開(kāi)；1.2吸氣階段吸入口的氣閥在壓差的作用下打開(kāi)，活塞運(yùn)行，工作室容積變大，氣體不斷吸入。當(dāng)壓 差消失后進(jìn)氣閥關(guān)閉；1.3壓縮階段活塞的反向運(yùn)行，工作室的容積減小，當(dāng)工作室壓力增加時(shí)排氣口閥門(mén)仍然關(guān)閉，氣體 被壓縮；1.4排氣階段當(dāng)工作室的壓力大于排氣管壓力時(shí)，就會(huì)克服氣閥壓力

3、排出氣體。往復(fù)式壓縮機(jī)管道振動(dòng)原因2.1氣流脈動(dòng)引起的管道振動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)管道振動(dòng)是由多種原因引起的，但生產(chǎn)中的管道振動(dòng)多是由氣流脈動(dòng)引發(fā) 的。從氣流脈動(dòng)大小與壓力不均勻度來(lái)看，當(dāng)管道的氣流壓力不均勻度增大時(shí)，振動(dòng)頻率就 高，振動(dòng)能量就會(huì)加大，對(duì)管道帶來(lái)的破壞性也會(huì)越大。如果脈動(dòng)氣流通過(guò)管道彎頭、分支 管、閥門(mén)等時(shí)，壓力不均勻度會(huì)引發(fā)管道振動(dòng)的強(qiáng)大激振力，出現(xiàn)管道的機(jī)械振動(dòng)。2.2外力引起的管道振動(dòng)管道振動(dòng)的原因是多樣的，如強(qiáng)風(fēng)橫吹時(shí)，會(huì)在管線背風(fēng)面產(chǎn)生渦流而引發(fā)管道振動(dòng)； 地震會(huì)引發(fā)管道振動(dòng)等。2.3機(jī)組振動(dòng)引起的管道振動(dòng)壓縮機(jī)的機(jī)組動(dòng)力平衡性能較差、安裝不當(dāng)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)龋瑫?huì)引發(fā)壓縮機(jī)機(jī)

4、組和管 道振動(dòng)，進(jìn)而影響與它連接的管道，引發(fā)管系振動(dòng)。2.4振動(dòng)造成的危害壓縮機(jī)由于其管道的振動(dòng)劇烈，使得管道里發(fā)生破裂，并且破壞氣閥，從而極大的減少 了往復(fù)式壓縮機(jī)以及相關(guān)零部件的使用壽命和使用安全。當(dāng)振動(dòng)噪聲達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后，就 會(huì)形成噪聲污染，同時(shí)也會(huì)引起機(jī)器設(shè)備使用壽命的降低，可以說(shuō)給人們的生活帶來(lái)很多危 害，因此，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的振動(dòng)管道進(jìn)行減振設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)管道減振設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.1脈動(dòng)消減壓縮機(jī)管線壓力脈動(dòng)的控制比較復(fù)雜，除了反復(fù)計(jì)算、合理調(diào)整外，尚須在系統(tǒng)的適當(dāng) 位置配置緩沖罐、孔板、支管、集管器等元件以消減或抑制壓力脈動(dòng)。3.1.1選擇合理的氣缸作用方式氣流

5、脈動(dòng)是由于氣缸的周期性激發(fā)所致，不同氣缸作用方式將產(chǎn)生不同的氣流脈動(dòng)。選 擇合理的氣缸作用發(fā)式，將從根本上降低進(jìn)出口管道的氣流脈動(dòng)。3.1.2增設(shè)緩沖罐在壓縮機(jī)氣缸附近設(shè)置緩沖罐，憑借緩沖罐容積的能量?jī)?chǔ)存作用可以吸收氣體脈動(dòng)，從 而降低管道中壓力脈動(dòng)的不均勻度及由此造成的功率損耗、阻力損失。緩沖罐的減振效果與 容積的大小和位置相關(guān)，為了能充分發(fā)揮緩沖罐減緩氣流脈動(dòng)的效果，使用緩沖罐時(shí)要滿足 兩個(gè)條件：緩沖罐位置要盡量靠近壓縮機(jī)進(jìn)、出口處；緩沖罐容積要足夠大，一般應(yīng)大于壓縮機(jī)活塞行程容積的10倍以上；API-618規(guī)定緩沖罐的容積不小于式（1）-（2）的計(jì)算容積，且不應(yīng)小于0.028m3。式中，

6、一一需要的最小吸入緩沖罐容積；-需要的最小排除緩沖罐容積；K一一絕熱指數(shù)；吸入側(cè)絕對(duì)溫度；M氣體分子量；PD與氣缸相連的氣缸總?cè)萘?；r氣缸的壓縮比。3.1.3布置消振孔板當(dāng)氣流通過(guò)孔板時(shí)，形成局部壓力降，使管道尾端不再具有反射條件，從而降低了壓力 脈動(dòng)的不均勻度，減輕管道振動(dòng)。選擇孔板的尺寸及安裝位置很重要，根據(jù)試驗(yàn)推薦，孔板 孔徑與管道內(nèi)徑比d/D取0.430.50，厚度b取35mm，對(duì)低聲速介質(zhì)，d/D取大值，高 聲速介質(zhì)取小值?？装宀牧蠎?yīng)與管道材料相同，且內(nèi)徑邊緣處必須保留銳利棱角，不得倒角， 否則降低效果?？装灞仨毰浜暇彌_罐等容器才能發(fā)揮減震作用，一般安裝在容器的進(jìn)、出口 法蘭處。3.

7、1.4增加集管器當(dāng)幾臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)并聯(lián)使用時(shí)，氣流在匯合處脈動(dòng)量相互迭加。迭加的結(jié)果與投入運(yùn)行 的壓縮機(jī)的曲柄相位角相關(guān)，如果相位一致則加強(qiáng)，相位相反則減弱。為避免在多機(jī)匯合處 產(chǎn)生過(guò)大脈動(dòng)值，在匯合處設(shè)置集管器。為了減少正向脈動(dòng)迭加，應(yīng)增大集管器的流通面積， 其大小應(yīng)是所有進(jìn)氣管流通面積總和的3倍。3.2共振消減若工藝所需要的動(dòng)力系統(tǒng)頻率難以改變，應(yīng)考慮改變管道固有頻率和氣柱共振長(zhǎng)度來(lái)避 免共振的發(fā)生。在激發(fā)頻率與管道的固有頻率相等時(shí)，通過(guò)調(diào)整管路長(zhǎng)度及走向、支架位置 及結(jié)構(gòu)、管路結(jié)構(gòu)尺寸、緩沖器的尺寸與位置、各管段的端點(diǎn)條件等，調(diào)整管路的固有頻率， 有效的消除共振現(xiàn)象。3.3管道優(yōu)化設(shè)計(jì)3.

8、3.1調(diào)整管路走向和彎管往復(fù)壓縮機(jī)管道激振力主要產(chǎn)生于彎管和異徑管的接頭處，因此在管路的布置中應(yīng)盡量 減少易產(chǎn)生激振力的管件如彎管、異徑管等。同時(shí)過(guò)多的轉(zhuǎn)彎會(huì)減小管系的剛度，使管系的 機(jī)械固有頻率減低。同時(shí)為了減小管路阻力，應(yīng)盡量增大彎頭彎曲直徑，設(shè)計(jì)時(shí)彎頭彎曲直 徑應(yīng)大于3倍管路的直徑。3.3.2支架優(yōu)化為了徹底避開(kāi)共振，一般常使管系的最低階固有頻率高于激振力主頻率，因此，需要增 加管系的剛度。通常中低壓管道（P8MPa）管道機(jī)械固有頻率不低于28Hz。一般通過(guò)增加支架，或減小支架間的跨距來(lái)增 加管系的剛度，從而提高管系的固有頻率。3.4嚴(yán)格裝配及合理基礎(chǔ)設(shè)計(jì)壓縮機(jī)組安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中，定期檢查。首先，由壓縮機(jī)組機(jī)械松動(dòng)引發(fā)的故障比較明 顯也容易判斷，啟動(dòng)機(jī)組時(shí)就可以判斷出振動(dòng)是否是因?yàn)樗蓜?dòng)所造成的。其次，在正確設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)減振的基礎(chǔ)上，應(yīng)定期更換螺帽，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。此類(lèi)振動(dòng)容易排查與處理，做好機(jī)組的日常維護(hù)和檢 查就可以排除松動(dòng)對(duì)機(jī)組的危害。結(jié)束語(yǔ)：總之，往復(fù)式壓縮機(jī)是一種使用較廣的壓縮設(shè)備，其管道的防振是一個(gè)十分重 要的問(wèn)題，涉及設(shè)計(jì)、施工等方面，而設(shè)計(jì)是減小管道振動(dòng)的源頭所在。因此，從管道設(shè)計(jì) 角度，應(yīng)充分考慮其減振設(shè)計(jì)，從脈動(dòng)消減、共振消減、管道優(yōu)化設(shè)計(jì)及合理基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并嚴(yán) 格裝配等方