往复压缩机管道振动原因以及防振设计

2022-09-11

一、前言

引起往复压缩机振动的原因非常多, 在日常使用的过程中, 压缩机是一个在吸气和排气交换的过程中反复的运行的机械, 因此对于气流的变化而引起的管道振动是正常的, 但剧烈的振动一方面会导致噪音的增大, 对于工作环境而言是非常不利的, 另外一方面会造成压缩机的损伤, 因此防振措施的设计无疑是非常重要的。

二、往复压缩机振动的原因

1.气流脉动的相关概念

气体在压缩机管道中存在的形式我们一般称为气柱, 气体在动力系统的作用下, 常常会发生一系列的物理变化, 例如气体的压缩与气体的膨胀都是具有连续性的, 所以气体在压缩机内反复的运行, 是具有节律性的;在吸气和排气的过程中, 气柱会产生一定的变化, 一般表现为气柱的振动, 这样的振动方式也是具有节律性的, 这样的气体振动会导致压缩机内的管道振动, 是振动的根本来源。

对于管道的振动需要注意以下两个概念:首先是机械振动, 机械振动主要包括机械的阀门以及变径管在受到周期性的振动力后导致的振动。然后一个概念就是激发频率, 压缩机每秒钟排气以及吸气的频率我们称为压缩频率。在压缩机内, 气柱振动的频率是受到温度以及管道长度和气体压力等多种因素的影响, 因此气柱频率对于不同的压缩机而言具有不同的阶数。对于机械的正常运转也是有着一定的影响。

2.往复压缩机日常生产中出现管道振动的原因

目前在实际运用往复压缩机的过程中, 管道产生剧烈振动的原因主要包括以下两个因素:

第一种振动, 是由于在压缩的过程中气体排气或者是吸气的脉动过大, 导致的振动过大, 在实际压缩机的外在表现就是振动的幅度过大, 属于异常振动中的一种, 但是这样的振动比较少见。而第二种振动, 就是在压缩机使用过程中, 由气柱导致的共振——当气柱的频率和机械的固有频率重叠的时候, 或者是非常相似的时候, 由物理共振定律, 振动的幅度会成倍的增加, 造成管道的剧烈振动。因此在实际生产中减小管道的振动其中最为常见的方式就是减少气柱和机械共振的发生。

三、生产中控制往复压缩机振动的措施

根据振动产生的原因和特点, 在实际的操作过程中可以做到以下几点控制振动, 首先是可以使用金属管支架固定, 支架固定可有效的减少管道的振动;其次在对往复压缩机的使用过程中, 应该尽量减少管道的长度以及阀门等的配件, 由于配件的振动幅度较大, 所以对于机械的影响也较大;另外, 在目前使用缓冲器, 也是日常中常用的减轻振动的最有效方法。最后, 根据振动的特点, 由于共振引起的振动是最为常见的, 因此在合适的位置选择节流板能够有效的控制气柱的振动, 防止气柱的振动和机械的固有频率相同, 能够有效减小振动的频率。

四、往复压缩机管道的防振设计

从目前往复压缩机的结构来看, 当管道系统的刚性较差的时候, 受到气流脉动的影响加大, 因此不管是对于管道还是对于缓冲器而言都会受到剧烈的振动。当缓冲器的位置布置较好, 也就是处于卧式的位置时, 在实验的过程中不会产生非常大的振动, 因此在防振设计的过程中, 缓冲器的位置和往复压缩机的振动幅度有非常大的关系, 而和管道的刚度本身不存在任何的差异, 因此在防振的设计过程中, 首先是重点减小共振带来的影响, 其次对于管道和缓冲器的设计, 需要更多的注意, 主要注意以下几点:

1.首先是从缓冲器的设计角度来讲, 将缓冲器的支腿由原来的卧式布置的位置改为鞍式, 这样进入缓冲器的气流不再是竖直的方向, 而是垂直的方向, 因此能够有效减缓振动的幅度。另外, 在对缓冲器设计的过程中应该减少气缸之间和连接管道的形状, 尽量避免使用弯头, 而实际使用直管最为有效, 缓冲器的高架管道应改为低架管道, 也可以减少往复空压机管道的振动。

2.从设计的角度上面来讲, 应该针对于不同行业需求, 进行往复压缩机的设计;根据振动的原因, 主要是因为气柱的脉冲, 和机械的固有频率之间发生共振而引起的, 所以在机械制造中, 尽量避免机械频率和实际气柱的频率接近。一般对于实际设计的要求中, 根据我国的相关机械的规定, 机械的固有频率应该比气柱的脉冲的频率高1.4倍才能满足日常的使用;因此, 在往复压缩机的选购过程中, 相关的技术人员需要计算的是在使用压缩机的过程中气柱脉冲的频率如何, 根据这样的频率来对往复压缩机进行选择。

3.往复压缩机的防振设计还需要有一定的检测措施, 目前在检测频率的过程中基本上都是采用的声波进行检测, 严格的检测方法有利于采取措施, 减弱压缩机的振动。

4.在实际的使用过程中, 要调整压缩机的平稳度, 将压缩机的运转的电机放在一个较为平稳的位置进行运转, 因为电机本身在运行的过程中有一定的频率;减弱压缩机的振动, 还有另外一种方法就是安装消减器, 通过改变振动系统来实现减振作用。

5.减小整个系统的气流脉动, 减小气流脉动的方法非常多, 除了上述的缓冲器以外, 其实改变容器的大小以及容器的形状都对整个压缩机的减振起到一定的作用。

结束语

综上所述, 在对压缩机进行减振的过程中, 一方面我们主要需要了解是什么原因导致压缩机的振动, 另外一方面需要注意的问题就是在实际的减振过程中, 涉及到的实际问题非常多, 因此需要区别对待;由于行业不同, 所以往复压缩机所处的环境也不一样, 因此在减振措施的设计过程中要具体情况具体对待。

摘要：压缩机是工业生产中常常会用到的机械, 在往复压缩机日常使用中, 常常都会出现管道振动情况情况;同时, 管道的振动也是往复式压缩机最常见的机械故障。振动对机械的影响是非常大的, 振动引起管道的松动会造成管道的泄露, 严重者甚至会造成管道的破裂, 甚至会出现爆炸;因此, 对于往复压缩机管道的振动要引起足够的重视。

关键词：往复压缩机,振动,原因,防振,措施