浅谈压缩机振动原因分析

2022-09-10

1 引言

压缩机可以对气体进行压缩, 并实现气体的传送, 在冶金业、采矿业、石油化工业以及接卸制造业中得到了普遍的应用。在压缩机发生剧烈振动时, 会导致排气量减少, 缩短排气阀、控制仪表等设备的使用寿命, 严重时可能会引起爆炸事故, 所以, 如何防止压缩机振动成为人们普遍关注的问题。

2 压缩机振动原因分析

2.1 气柱系统的振动

在压缩机运行时, 压缩机内部的管路中会积攒着气柱, 运行中, 气柱能够压缩膨胀, 形成一个气柱振动系统, 当系统中存在目标激励时, 气柱会在外力的作用下产生振动。压缩机在实际的运行过程中, 管路具有周期激励, 在列反应发生时, 气柱在受迫振动后, 会进一步生成压力脉动, 造成压缩机振动。通常情况下, 与压缩机管路的平均压力相比, 脉动压力的数值比较小, 由此引起的气柱振动不会对压缩机造成严重的影响, 一旦压缩机内气柱的频率与激发频率相差不多, 甚至是相等时, 在脉动压力的作用下, 便会产生气柱共振现象, 引起压缩机振动。

2.2 管道系统的振动

压缩机内部的振动系统还包括管道结构, 受脉动压力影响的气柱在传送到弯头管位置时, 可以形成激振力, 在激振力产生后, 管道系统会产生一定的压力应对管道振动, 当激振力的波动幅度较大时, 管道的振动幅度会更加的剧烈, 这种振动是由于振动力以及离心力而导致的。此外, 配管也会对管道系统造成影响, 由于压缩机内空气的压力分布不均, 当管道系统中某一节点位置的频率域激励频率相同或相差较小时, 管道便会产生机械振动, 在频率相同的位置, 振动的幅度最大。总的来说, 引发管道振动的因素主要有三个, 分别为激振力、列共振以及管道机械振动, 当压缩机固有频率与激励频率差距较小时, 便会致使管道剧烈振动, 问题严重时, 压缩机将无法正常使用, 因此, 为保证压缩机的平稳运行, 需要避免气柱共振以及管道机械振动现象的发生。

3 压缩机的防振方法

3.1 合理控制谐振管的长度

众所周知, 压缩机的激励频率是固定不变的, 所以, 为了避免压缩机产生气柱共振现象, 只能够对压缩机的振动频率进行调节。调节压缩机的频率, 需要改变与频率有关的影响因素, 在压缩机运行的过程中, 谐振管是影响压缩机振动频率的关键因素, 它的长度能够在一定程度上决定压缩机是否会产生气柱共振。这就要求相关工作人员在设计压缩机时, 要对谐振管的长度加以控制, 选择长度适宜的谐振管对压缩机进行设计, 这样便可以利用管道改变空气的布局, 同时还可以影响到管道容器的位置, 有效避免气柱共振现象的发生。

3.2 增设缓冲罐

为防止压缩机振动, 可以将缓冲罐安装在压缩机的气缸周围, 利用缓冲罐储存气体脉动, 避免由于压缩机管系间脉动压力不均, 损失阻力, 导致功率的损耗。一般来说, 缓冲罐的体积与安装位置能够影响到减震的效果, 为了实现减震的最佳效果, 需要尽量选择容量较大的缓冲罐, 容量不得小于压缩机容积的十倍, 应在0.028m3以上。除此之外, 对缓冲罐的安装位置也应加强重视, 最好把缓冲罐安装在压缩机的进口与出口位置, 使缓冲罐充分发挥作用, 防止压缩机振动。

3.3 优化管道设计

在异径管与弯管的接口处, 最容易产生管道激振力, 所以在对压缩机管道进行布置规划时, 应尽量避免使用异径管与弯管, 以免产生激振力, 引发压缩机振动。由于压缩机内管道转弯的位置比较多, 因此, 管道的整体刚度会受到影响, 降低管道的承载力, 进而管道系统的机械频率也相应地减小, 引发压缩机的强烈振动。为了解决上述问题, 就必须使管道的阻力降低, 扩大弯头的弯曲直径, 使该位置的直径是管路直径的三倍。

除了上述优化管道设计的方法之外, 还可以对支架进行合理化的设计。为避免共振现象的产生, 需要保证管系激振力的最大值不超过机械频率的最小值, 而这就需要工作人员在设计压缩机时, 采用科学的设计方法, 整体提升管系的刚度。在压缩机中, 管道主要分为两种, 一种是P<8MPa的管道, 这种管道被称为中低压管道, 另一种是P>8MPa的管道, 这种管道被称为高压管道。在对这两种管道进行优化设计时, 要求中低压管道的机械频率大于24HZ, 高压管道的机械频率大于28HZ, 为了实现这一目标, 可以增加支架的数量或者是缩短之间的距离, 这样就可以使管系的固有频率提高。