天然氣壓縮機(jī)管線振動及減振策略探討

文/呂克穎 吉化集團(tuán)吉林市錦江油化廠 吉林吉林 132022

天然氣壓縮機(jī)管線振動及減振策略探討

文/呂克穎 吉化集團(tuán)吉林市錦江油化廠 吉林吉林 132022

天然氣壓縮機(jī)是油田伴生氣處理最常采用的增壓設(shè)備，但是，壓縮機(jī)管線在運(yùn)行的過程中會出現(xiàn)自身振動、共振、氣流脈動以及聲學(xué)振動等，導(dǎo)致管線出現(xiàn)振動，隨著時間的增長，會導(dǎo)致出現(xiàn)儀表失靈、焊縫損壞以及連接松動等故障，甚至還會出現(xiàn)管線破裂的問題，引發(fā)天然氣泄漏，造成嚴(yán)重的后果，削減天然氣壓縮機(jī)管線振動已經(jīng)勢在必行。文章分析了天然氣壓縮機(jī)管線振動的原因，提出了削減天然氣壓縮機(jī)管線振動的有效策略，以供參考。

天然氣壓縮機(jī)管線；振動；減振策略

1.前言

天然氣作為重要的能源資源，在社會生活和生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，隨著人們生活水平的提高，對天然氣的需求量逐漸的增加，并且對天然氣供給質(zhì)量提出了更高的要求，壓縮機(jī)作為天然氣傳輸?shù)哪芰抗┙o設(shè)備，一旦出現(xiàn)管道異常振動，將會影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，不僅會給管線埋下嚴(yán)重的安全隱患，還會影響天然氣供給的可靠性和穩(wěn)定性，如何消減管線振動已經(jīng)成為困擾天然氣公司的重要難題。因此，文章針對天然氣壓縮機(jī)管線振動及建站策略的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.天然氣壓縮機(jī)管線振動的原因分析

文章以往復(fù)式壓縮機(jī)為例，導(dǎo)致天然氣壓縮機(jī)管線異常振動的原因主要包括以下幾個方面：

2.1壓縮機(jī)自身振動導(dǎo)致的管線振動。在設(shè)計和安裝壓縮機(jī)時，如果出現(xiàn)底座設(shè)計不合理、基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng)、存在垂直度差的現(xiàn)象，會影響壓縮機(jī)運(yùn)行的平衡性，以此使壓縮機(jī)出現(xiàn)振動現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致和壓縮機(jī)連接的管線出現(xiàn)振動。往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)在長期運(yùn)行的過程中，會出現(xiàn)管卡松動、支撐斷裂以及地基下沉等現(xiàn)象，導(dǎo)致管線固定狀態(tài)以及位置發(fā)生了很大的變化，由此可見，壓縮機(jī)自身的振動，也是導(dǎo)致管線出現(xiàn)振動的主要原因之一。

2.2共振。天然氣壓縮機(jī)管線內(nèi)部的氣體為氣柱，氣柱具有一定的質(zhì)量，可以在管路內(nèi)膨脹、壓縮，猶如振動系統(tǒng)中的彈簧，即氣柱自身也是一個振動系統(tǒng)，當(dāng)氣柱受到激發(fā)力作用時，會出現(xiàn)一定的振動。壓縮機(jī)活塞在運(yùn)行的過程中，會周期性的向管線排氣和吸氣，導(dǎo)致管線出現(xiàn)一定的氣體，會產(chǎn)生一定的激振力，導(dǎo)致氣柱出現(xiàn)振動。如果壓縮機(jī)產(chǎn)生的激振頻率介于0.8-1.2倍氣柱頻率時，會導(dǎo)致管線內(nèi)的氣柱出現(xiàn)共振現(xiàn)象，會出現(xiàn)氣流壓力脈動異常振動的現(xiàn)象，同時導(dǎo)致基礎(chǔ)、壓縮機(jī)以及管道產(chǎn)生劇烈的振動。

2.3氣流脈動。氣流脈動指的是管線內(nèi)天然氣的密度、速度以及壓力等參數(shù)，會隨著時間的變化而出現(xiàn)周期性的變化。因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)的排氣量、吸氣量具有周期性和間歇性特點(diǎn)，導(dǎo)致管道內(nèi)流體的密度、速度以及壓力等參數(shù)發(fā)生變化，并且隨著位置和時間的變化，參數(shù)也會發(fā)生一定的變化。脈動氣流在管線運(yùn)輸?shù)倪^程中會遇到異徑管道、盲板、法蘭、三通以及彎管等元件，隨著時間的變化激振力也產(chǎn)生一定的變化，在激振力的作用下，會導(dǎo)致天然氣壓縮機(jī)管線及其附屬設(shè)備出現(xiàn)振動。

3.削減天然氣壓縮機(jī)管線振動的有效策略

3.1壓縮機(jī)自身振動的減振策略分析。導(dǎo)致壓縮機(jī)自身發(fā)生振動最常見的因素為基礎(chǔ)松動、地腳支撐不穩(wěn)，壓縮機(jī)無論是負(fù)荷狀態(tài)還是空載狀態(tài)，都會導(dǎo)致壓縮在極在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)壓縮機(jī)自身和管線的強(qiáng)烈振動，如果基礎(chǔ)松動導(dǎo)致的振動過大，會對壓縮機(jī)以及管線造成嚴(yán)重的損壞。針對壓縮機(jī)自身振動的減振策略表現(xiàn)為：在外觀上能夠比較容易的辨識壓縮機(jī)是否存在基礎(chǔ)松動故障，機(jī)組運(yùn)維人員在檢查的過程中，判斷壓縮機(jī)是否存在基礎(chǔ)松動、異常振動的現(xiàn)象，一旦檢測出現(xiàn)基礎(chǔ)松動和管線振動的現(xiàn)象，應(yīng)該加固底座，采用新的地腳螺栓更換原來的螺栓，基礎(chǔ)局部或者全部采用混凝土進(jìn)行重做，調(diào)整連軸器的同軸度以及徑向，通過加強(qiáng)日常巡檢和重點(diǎn)維護(hù)，能夠及時、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)是否存在基礎(chǔ)松動和振動等問題，并采取有效的措施進(jìn)行處理，以此消減壓縮機(jī)管線振動。

3.2共振減振策略分析。共振的減振策略主要包括以下幾個方面：（1）提高支承剛度、調(diào)整支承位置。通過提高支承的剛度以及調(diào)整支承位置，能夠有效的防止出現(xiàn)固有頻率和激發(fā)頻率共振的現(xiàn)象，壓縮機(jī)管線自身的剛度、間距以及支撐座儲量的變化，都會對管線的剛度產(chǎn)生重要的影響，支架結(jié)構(gòu)形式和剛度對管線固有頻率的影響相對較大，結(jié)構(gòu)形式不同，剛度也不相同，對管線固有頻率的影響程度也存在一定的差異，支架的跨距存在差異，只要支架跨距有一個加大的，就能夠有效降低機(jī)械固有頻率，圖1為壓縮機(jī)管線支架結(jié)構(gòu)圖，圖中，1表示墊木；2表示U形螺栓；3表示支架鋼槽；4表示管道；（2）增加管線轉(zhuǎn)彎角度和降低管線彎道數(shù)量，壓縮機(jī)管線在運(yùn)行的過程中，在異徑管、彎頭等接頭處存在激振力集中的現(xiàn)象，因此，在安裝管線時，必須盡可能的少使用彎頭，以此降低激振力的數(shù)量，同時，彎管處的轉(zhuǎn)彎角度和激振力之間存在密切的關(guān)系，通過增加轉(zhuǎn)彎角度，能夠有效的提高管線的減振效果，因此，應(yīng)該增加管線的轉(zhuǎn)彎角度、減少管線彎道數(shù)量，以此降低激振力對管線的影響。

圖1　管線支架結(jié)構(gòu)示意圖

3.3氣流脈動減振策略分析。增加管線的孔板，能夠有效的降低管線壓力的不均勻度，但是，通過對廠房布局、管線布局等進(jìn)行實(shí)地勘察之后，增加孔板的難度相對較大，通過在壓縮機(jī)出口緩沖罐后添加平板閘閥的方式，能夠有效調(diào)整和控制壓縮機(jī)出口的氣流量，并且，還能夠有效的增強(qiáng)壓縮機(jī)控制進(jìn)氣壓力的效果，該方案在壓縮機(jī)運(yùn)行中的應(yīng)用，能夠有效的降低壓力不均勻度。

4.結(jié)束語

綜上所示，天然氣壓縮機(jī)管線出現(xiàn)振動的原因眾多，包括聲學(xué)振動、壓縮機(jī)自身振動、共振以及氣流脈動等，為了防止振動對天然氣壓縮機(jī)管線造成的影響，不僅應(yīng)該從設(shè)計與安裝方面進(jìn)行控制，還應(yīng)該針對導(dǎo)致管線出現(xiàn)振動的原因進(jìn)行分析，并采取具有針對性的減振策略進(jìn)行處理，以此降低天然氣壓縮機(jī)管線的振動強(qiáng)度，保證其能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，獲得更好的生產(chǎn)效益和安全效益。

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[3]金玉玲，張惠東.往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)管線振動分析及減振措施應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易，2014,6（11）：102.