天然氣壓縮機管線振動及減振策略探討

呂克穎

【摘要】天然氣壓縮機是油田伴生氣處理最常采用的增壓設備，但是，壓縮機管線在運行的過程中會出現(xiàn)自身振動、共振、氣流脈動以及聲學振動等，導致管線出現(xiàn)振動，隨著時間的增長，會導致出現(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，造成嚴重的后果，削減天然氣壓縮機管線振動已經(jīng)勢在必行。文章分析了天然氣壓縮機管線振動的原因，提出了削減天然氣壓縮機管線振動的有效策略，以供參考。

【關(guān)鍵詞】天然氣壓縮機管線；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，壓縮機作為天然氣傳輸?shù)哪芰抗┙o設備，一旦出現(xiàn)管道異常振動，將會影響壓縮機的正常運行，不僅會給管線埋下嚴重的安全隱患，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管線振動及建站策略的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2.天然氣壓縮機管線振動的原因分析

文章以往復式壓縮機為例，導致天然氣壓縮機管線異常振動的原因主要包括以下幾個方面：

2.1壓縮機自身振動導致的管線振動。在設計和安裝壓縮機時，如果出現(xiàn)底座設計不合理、基礎(chǔ)設計不當、存在垂直度差的現(xiàn)象，會影響壓縮機運行的平衡性，以此使壓縮機出現(xiàn)振動現(xiàn)象，進而導致和壓縮機連接的管線出現(xiàn)振動。往復式天然氣壓縮機在長期運行的過程中，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，壓縮機自身的振動，也是導致管線出現(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)，當氣柱受到激發(fā)力作用時，會出現(xiàn)一定的振動。壓縮機活塞在運行的過程中，會周期性的向管線排氣和吸氣，導致管線出現(xiàn)一定的氣體，會產(chǎn)生一定的激振力，導致氣柱出現(xiàn)振動。如果壓縮機產(chǎn)生的激振頻率介于0.8-1.2倍氣柱頻率時，會導致管線內(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，同時導致基礎(chǔ)、壓縮機以及管道產(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。因為往復式壓縮機的排氣量、吸氣量具有周期性和間歇性特點，導致管道內(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，會導致天然氣壓縮機管線及其附屬設備出現(xiàn)振動。

3.削減天然氣壓縮機管線振動的有效策略

3.1壓縮機自身振動的減振策略分析。導致壓縮機自身發(fā)生振動最常見的因素為基礎(chǔ)松動、地腳支撐不穩(wěn)，壓縮機無論是負荷狀態(tài)還是空載狀態(tài)，都會導致壓縮在極在運行的過程中出現(xiàn)壓縮機自身和管線的強烈振動，如果基礎(chǔ)松動導致的振動過大，會對壓縮機以及管線造成嚴重的損壞。針對壓縮機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是否存在基礎(chǔ)松動故障，機組運維人員在檢查的過程中，判斷壓縮機是否存在基礎(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行重做，調(diào)整連軸器的同軸度以及徑向，通過加強日常巡檢和重點維護，能夠及時、準確的發(fā)現(xiàn)壓縮機是否存在基礎(chǔ)松動和振動等問題，并采取有效的措施進行處理，以此消減壓縮機管線振動。

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，就能夠有效降低機械固有頻率，圖1為壓縮機管線支架結(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，壓縮機管線在運行的過程中，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。

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、管線布局等進行實地勘察之后，增加孔板的難度相對較大，通過在壓縮機出口緩沖罐后添加平板閘閥的方式，能夠有效調(diào)整和控制壓縮機出口的氣流量，并且，還能夠有效的增強壓縮機控制進氣壓力的效果，該方案在壓縮機運行中的應用，能夠有效的降低壓力不均勻度。

4.結(jié)束語

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

參考文獻：

[1]王惠東，靳靜利，張曉臣.油田天然氣壓縮機管線振動分析及減振措施研究[J].中國化工貿(mào)易，2014，6（27）：67.

[2]向建波，閏仁庚，彭凌剛等.天然氣壓縮機管線振動分析及減振措施[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2011，31（8）：111-112.

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