離心式壓縮機系統(tǒng)降低噪聲的幾點建議

趙學(xué)儉

（勝利油田分公司油氣集輸總廠,山東 東營 257000）

1 前言

東營壓氣站擔負著勝利油田生產(chǎn)生活用氣的輸送和輕烴生產(chǎn)的任務(wù)，主要管理著一套55萬立方米/天的離心式壓縮機組、一套50萬立方米/天的輕烴回收裝置，以及丙烷制冷、熱煤爐系統(tǒng)、循環(huán)水、空壓機組等配套設(shè)施。在生產(chǎn)過程中由于氣量變化、壓力以及管道節(jié)流等因素影響，離心機系統(tǒng)出現(xiàn)了較為明顯的高噪音，部分輻射噪音值在90dB以上，嚴重的達到100dB，甚至更高，給職工的身心健康帶來一定影響。因此急需采取有效措施降低噪聲，保障職工健康。

2 現(xiàn)場噪聲測試結(jié)果分析

2.1 計時聲壓級分析

測試目的：確定壓縮機處噪聲水平；

測試方法：沿一段壓縮機周圍進行1min計時聲壓級噪聲測量，測量結(jié)果如圖2-1所示；

測試結(jié)果：隨著測點位置的改變，噪聲水平變化不大，最高聲壓級在92dB附近，最低聲壓級在89dB附近，等效連續(xù)聲壓級在91dB附近；

圖2 -1 壓縮機處噪聲水平測試結(jié)果

測試目的：確定噪聲位置及噪聲水平；

測試方法：沿一段壓縮機管線1min計時聲壓級噪聲測量，測量結(jié)果如圖2-2所示；

測試結(jié)果：隨著測點靠近壓縮機入口管線閥門處，噪聲急劇升高，等效連續(xù)聲壓級（Leq）保持在100dB附近，遠高于入口管第一、二彎頭處，同時對比壓縮機處噪聲水平，基本可以確定管道內(nèi)的噪聲除了壓縮機本體振動之外，還有管道內(nèi)的氣動噪聲。

圖2 -2 沿管線噪聲水平測試結(jié)果

2.2 振動測試結(jié)果與分析

2.2.1 壓縮機處振動分析

依據(jù)管路走向，在結(jié)構(gòu)變化處兩側(cè)布置測振點，傳感器采用速度傳感器，數(shù)據(jù)采集卡采用中泰USB7660多通道數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為中國石油大學(xué)(華東)機械動力學(xué)與仿真計算實驗室自主設(shè)計的振動信號采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采用實時保存的方式進行，待采集系統(tǒng)時域振動信號穩(wěn)定后，進行保存，每個通道存儲100000個數(shù)據(jù)點，采集時間為80s。下面結(jié)合測振點布置，對振動信號進行時域分析、頻域分析。

圖2 -3 一段入口

一段壓縮機入口處振動測試結(jié)果如圖2-3所示。壓縮機轉(zhuǎn)頻為90.13Hz（5408r/min）。一段入口處振動頻率集中于一倍頻(1X)、二倍頻(2X)，即一段壓縮機有輕微不平衡?？梢哉J為90Hz噪聲主要由于壓縮機不平衡量引起。同時在1000～1400Hz處沒有振動。

圖2 -4 一段出口

一段壓縮機出口處振動測試結(jié)果如圖2-4所示。一段出口處振動頻率集中于一倍頻(1X)、二倍頻(2X)，即一段壓縮機有輕微不平衡?？梢哉J為90Hz噪聲主要由于壓縮機不平衡量引起。同時在1250Hz處存在振動，根據(jù)頻率范圍推測，該頻率可能是由于管線內(nèi)氣流激振或者壓縮機葉片出口導(dǎo)致的氣流激振。

圖2 -5 二段進口

二段壓縮機進口處振動測試結(jié)果如圖2-5所示。二段出口處振動頻率集中于一倍頻(1X)、二倍頻(2X)，即壓縮機有輕微不平衡，可以認為90Hz噪聲主要由于壓縮機不平衡量引起。同時1000～1400Hz處沒有振動。

圖2 -6 二段出口

二段壓縮機出口處振動測試結(jié)果如圖2-6示。二段出口處振動頻率集中于一倍頻(1X)、二倍頻(2X)、三倍頻(3X)、四倍頻(4X) ，即壓縮機有輕微不平衡。可以認為90Hz噪聲主要由于壓縮機不平衡量引起。同時在1250Hz處存在振動，結(jié)合一段出口處同樣存在1250Hz振動，推測該頻率可能是由于壓縮機葉片出口導(dǎo)致的氣流激振。

2.3 現(xiàn)場噪聲與振動測試結(jié)果分析小結(jié)

根據(jù)現(xiàn)場噪聲與振動測試結(jié)果，現(xiàn)對噪聲機理進行總結(jié)：

1.90 Hz噪聲是由于壓縮機存在輕微不平衡振動導(dǎo)致。2.1000Hz～2000Hz噪聲引起的原因有2個：

(1) 進口管線靠近閥門處振動明顯集中，且閥門前支座處有1000～1400Hz的頻率，因此進口管線處噪聲應(yīng)為流體流經(jīng)蝶閥時產(chǎn)生的氣動噪聲。

(2) 壓縮機一段二段出口處同時存在1250Hz振動，且僅出現(xiàn)在出口處，因此一段出口管線噪聲應(yīng)為壓縮機葉片出口處因流體激振產(chǎn)生。

3 降噪方案建議

(1) 對現(xiàn)場壓縮機處、沿管道走向處進行噪聲測量，確定噪聲水平和噪聲特點，并對壓縮機本體及管道沿線進行振動測量和分析，初步確定噪聲源：1.90Hz噪聲是由于壓縮機存在輕微不平衡振動導(dǎo)致；1000～2000Hz噪聲引起的原因有2個：進口管線靠近閥門處振動明顯集中，且閥門前支座處有1000～1400Hz的頻率，因此進口管線處噪聲應(yīng)為流體流經(jīng)蝶閥時產(chǎn)生的氣動噪聲；壓縮機一段二段出口處同時存在1250Hz振動，且僅出現(xiàn)在出口處，因此一段出口管線噪聲應(yīng)為壓縮機葉片出口處因流體激振產(chǎn)生。

(2)針對初步確定的噪聲源，進行閥門處噪聲特點的數(shù)值分析，同時采用有限元方法計算了進出口管路的模態(tài)分析，確定噪聲源的噪聲特點：距離閥門越近，音波信號越強，聲壓值變化越大。各觀測點氣動噪聲聲壓級的頻帶很寬，沒有明顯的主頻率，是一種寬頻噪聲。在同一流速下，閥門流場各觀測點氣動噪聲在低頻時聲壓級幅值較大，隨著頻率的升高，幅值持續(xù)下降。由此可知，氣動噪聲低頻部分能量較大，高頻部分能量較小。

(3) 通過對一段壓縮機進出口管線進行模態(tài)分析，計算進出口管線前8階固有頻率，得出進出口管線固有頻率最大值分別為79.34Hz和70.76Hz，而現(xiàn)場所測得的激振頻率為90Hz，不會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振。

(4) 針對不同的噪聲源產(chǎn)生噪聲的特點，提出降噪方案：針對入口管線噪聲寬頻的特點擬優(yōu)化蝶閥隔音室，采用寬頻帶阻抗復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)；針對出口管線主要需要消減氣流脈動；可以在離心壓縮機管線出口安裝孔板以消減氣流脈動?？装宓目讖奖纫话闳?.43～0.5；孔板的內(nèi)徑邊緣處必須保留銳利棱角；孔板的材料要與管道材料相同，安裝在足夠大的進、出口法蘭處。

4 問題及展望

(1) 盡管對現(xiàn)場壓縮機及管路進行了振動和噪聲的測量與分析，但是由于壓縮機內(nèi)部流道、葉片等沒有具體結(jié)構(gòu)，尚未進行詳細的噪聲及振動分析。

(2) 盡管在不同開度下對于閥門進行了較為詳細的瞬態(tài)流場和聲場分析，但是由于時間關(guān)系尚未對原有隔音室的隔聲效果進行較為詳細的討論。

(3) 盡管針對閥門處隔音室提出了可行的優(yōu)化方案，但是尚未具體進行圖紙的設(shè)計。