6M80三级出口安全线振动原因分析

刘洪波

摘要：针对塔河炼化60吨/年连续重整装置重整氢增压机组6M80-276/2.3-29.5往复机三级出口安全线振动的原因进行了分析，并提出消除振动的整改措施，合理布置安装固定管卡。

关键词：增压机;管道;振动;效果

1 前言

塔河炼化有限责任公司60吨/年连续重整装置重整氢增压机组6M80-276/2.3-29.5往复机是装置的核心设备，设备运行性质为一开一备，三级压缩、六列水平安装，该设备担负住着国家丝绸古道建设和一带一路发展格局，具有一定的战略意义，在2014年7月在塔河炼化公司连续重整装置上进行工业应用，一级三个缸、二级两个缸、三级为一个缸，水平安装，当时属于全国最大往复机组，在2015年7月三级出口安全线在往复机的管流脉冲作用下产生振动，管道振动会给压缩机安全运行带来很大隐患，严重了会造成事故给公司造成不可估量的经济损失，因此需要对产生振动的原因进行分析，采取相应的处理措施，达到消除振动，提高机组的运行可靠度，保证装置的平稳运行[1]。

2管线振动的危害

2.1机组系统管道振动根本原因

机组系统管道振动根本原因在于机组的设计、安装、操作及運行等方面，系统管道振动直接反映了转动设备的机械性能及运行情况[2-3]。当系统设备及管道发生振动时，应针对具体情况，逐一分析可能造成振动的原因，找出问题的症结后，再经过认真的讨论和分析制定可行、有效的处理措施加以消除，将振动危害减轻到最低限度。

2.2往复机

往复机是一种通过活塞在气缸内的往复运动来压缩气体，增加气体压力并且当气体压力达到一定值后输送的大型机械。往复机具有高效率、广范围应用、很强的通用性等优点外，它们的安全性、可靠性和经济性是衡量一个国家在机械行业的发展水平和发展状况的标志。往复机已有一百多年的历史，在结构优化、性能预测以及工艺制造等方面已经更加完善，特别是采用多级压缩比采用回转压缩能得到更高的压缩比。因此，在高压压缩机中，往复机有不可取代的优势。可是目前，国内安全生产的形势依然严峻，大型设备发生故障的概率依然是居高不下，人员伤亡、国民经济损失也日益增加。在制造行业，产品的设计、试验、生产及投入市场的周期是相关企业生存和发展的关键。对于如何快速、便捷地设计出经济可靠的机械类产品，这依然是工程科技人员的重点研究内容和研究方向。可是因为这些产品的设计周期长、结构巨大、制造费用高等多方面的原因，这就导致了目前在产品的灵活性、经济性和可靠性等方面存在的问题也一天天的增加。除此之外，产品质量的高技术性以及特殊性还满足不了国内的发展需求，转速低、运行周期长这些实际运行特点一直困扰着往复式压缩机。特大型往复机组成为“十三五”期间压缩机行业重点发展的关键产品，它是我国大型石化行业项目建设的关键设备，同时也体现了一个国家在压缩机科技水平方面的发展。近些年来，大型往复式机制造技术在很大程度上得到了提升，国内产品除了稳定质量外，还正向着特大型、集成化和智能化等方面发展。

我厂应用的往复机发挥了巨大的效益，但在运行过程中，管道振动问题时常出现，给压缩机安全运行带来很大隐患，必须要采取相应的处理措施，达到消除振动，提高机组的运行可靠度，保证装置的平稳运行。

3管线振动原因分析

60吨/年连续重整装置重整氢增压机，型号：6M80-276/2.3-29.5，机组管道布置图如图1. 机组C202B在2015年7月25日开机运行时，出现三级安全阀引出线振动剧烈的现象。

3.1塔河重整氢气增压机

6M80在工作时由于往复机的做往复运动气流在管道内不稳定同事时伴随脉动的产生，脉动气流沿着管道输送时会形成不稳定的气柱对管道进行冲击，从而形成管道的机械振动，压力脉动越大，管道的振动振幅越大。重整氢增压机由于气体的分子量的变化，改变了原来的系统平衡，进而导致气流脉动引起三级出口至安全阀管线振动。通过现场勘查发现管道东西方向振动值仍较大，下图中黑色箭头处为振动值最大处，箭头方向为振动方向，测量值为29.2mm/s。

6m80大型往复式氢气压缩机于2014年7月11日正式投入工业运行，具体参数如下： 流量：18000～20000N m?/h; 入口压力：一级0.247MPa，二级0.601M 三级1.441 MPa; 出口压力：一级0.650MPa，二级1.492MPa， 三级2.612 MPa;排气温度：一级116℃，二级103.1℃，三级97.2℃;

轴 功 率：3696Kw（取正常负荷时的电流254.5A， 电压10.3KV）;

3.2现场对比情况

经过现场对往复机出口管道流程分析，通过设备技术组共同讨论和查阅资料，判定引起往复机三级出口至安全阀线振动为管线内部的压力脉冲气体，经过计算压力脉动值是满足标准要求，往复机的压力脉冲是不可避免的，可以通过求，往复机的压力脉冲是不可避免的，可以通过缓冲器、支架、孔板等措施减小管线的振动。由于装置运行状态增加孔板不考虑。图2为现场原有三级安全阀管线支架设置情况和分析设计的设置情况对比模型：

3.3频率求和分析

现场支架设置情况分析可知，其固有频率为5.1849HZ 正好落在压缩机一阶激振频率5HZ的共振区间

压缩机的激发频率f=nm/60

F 为激发频率HZ

n 为压缩机主轴转速（r/min）

m 为简谐阶次，m=1、2、3、4 ……..  m=1 是主简谐;

本压缩机主轴转速为 300 r/min  ;因此其激发频率为 5HZ 、10HZ、 15HZ、 20HZ等， 因此管线的固有频率应该避开低阶的共振区间，否则容易引起振动。需要按照分析结论设置支架。

4管道消振处理

为保证装置的平稳运行，必须采取有效措施对6M80往复机的三级出口至安全阀管线振动进行有效控制。通过检测频率求和分析后可得出结论如圖4支架整改措施。

4.1防振支架建议形式

下面图中的防振管卡、防振支架主要跟据HGT21629-99?管架标准图集?J-7、A-11等形式防振管托下面图中的防振管卡、防振支架主要跟据HGT21629-99?石油化工装置工艺管道安装设计施工图册?第三册管道吊架支架中的HK-1、HK-2、HK-3性管托，弯头支托采用WT-3、WT-5。

4.2防振支架建议形式

图5中的防振管卡、防振支架主要跟据HGT21629-99?管架标准图集?J-7、A-11等形式防振管托下面图中的防振管卡、防振支架主要跟据HGT21629-99?石油化工装置工艺管道安装设计施工图册?第三册管道吊架支架中的HK-1、HK-2、HK-3性管托。

4.3支架制作要求

往复压缩机工艺管道防振支架设计和制造要求，

4.3.1往复压缩机管道系统的支架应采用防振管卡或固定支架，不能采用简单支托，

更不能采用吊架。支架的材料一般采用Q235B.

4.3.2、防振管卡不得采用U型螺栓式管卡，应用扁钢制作，并如上面图片中所示，在薄弱位置焊接筋板以增加管卡的刚度，并且防振管卡与管道间应垫衬一周2mm～3mm橡胶垫。

4.3.3、若采用带管托的防振管卡，则管托底板必须与其生根部位焊接牢固，不能简单放置。

4.3.4、防振支架虚设独立基础，避免生根在压缩机及其电机的基础、操作平台和厂房的粱柱上，以防止相互影响扩散振动。

4.3.5、防振支架的结构和支架的生根部分应具有足够的刚度，

4.3.6、支架立柱应采用大规格H型钢或钢筋混凝土制作以保证其足够的刚度和强度。

满足以上几点要求，才能保障往复式压缩机管路系统的振动得到有效控制。

4.4增加管托

往复机的压力脉冲是不可避免的，通过检测频率、求和分析后，在原设计的管架处增加两个抱卡是正确的。图6为整改后图片。

4.5对管托内进行填充增加接触面积

部分管托和支架与管道的接触面积是不够的，为提高接触面积向接触面填充金属材料或内高温非金属材料，从而增加了接触面积，使管卡的牢固性得到了保障。

4.6做好日常生产维护

日常维护方面应按时巡检维护，对机组定期做振动检测，对新增加的管托和支架定期检查;对机组相关管道、法兰、支架、管托、管卡进行检查紧固;防止三级安全阀管线振动和导致现场振动噪音增大;防止平台、钢格板等附属构架产生共振，经过进4年的维护工作，发现机组运行一段时间后有螺栓松动的现象，主要在法兰、螺栓、管卡、相关紧固件处又发现松动，技术专业编制定期维护计划、制定出紧固时间，每三个月进行检查维护一次，保障各紧固件可靠运行，表2为近期维护检测数据，原测量值为29.2mm/s，现在平均为2.9mm/s，完全符合设计振动要求，目前该机组及相关管线运行平稳。

5结论

综上所述60吨/年连续重整装置重整氢增压机三级安全阀引出线产生振动剧烈是压缩机工作时气流脉动所致，是主要原因，管道结构是引起振动主要的条件;通过增加防振管托、防振支架、防振管卡;对防振管卡内进行填充材料来增加管道与管卡的接触面积，使管卡的牢固性得到了保障;做好日常生产维护工作等方式使三级安全阀引出线振动剧烈现象消除，问题彻底解决，保障了重整氢增压机和管道的安全平稳运行。

5参考文献

[1] 吴强.大件货物加氢反应器运输方案设计与实施[D].大连：大连海事大学，2016.

[2] 王慧.湖北咸宁核电厂大件运输方案研究[D].重庆：重庆交通大学，2017.

[3] 霍树军.电网企业大件运输方案评价研究[D].北京：华北电力大学，2016.