螺杆压缩机出口消音器震动原因分析及消减措施

唐征

摘要：通过有限元分析，对螺杆压缩机出口消音器的振动及进行原因分析，并制定消减措施。

关键词：螺杆压缩机;消音器;振动;有限元

一、引言：

某石化廠螺杆压缩机是由日本神户制钢制造，型号：KS50LMZ，功率1670kw，介质为高纯度丁二烯。工艺参数如下：

该机运行伊始，位于压缩机下部的出口消音器振动烈度为69mm/s，该机运行一个月左右，用于固定出口消音器的弹簧支架U型抱夹断裂，安装螺栓螺纹破坏。消音器结构如下图：

二、振动原因分析

作为容积式压缩机的间歇排气是诱发消音器振动主要的原因。螺杆压缩机的间歇排气主要带来两方面的问题：气流脉动和噪音。气流脉动所引起的振动以及排气的噪音与压缩介质相关，密度越高振动和噪音越大。消音器是螺杆压缩机抑制气流脉动和噪音的重要设备。由于螺杆压缩机的排气复杂，流场紊乱，消音器的合理设计方可起到应有的作用。

根据现有的工况及消音器的结构，进行有限元分析。其中压缩机的气体按照丁二烯，排气压力按0.43MPaG，排气温度按92℃进行分析。所得到的结果如下：

从上述结构可以看出，第1腔室的气流流场较为紊乱，第2腔室相对平稳。第1腔室出现多个涡流。涡流较易产生振动。这与实际测量的第1腔室振动的结果较为吻合。

因此，初步判断消音器振动主要由于螺杆压缩机的气流脉动（固有）和紊乱（涡流）造成的。相应的解决也主要从减少气流脉动和导流的方式入手。由于消音和振动相互影响的，通过振动能够将部分声音的能量转化为热能。降低脉动和导流虽然有利于减少振动，但也降低了声能的转化，因此可能会带来噪音略微增加的负面效果。

三、解决措施

根据上述结果，需要采取两方面的措施：

1、在消音器入口的法兰处加流型调整器（多孔板，厚度20-25mm，孔板名义内径为381mm，小孔直径51mm，小孔个数为35，开孔率59%），参数如下图所示：

表1流型调整器参数

流型调整器的节流作用，经核算可造成的压降约为3-5KPa。

2、分析结果

根据上述的结构进行有限元分析，所得到的流场如下：

可以看出气振涡流已大幅减少。

四、效果

2020年4月，该机在抽口消音器的入口法兰处增加了限流孔板，同时在消音器底部增设了弹簧支撑，机组启动后，消音器最大振动由原来的为69mm/s降低到为40mm/s。较好地解决了出口消音器振动大振动大问题。