天然气压缩机振动研究

邓强 荆鹏 王小红

摘 要：苏里格开发模式主要是以低压集气增加集输为主。通过往复式天然气压缩机进行增压，将天然气进行集输。天然气压缩机作为生产运行的核心设备，其地位就显得格外重要。然而天然气压缩机运行过程中会因受到气流脉动而发生天然气压缩机的振动，这些振动对于天然气压缩机来说是不利的。因此本文主要分析天然气压缩机的振动，并针对这些振动提出相应的应对解决措施。

关键词：天然气压缩机;增压集输;振动;解决措施

一、天然气压缩机的主要振动

（1）管道振动

当压缩机受到气流脉动性冲击，在天然气管道的弯头处、阀门处则会出现比较大的激振力，在激振力的作用下会使得压缩机上的管道发生周期性的振动，并产生一定位移。如果激发频率与管道内气体脉动频率及振幅近乎相同时，那么就会使得管道产生激烈的共振，从而使得管道不能正常使用。

（2）壓缩机振动

压缩机各个部位相互影响，在生产运行过程中压缩机的各个部分构成一个完整的系统。设备基础、设备本体、辅助设备之间的连接不否紧固。例如设备基础与压缩机系统的连接是否存在问题，基础浇筑是否存在问题等。

二、天然气压缩机振动的危害

（1）对设备本身的危害

振动对于动设备来说是不可避免的，根据设备工作状态判断其振动是否正常。当压缩机在正常工作状态条件下产生与其当前生产运行状态不符的振动情况，那么这样的振动对于压缩机来说是不利的，若该类振动不能够及时被消除，那么久而久之则会造成压缩机发生故障。一般情况下，我们允许正产范围内的振动，但是振动幅度过大且超出了一定的振幅范围，那么就应该采取振动抵消措施，若不能够抵消超出范围的振动，则会对压缩机造成影响，导致压缩机不能正常运行。因此，巡检人员一定要注意对压缩机本体振动的巡视与检查，并且判断评估其振动状况，从而做到早预防，早介入。

（2）对设备基础带来的危害

压缩机的振动会造成设备基础的损害。第一，振动会进一步影响土的动强度，我们所说的土的动强度就是在某一动荷作用下形成的指定破坏所需要的动应力。振动次数与破坏应力的不同所形成额动强度也不相同。静力状态下由于受到天然气压缩机振动频率、波形等的影响，将给土的动强度带来影响，进而导致基础发生位移;其二，影响土的动承载性。土的动承载性会在动荷载的作用下出现被破坏的情况，而由于天然气压缩机在振动时便会产生较强的运动荷载，这时就会给土的承载性能带来影响，甚至出现基础变形、沉陷、位移的情况。[1]

（3）对人员带来的危害

振动是互相传递的，当压缩机发生剧烈振动，在同一环境下对人而言也会受到不同程度的影响。当压缩机出现整个系统的振动，那么巡检人员处于该环境内则会感受到振动，此时人体在生物学、物理学效应的影响下，其呼吸系统、循环系统、神经系统、消化系统以及骨骼等都将遭受一定的影响与危害;另外剧烈的振动会进行传递，并且大量的噪音会对人得听觉系统造成损伤，使得人的判断力，思想活跃度下降，致使人员在进行设备操作时的误操作率增加。

三、天然气压缩机振动的对策

（1）增加缓冲器

新增缓冲器来进一步降低压力脉动，缓冲器的主要原理是利用缓冲器进行能量的储存。如进气缓冲器能够限制从气缸上游来的放射压力波进入进气管道;而排气缓冲器则可以限制返回的反射波进入气缸，以及限制压力波进入排气管道。增加缓冲器在某种程度降低了气体的脉动冲击，也从另一方面降低了压缩机各管线的振动。如何将缓冲器消振效果达到最好，这主要取决于缓冲器容积的大小和位置是否足够靠近气缸。安装在气流脉动发源处，即靠近压缩机气缸处的缓冲器是简单而有效的减振措施，另外为了取得更好的减振效果，缓冲器的容积应尽可能大一些。

（2）孔板减振

如果缓冲器无法设置在靠近气缸的部位时，且缓冲器起到的缓冲消振作用不是特别明显时。我们可以采取增加孔板的方式进行减振。主要是通过在缓冲器法兰处安装恰当尺寸的孔板可以把管道内的气流由驻波变为行波，从而降低气流压力的不均匀度，以增强缓冲效果，达到减振的目的。[2]

需要注意的是孔板的安装位置，孔板应该安装在足够大的容器进、出口法兰处。其原因主要是当孔板安装在距离容器较远的地方时是无法形成无反射的条件，此时的孔板相当于一个单纯的局部阻力元件，此时孔板并不能起到良好的消振作用。因此要进行消振就必须缓冲罐与孔板一起使用。

（3）新增固定支承减振

为了防止管道振动，合理布置管道支撑，从而进一步减小管道振动。在压缩机管道布置之初应该做到沿地面铺设，这样有利于管道支撑，另外要建设管道弯头设置，从而减少激振力的作用。在支撑设置过程中，应当保证各支架之间的跨度一致，另外应该采用防振管卡或者固定支架;针对支架应该单独设立基础，基础的设置尽量避免固定在压缩机本体基础上或者压缩机厂房的梁柱上。

（4）调整基础的参振质量

第一，使用联合基础。通常来说，使用联合基础会使基础的质量和基础的抗弯刚度同时提高，但是基础质量的提高幅度要低于基础抗弯刚度提高的幅度。所以，联合基础的固有频率一般都高于单独基础。对于频率振动比较低的天然气压缩机，就可以使用联合基础提高基础的固有频率，以此来有效的避开共振区域。第二，充分利用混凝土地坪和土钉桩，通过对基础的转动刚度以及抗压刚度的提高，以此来降低基础振动的位移和振动的速度，但是需要注意的是因为基础参振质量的增加，一定要严格的按照动力计算分析以及实验的结果来对基础自振频率进行确定。[2]

总结

结合本文分析，我们从管线振动、压缩机本体系统振动两方面进行介绍，分别介绍振动带来的危害。并根据振动提出了相应的振动消减措施，主要通过增加缓冲器、增加孔板、增加管线支撑、调整设备基础质量等几方面进行振动抵消，从而降低设备振动，为更好的保障天然气压缩机高效安全的运行提供思考及解决思路。

参考文献

[1]程代康，马国新，名建华等.天然气压缩机系统振动分析与对策[J].中国高新技术企业，2008（1）：77.

[2]王惠东，靳静利，张晓臣等.油田天然气压缩机管线振动分析及减振措施研究[J].中国化工贸易，2014（27）：67-67.

[3]付传起，刘安生，等.管道减振技术中的孔板压力降公式及其应用[J].大连大学学报，2003.