摘要：在化工、石油企业中往复式压缩机被大量应用，由于设备生产厂家通常将其设计为通用设备，没有根据用户的实际要求及设备安装位置的特点实施有针对性的优化改良，因此出现了非常普遍的振动现象。本文围绕化工机械设备往复式压缩机，主要分析了往复式压缩机结构及工作原理，往复式压缩机振动原因，往复式压缩机减振措施。
关键词：化工机械设备；振动；控制；措施
往复式压缩机属于容积式压缩机 , 是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。往复式压缩机的类型比较多，相对结构较为复杂，从结构上研究，一般包含了气缸、运动机构和机体、辅助部件、驱动机和控制系统。
1 振动概述
1.1 振动的定义
所谓的振动就是某一个物理量发生周期性的变化，也可以理解为物体在一定位置附近的往复运动的状态。如果振动的物体是机械零件、部件、整个机器或机械结构，这种运动称为机械振动。化工机械产生振动，影响到机械设备的正常运行，严重的情况加剧机件的磨损，降低机械设备的使用寿命。
1.2 化工机械振动产生的危害
振动在大多数情况下是有害的，化工机械设备运行过程中产生的振动，会降低机械设备的工作性能。设备在使用中承受交变载荷而导致构件的疲劳和磨损，以至于破坏，影响到机械设备的使用寿命。而且振动产生的噪声对人体存在着噪声污染，影响到人的身心健康。
1.3 化工机械振动产生的原因分析
引起机械振动的原因是多方面的，往复式压缩机的地脚螺栓松动，引起机械振动。设备的联轴器不对中、轴瓦或者十字头间隙过大、机组下沉、垫铁松动、填料或活塞环的异常磨损都会引起机械振动。气阀损坏或者密封不严，也会引
起机械振动。气流脉动产生的振动现象，是由于压缩机系统在运转过程中吸气、压缩、排气等过程的间歇性，使气流产生喘息的情况，而引起的振动现象。
2 化工机械设备的振动
2.1往复式压缩机气流脉动
气流存在于管路中，如果没有改变压力和速度，则对于管路来说气流形成静力，不会产生其它动力作用，管路也没有振动现象。在压缩机管路中气体的充满状态就是气柱。由于对气体能够压缩与膨胀，可以认为气柱本身便是一个连续振动的弹性系统，当对于有效激发以后，便会出现振动。在输送过程中采用往复式压缩机时，在吸排气过程中压缩机体现出的间歇与周期特点，所以某一指定点在管理系统中通过气流的过程中气流压力和速度之间的周期变化特点，将其称作气流脉动。这一脉动不但随着位置出现改变，也会随着时间而发生变化。一定程度上气流脉动其气柱进行了激发或者干扰。当激发频率等同于管道中气柱的特有频率时，便会出现气柱共振，有效加强了管路中形成的气流脉动，此时管路的振动也会迅速增加，造成机组或者系统发生破坏性事故。往复式压缩机的这一气流脉动现象会造成很大的危害，比如：影响了压缩机的容积效率、使压缩机形成额外功耗、对出口气阀造成了疲劳损坏、管理系统中的应力发生周期变化，使得整个压缩机管路系统以及与其相连的管路系统的振动，进而引发机组停车、管理系统的断裂，最终导致了严重的泄漏和爆炸问题。
2.2管路系统设计缺乏科学性引发的振动
往复式压缩机的特点决定了无法抵消气流脉动。压力脉动在压力管道拐弯位置或者截面积上出现了改变引发了不平衡力，其在管路系统中最大程度发挥了作用，引起了机械振动。因此对往复式压缩机管路系统进行缺少科学性的设计时，就会导致管路振动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如：压缩机进出口缓冲罐设计很小，不能形成良好的缓冲效果，产生了巨大的压力脉动；设计阀门位置不科学或者选择管道管径不科学，管路长度在气柱共振范围内引起了管路气柱和压缩机吸排气形成了共振；不够合理的管路支撑，在压缩机共振频率内出现了自振频率，进而引发了管路机械共振问题；或者缺乏科学的管路支撑，走向十分模糊，增加了管路激振力，形成了极大的实际振幅。
2.3压缩机基础设计不科学造成的振动
压缩机必须确保基础的结构强度，保证基础振动在允许的范围内，进而促使基础不会出现沉降。压缩机一般的基础质量想到与不平衡扰力的 15-20 倍。允许的基础最大振幅为200um，最大振动速度一定不高于 6.3mm/s，与此同时避免在压缩机扰力共振范围内落入基础。
3 化工机械设备的振动控制措施
3.1科学选择气缸的作用方式
气缸吸排气对往复式压缩机进出口的激发，形成了气流脉动。气流脉动与气缸对管道形成了直接相关的作用方式。因此，科学选择气缸作用方式，可以从根本上对进出口管道上的气流脉动有效降低。
3.2设置缓冲罐，降低压力不均匀度
减缓气流脉动最为简单与有效的措施便是设置缓冲罐，经过压缩机排除的气体通过缓冲罐之后显著降低了压力脉动。缓冲罐和气缸之间距离越短则其缓冲效果越佳；缓冲器和气缸之间的距离越长，则其缓冲效率越差。在保证足够的空间距离状况下，必须尽可能在紧靠压缩机进出口位置设置缓冲罐，同时必须认真计算缓冲罐的容积。缓冲器的结构不同，也会形成不同的缓冲效果。缓冲器通常包括了球形和圆筒形缓冲。在容积一定的情况下，球形缓冲器的缓冲效果则越好。
3.3科学增减消振孔板
孔板可以降低气流脉动，主要原因在于其属于一个阻力元件，当出现不同尺寸时，它的局部损失系数也不同。在足够大的容积的容器进出口上安装科学尺寸的孔板，由于损失能量进而降低振幅，这样可以迅速衰减了管道机械振动。对于容器来讲，假如进口管脉动数值比较大，则应当在进口位置安装孔板，假如出口脉动数值较大，则应当在出口位置安装。将孔径比值 0.5 的孔板安装在 128 米长的等截面管的气罐进口法兰位置，利用单杠单作用空气压缩机，测量压力不均匀度δ，无孔板时δ=20%，有孔板时δ=19%。假如在远离容器位置安装同一孔板，δ=11%，效果明显降低。由于增加消振孔板的同时又出现了局部压力损失，因此在对孔板选择的过程中，应当选择合理的孔径，通常孔径比是 0.43-0.5，厚度 3-5mm。孔板比较厚会增加局部阻力损失，并且形成噪音。孔板的材料等同于管道。孔板的型式应当很好适应法兰的密封面。
3.4管道系统局部增加抗振能力
尽量利用标准管件实现压缩机工艺管道的分支、拐弯以及变径位置，重要因为标准管件自身拥有较高的强度。对于无法应用标准管件的位置，对于仪表管嘴以及分支管道和主管管径差距较大造成标准异径三通不能实现位置，应当采取合理的补强措施，所以在该处集中应力，形成交变的峰值应力，将会很快对结构造成疲劳损坏。同样，这类管系不适合利用螺纹连接分支管道也应当采取合理的支撑，由于支管比较小，非常容易出现振动。应当尽可能与主管靠近安装放空、排凝、阀门。
4结束语
“机械振动”是范围相当宽广的一门学科，涉及到多方面的知识。通过对化工机械设备的振动控制措施的研究，解决化工机械设备运行过程中的振动问题，保证机械设备的正常工作性能，有效地延长机械设备的使用寿命。通过对振动原因的分析，针对机械设备本身的结构和运行状态引起的振动，采取不同的技术措施，控制机械设备的振动，保证化工机械设备在安全的状态下运行，满足化工生产的需要。
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论文作者:李岩
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/3
标签：压缩机论文; 管路论文; 气流论文; 机械设备论文; 往复式论文; 位置论文; 化工论文; 《防护工程》2017年第25期论文;