撬装往复压缩机的振动分析

撬装往复压缩机的振动分析

刘英男*１　单鲁维１　蒋林滔２

（１．中国石油西气东输管道公司广东管理处；２．普帕克石油天然气设备（深圳）有限公司）

摘　要　利用ＢＥＮＴＬＥＹＰＵＬＳ分析了压缩机系统的压力脉动和激振力，使其满足规范的要求。同时分析了压缩机系统的固有频率，使其避开气柱固有频率和压缩机压力脉动的激发频率，避免发生共振。

关键词　往复式压缩机　压力脉动　固有频率　共振

中图分类号　ＴＱ０５１．２１ 文献标识码　Ａ 文章编号　０２５４-６０９４（２０１５）０１-００５３-０５

撬装往复式压缩机是集往复式压缩机、原动机、洗涤罐及缓冲罐等各功能元件于一体的可整体迁移的压缩机系统，被广泛应用于天然气增压、集输、气举、筑起、燃气透平压缩、油气回收、油井回注、馏分气体压缩及丙烷或者丁烷制冷等工艺中。由于运输尺寸、重量和占地面积的限制，要求撬装式往复压缩机在设计时管道设备布置尽量紧凑，冷却器和缓冲罐的尺寸在满足减小振动的要求下尽量小。

由于往复式压缩机在运行过程中的工作特点是吸、排气流呈间歇性和周期性，此外活塞运动的速度随驱动器的转速变化，在不平衡力和周期性脉动压力的作用下，有时撬装系统会产生异常的振动。异常振动对安全生产有很大的威胁，强烈的振动会使管路附件，管道连接部位等处发生松动和破裂，轻者造成泄漏，重者由破裂引起爆炸，造成严重事故［１，２］。因此在撬装往复压缩机的设计过程中，声学脉动分析是非常重要的一步，笔者以中石油某油田的ＣＯ

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产出压缩机项目成撬设计为例进行动态分析。

１　成撬压缩机的基本情况

本项目压缩机的工作介质为二氧化碳，压缩机主体与进出口缓冲罐和洗涤罐成一撬，安装在室内。压缩机级间冷却才用风冷，空冷器室外安装并带底板成为另一撬，两个撬之间的管道现场连接。压缩机主机型号为ＡｒｉｅｌＪＧＨ／４，驱动厂家为西门子，功率７００ｋＷ，压缩机为三级压缩，进气压力为０．２ＭＰａ，出口压力为２．５ＭＰａ，电动机额定转速为９９５ｒ／ｍｉｎ，气体设计处理量为４１６６．７Ｎｍ３／Ｈ（１０．３２５ｋＰａ，２０℃），压缩机的成撬布置如图１

所示。

图１　撬装往复压缩机３Ｄ模型

２　压力脉动和激振力分析

压力脉动和激振力的分析主要目的是为了控制压力脉动值和压力脉动引起激振力，使其满足规范的要求。找出压力脉动和激振力最大值的频率，避开机械共振。本项目压力脉动分析和激振力分析采用ＢＥＮＴＬＥＹＰＵＬＳ软件。ＢＥＮＴＬＥＹＰＵＬＳ是一个交互式的模拟软件，主要用于分析管网中的流体在稳态脉动流条件的动态响应特性。ＢＥＮＴＬＥＹＰＵＬＳ的计算原理是基于一维波动理论，使用转移矩阵方法进行模拟计算，可以非常有效的计算压力脉动等级和声音振动力，并且其输

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第４２卷　第１期 化　工　机　械 *刘英男，男，１９６２年８月生，工程师。广东省广州市，５１０６６５。