往复式压缩机技术总结

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摘 要：目前，往复式压缩机在化工生产中被广泛的应用。对于往复式压缩机的安全控制，也随之成为化工企业所关注的焦点之一。本文将针对某化肥厂6M50-315/300A型压缩机进行分析和总结。

关键词：往复式压缩机 管道 振动 优化设计

很多化学反应都需要在特定的压力下进行，在适合的压力下，配合温度、催化剂等条件，可以使化学反应达到最佳效果，因此，对反应物质加压是非常重要的步骤，这也是压缩机在化工生产中被广泛应用的原因，然而因为压缩机管道振动、介质压力较大、管路密集复杂等因素的存在，使得压缩机的安全性非常重要。

一、往复式压缩机的原理

往复式压缩机是一种输送气体并提高气体压力的机械，它的气体循环包括三个过程：进气、压缩和排气，压缩机随活塞的运动重复的进气、压缩和排气，这样周而复始的运动构成了压缩机工作的气体循环。在这个过程中，原动机的动力能转化为气体压力能，凭借驱动机的能量提高气体压力。目前，绝大多数压缩机都是通过曲柄连杆机构进行转化工作，进而做往复运动的活塞对气体做功。对于6M50型氮氢气压缩机，半水煤气脱硫系统脱硫后，通过压缩机一级，二级，三级压缩后进入变换系统，脱硫系统将变换后的气体脱硫后，进入四级进口，进而进入MDEA脱碳系统，然后经五级和六级压缩，醇化，七级压缩后，最后进入烃化系统，合成系统，进行合成氨生产。

二、往复式压缩机的振动分析

往复式压缩机管道系统的振动是一个不容忽视的问题，强烈的振动是化工装置的稳定运行过程中极大的隐患。小则使管道自身产生疲劳破坏,致使物料泄漏污染环境，大则危害到主机的正常运转,引发爆炸燃烧等的严重事故。

首先，气流脉动能够激发管路作机械振动。活塞周期性、间歇性的进、排气引起的气体压力脉动所产生的压力是振动的主要原因。在进气、压缩和排气这样循环往复运动的中，压力波沿着气柱以声速传播，将会激发气体产生脉动响应，激振力随之产生，尤其是在管道转弯处或阀门处。若激振频率和管道的固有频率非常接近，管道间产生共振。再者，流体碰到诸如弯头等管件之后，对管道系统产生冲击力，此冲击力的反作用力导致流体内部分分子的运动方向发生改变，消耗流体能力，也使管道系统产生了振动。总之，对压缩机管道系统来说，管路内气柱振动系统以及管道的机械振动系统是两大振动来源。

其次，运动系统若存在不平衡的缺陷，在工作过程中也会引起振动。比如，运动机构存在动力平衡差，或者整体设计不当，都会造成严重的后果。如果地脚支撑不稳定、基础松动，即使是在无负载情况下也会引起剧烈振动。所以在实际操作中装配一定要符合安装规范，当振动异常剧烈时，地脚螺栓，基础有没有松动等是最先应该考虑的方面。

三、往复式压缩机的优化设计

为使往复式压缩机能够更稳定的工作，更长久的为企业创收，可采用以下设计：

1.合理布置管架，减少振动，采用特殊制作的减震管托

对于往复式压缩机管道振动和气体压力脉动的控制，由于国内还没有可参考的标准，目前主要参考美国石油学会标准APl618。要减振，就必须合理的布置三大系统：（1）传递动力系统（2）工作气体进出管道和密封系统（3）辅助系统--水、气、油三路的各种管路系统。因为机器本身的设计、缓冲罐大小等都会对复式压缩机管道内气体压力脉动产生影响，对管道支架的合理放置，采用具有减震作用的通过特殊制作的托管，对防振有很大的作用。运动机构中，缓冲罐应靠近压缩机入口处，管架间距应该相对较小，间距也应不相同。在缺少支撑的管线上增加管线支撑，使原来一体的支架结构成为独立的基础与支撑，尽量减少法兰扣之间的连接，保证没有应力连接，确保管线质量不作用在机构上。

2.严格控制管道的固有频率

管道系统的固有频率必须高于机器激振频率的1．2倍，才能防止共振的产生。而系统的刚度是影响固有频率的直接因素，刚度大时固有频率就大，也就是说，可以通过调节管道系统的刚度来控制其固有频率的大小。影响管系刚度的因素有很多，比如管道走向、管道直径、管道壁厚、管段端点状态以及管道支撑情况，气体的组成，缓冲器的尺寸和设置位置等。可以通过制作拉筋连接管线支撑立柱，提高其刚度。通过增减支架或改变支架位置来调整系统的固有频率，管架尽可能增设在振幅最大处。在具有振动的场合应避免管道与管道、管道与管架、管道与紧固螺栓等直接摩察。同时，应使管道尽量减少弯头，采用防振管卡或固定支架。

3.合理的设计

将阀门集中在二楼，人们可以方便快捷的操作，减少操作或反应过程的时间，即增加了灵敏度。同时，阀门应该尽量垂直放置，避免水平放置，这样就避免了阀瓣脱落造成事故。该压缩机在运行初期，其低压级气阀使用寿命普遍较短，主要表现为阀片和弹簧易断，几乎每班都要停机拆换气阀，运行极不正常，严重影响到合成氨生产的稳定。试用PEEK阀片的气阀后，机组寿命明显提高。完善提前预警系统，在冷却器外壳设置爆破片，当内部气体泄露或者溢出，爆破片破裂，提前预警。用不锈钢软管连接代替进入压缩机的冷却水管线，提高其柔韧性。

四、总结

往复式压缩机振动的原因较为复杂，引起安全隐患的方面也较为多样，根据6M50往复式压缩机的实际情况找到机构的不足，有针对性的消除机组缺陷。同时，严格执行设计标准，在往复式压缩机的设计、安装、维护等方面要做到合理并不断优化，通过先进的工程设计软件减小管道激振力，掌握缩机各方面的一般分析方法和解决途径，为以后进一步提高机组运行水平打下坚实基础，对于氮肥行业以及化工石油工程有很大的借鉴意义。

参考文献

[1]往复式压缩机振动管道支架布置方法湖南化学工业设计院易立明

[2]往复式压缩机管道防振设计的讨论叶晓冬胡昕炜

[3]往复式压缩机的振动分析与消减措施神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司烯烃公司