浅谈天然气压缩机组脉动及应力分析

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摘 要：自我国加入WTO后，国民经济达到了前所未有的发展，随之天然气在各个行业也得到了广泛的应用，尤其是在油田等方面更为突出。虽然天然气压缩机在油气田的采油、采气及增压输送等方面发挥着很不可估量的作用，但是也会出现气流参数不合理，从而产生激振力。本文主要介绍了天然气压缩机组脉动及应力的结构方案及其相关理论，提出了天然气压缩机组脉动具有非常重要的意义。

关键词:天然气 应力分析 压缩机脉动

目前在我国油气田中，天然气压缩机在采油、采气及增压输送等方面发挥着不可估量的作用。但是由于压缩机脉动的间歇性，所以导致它的有些气流参数会发生位置和时间的变化，在管道输送中，脉动的气流如果遇到弯头、管、板等元件时，就会产生强有力的激振力，破坏压缩机管线，使管路和附属设备连接处松动。由于环境不同及各方面等原因，始终不能杜绝压缩机管线的压力脉动。所以只能在允许范围内出现某种轻微的振动，但不能使管道发生剧烈振动，否则可能导致管道破坏。本文主要提出了如何减小天然气压缩机管道气流压力脉动引起的管道振动的结构方案及其相关的分析设计理论，对消减气流的脉动具有非常重要意义。

一、管道振动的原因

管道、管道的支架和管道相连接的所有设备与装置构建成了一个非常复杂的机械结构系统，所以它产生的振动是由多方面的因素造成的。

1.由于压缩机运动机构的动力平衡性差或基础设计不当，引起机组振动，从而使其与之连接的管道产生振动；

2.由于管内气流脉动引起的管道受迫振动；

3.由于管道结构与内部气流构成的系统会有一系列固定的振动频率，所以当压缩机激发的频率与结构的某一点有频率相近时，系统就会产生振动叠加，使管道产生较大的位移和应力，这样就会破坏管道的最大原因，并且已经引起现场的高度重视 。

4.引起管道振动的最主要的原因之一就是气流脉动。管道需要通过动力进行输气，如：压缩机或泵加压，这样的加压方式是间歇性的。但是间歇加压会使管道内的压力在平均值基础上进行上、下脉动，产生我们所说的压力脉动。当脉动在管道输送时，脉动的气流如果遇到弯头、管、板等元件时，就会产生强有力的激振力，从而使管道和附属设备产生振动。

二、气流压力脉动的消减措施与理论计算

配套管线的设计是气流脉动的消减最主要的原因之一，配套管线在进行设计的时候，不仅要满足外表的工艺要求，还要在管系配置的系统上进行计算，最终做出最优化的管系选择，如：容积、管径、支撑长度等的优化选择。其次还要对气流脉动进行响应计算，并进行分析，找出气流脉动不均匀度沿管线的分布规律，使其达到允许的范围之内使其值达到最少。

1.缓冲器减振

气体系统中常用来降低压力脉动的就是缓冲器，它主要的工作原理就是凭借缓冲器容积的能量储存作用。对缓冲器限制从气缸上游来的放射压力波进入进气管道；排气缓冲器不仅限制返回的反射波进入气缸，而且限制压力波进入排气管道。

缓冲器消振效果的好坏主要是靠缓冲器容积的大小和位置是否足够靠近气缸来控制的。如果缓冲器安装在气流脉动发源处，那么就靠近压缩机气缸处。这样缓冲器的减振措施就会达到非常有效并且简单的效果，如果缓冲器安装远离气缸处，那么缓冲器往往就不会达到预期的缓冲效果，因此在安装缓冲器的选择位置时应足够靠近气缸；如果想取得更好更有效的减振效果，可以利用不同的经验把缓冲器的容积放大进行选择和计算。

2.孔板减振

在原有的基础上增加一些孔板也是一种很有效的减振措施。当压缩机组结构设计缓冲效果不理想时，可以通过在缓冲器法兰处增加合适尺寸的孔板，对管道内的气流进行改波，来降低气流压力，增强缓冲效果，达到最终减振的目的。

3.固定支承减振

为了使机组设计达到外表的工艺流程要求和紧凑性，所以压缩机组的进、排气管道必须设置很多个弯头。合理的布置管道和安装管道支撑，对减小管道振动具有较大的影响。像天然气这种复杂的压缩机，在管道进行布置时应尽量设置成沿地面铺设，这样才更有利于管道支撑。在管道布置的过程中，还要尽可能的减少弯头的数量，从而达到减小激振力的作用。

4.减少弯头，避免急弯和空间三度转弯减振

减小管道振动其它最主要的就是要减小激振力和加强约束力。在工作实施中尽量减少弯头数量，加强支撑和改变支撑位置等。但是在压缩机配管完成时，如果用减少弯头数量的方法，那么它的工作量将会大大增加难度。由于管系结构自振频率随着支撑结构的改变而增加，所以增加了管道的抗气流脉动的干扰能力，那么抗外力干扰的能力也就会有所改善 。

三、结论

天然气压缩机管道振动的最主要原因就是气引流起的压力脉动，所以在配管设计必须采取相应的消减气流压力脉动的措施，如：利用缓冲器在靠近气缸口附近安装，在缓冲器法兰处增加一些合适的孔板 ；管道在设计中管道应尽量平直，尽可能减少弯头，避免急弯和空间三度转弯，要进行管系气柱固有频率和结构固有频率及结构振动响应方面的计算，避免发生气柱共振和机械共振，通过合理的计算采取合理的措施消减气流脉动 。

参考文献

[1].姚元彬,活塞式压缩机管系振动的理论分析及改造措施[J].齐鲁石油化工,1993.

[2].王乐勤,何秋良，管道系统振动分析与工程应用[J]．流体机械,2002.

[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.

[4].孙静憨,对压缩机管道减振的初探[J].化工设计通讯，1999．

[5].党锡淇,陈守五.活塞式压缩机气流脉动与管道振动[M]西安交通大学出版，1984.