壓縮機的振動處理

1、壓縮機空冷器安裝改造中機組震動的研究摘要:天然氣母站于2005年9月22日正式投入運行，氣源主要來自吐哈油田， 由城市分輸站直接管輸供氣，三臺壓縮機供氣能力達60000NM3/d天然氣母站目前安裝有自貢壓縮機廠生產(chǎn)的 D33.4-11/250型CNG壓縮機兩臺，壓縮機組， 用于CNG加氣站對低壓天然氣進行增壓處理，使排出的壓縮天然氣壓力達到 25MPa專為管束車充裝天然氣使用。關(guān)鍵詞：壓縮機，空冷器，震動，原因，研究。一、壓縮機空冷器工藝流程天然氣冷卻器，是專門為 CNGE縮天然氣的冷卻需要而設(shè)計、制造的。是 根據(jù)氣體流動傳熱，空氣對流傳熱原理，采用載熱介質(zhì)天然氣在特定的管內(nèi)循環(huán) 流動，經(jīng)特制

2、的管制式換熱器，外加強制空氣對流，使換熱器熱量快速傳遞，達 到強制冷卻目的。二、壓縮機空冷器現(xiàn)狀（一）壓縮機空冷器主要技術(shù)參數(shù)換熱面積580m2總熱負荷417033kcal/h風(fēng)量61900m3/h風(fēng)機型號BT35-11設(shè)計壓力27.5Mpa風(fēng)壓344pa風(fēng)機功率7.5kw風(fēng)葉直徑1130 mmr a =30 電機產(chǎn)品型號YB-160-6頻 率50HZ功 率7.5 KW額定電壓380V轉(zhuǎn)數(shù)970 r/min安裝方式撬裝固定空冷器進出口溫度項目一級氣路二級氣路三級氣路四級氣路循環(huán)水路壓力MPa2.84.711.525.60.3進入溫度C11010012512565排出溫度C4545454542溫

3、差C6555808023熱負荷量KW（二）機組空冷器運行中存在的問題現(xiàn)役的兩臺D-33.4/11-250型天然氣壓縮機經(jīng)多次整改，目前空冷器仍然 存在的突出問題有兩個：一是空冷器換熱效能低，機組冷卻效果差。二是由于壓 縮機與空冷器組合在一個撬體上，機組及管路振動較大，壓縮機空冷器頻繁發(fā) 生冷卻管刺漏。三、原因分析從空冷器運行情況來看，空冷器冷卻效果差，主要是空冷器受結(jié)構(gòu)、運行環(huán) 境的限制，換熱面積和冷卻風(fēng)量不足所致；引起刺漏的原因主要來自二個方面： 一是冷卻盤管刺漏焊接質(zhì)量和材質(zhì)，換熱管自由變形時和管板造成摩擦；二是壓 縮機機組和管道的震動。（一）風(fēng)速和冷卻管表面迎風(fēng)面積是影響換熱效果的重要因

4、素?？绽淦骷夹g(shù)參數(shù)表明，在環(huán)境溫度w 33 C時，各級氣路天然氣排出溫度為 < 45C,在環(huán)境溫度33E時，空冷器各冷卻組出口溫度高于環(huán)境溫度 10-15 C, 而實際達到56C以上，夏季高溫時可達80C，各級進排氣溫差不足10C，冷卻 效果遠達不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。下面我們通過板翅式換熱器熱交換和熱傳遞過程分析影響其效果的主要因 素：熱負荷計算公式：Q = K tm式中：K整個傳熱面上平均傳熱系數(shù) W/m2CF傳熱面積m 2 t m兩種流體的平均溫差C傳熱平衡方程式： Q=G1C1(t 1'-t 1'')= G2C2(t 2'-t 2'')式中：

5、 G1、G2 熱、冷流體質(zhì)量流速 Kg/SCl、C2熱、冷流體比熱 J/Kg C11、12 熱、冷流進口溫度 °C t 1'' t 2'' 熱、冷流出口溫度 C 換熱器熱交換和熱傳遞過程中，空氣熱交換的介質(zhì)不和空氣直接接觸，而 是通過冷器管道的金屬壁面來進行的， 冷熱兩流體沿傳熱面進行交換時， 其溫度 和流速方向不斷變化，故 tm隨之不斷變化，當(dāng)視熱平均溫差為定值時，風(fēng)速和 冷卻管表面迎風(fēng)面積是影響換熱效果的兩個重要因素；反之，當(dāng)平均傳熱系數(shù) K 和傳熱面積F為定值時，熱交換量Q的大小決定了 tm的高低。冷熱流體的溫度、 流量、流速、室內(nèi)溫度、安裝方式

6、等使用條件決定了冷卻效果。(二) 熱應(yīng)力作用是造成換熱管自由變形的主要原因。 從空冷器生產(chǎn)廠家提供的原始資料來看，冷卻盤管材質(zhì)、焊條材質(zhì)，采用焊接工藝，焊縫進行 100%磁粉探傷，檢驗合格，不存在直接發(fā)生刺漏的條件。 換熱管在高溫、 高壓下反復(fù)受熱變形、 熱沖擊、 熱腐蝕以及未完全消除的溫差引 起的熱應(yīng)力作用下， 換熱管會產(chǎn)生相對位移， 在熱交換過程中， 因流體流速過高 引起的振動， 使換熱管自由變形時和管板造成摩擦， 磨損破裂， 而空冷器換熱盤 管經(jīng)過多次重復(fù)補焊，焊接點的質(zhì)量、強度下降，形成惡性循環(huán)。(三) 空冷器的振動來自壓縮機撬體振動和管道振動。 要使物體發(fā)生形位變化或斷裂等現(xiàn)象，其中

7、的一個條件是該物體須受到力的作用，來自壓縮機撬體振動和管道振動兩種作用力， 直接作用于空冷器冷卻盤 管，超出允許范圍，導(dǎo)致管道破裂。壓縮機組振動： 壓縮機主機、電動機以及管道等相關(guān)附屬設(shè)備在生產(chǎn)運行 過程中互相影響 , 構(gòu)成一個相對完整的系統(tǒng)。 壓縮機橇體上至少存在曲軸箱、 空 冷器、電機三個震動源，它們相互作用，使機組產(chǎn)生振動 , 誘發(fā)原因是水泥基礎(chǔ) 質(zhì)量存在缺陷 , 施工過程中二次灌漿時砼沒有很好的融合牢固。管道振動： 壓縮機氣流的變化呈周期性和脈動性。 壓縮機由于吸、排氣 的間歇性動作，其氣流的參數(shù)將隨位置和時間的變化而變化，當(dāng)脈動的氣流沿管 道輸送時，遇到彎頭、異徑管、盲板、控制閥等元

8、件時，將產(chǎn)生激振力 , 各種變 形疊加形成管道的周期性振動位移。當(dāng)激發(fā)頻率與管道氣柱固有頻率 , 就會形成 強烈的共振。 壓縮機管線的振動會使管路和附屬設(shè)備連接處松動，加速振動管道 的疲勞破壞。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時， 管道發(fā)生劇烈振動，可能導(dǎo)致管道破裂：1、由于壓縮機運動機構(gòu)的動力平衡性差或基礎(chǔ)設(shè)計不當(dāng)，引起機組振動， 從而使與之連接的管道發(fā)生振動；2、由于管內(nèi)氣流脈動引起的管道受迫振動；3、管道結(jié)構(gòu)與內(nèi)部氣流構(gòu)成的系統(tǒng)具有一系列固有振動頻率，當(dāng)壓縮機激 發(fā)頻率與結(jié)構(gòu)某段固有頻率相近時， 系統(tǒng)振動疊加， 形成共振， 使管道產(chǎn)生較大 的位移和應(yīng)力。（ 四） 有效的減振對策天然氣壓縮機的活塞往復(fù)運動形

9、式產(chǎn)生振動源， 由于其自身結(jié)構(gòu)和運行特 征決定了振動是不可避免的，但必須控制在一個不至于引起設(shè)備故障的范圍內(nèi)。 機械共振方面已有有效的減振對策，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）地腳螺栓松動或聯(lián)軸器不同心減振對策：基礎(chǔ)減振，更換螺帽，重新 制造地腳螺栓；加固底座；局部或重做水泥混凝基礎(chǔ)；調(diào)整聯(lián)軸器徑向、軸向同 軸度。（2）管架激振力大引起振動減振對策：管架盡可能增設(shè)在振幅最大處。（3）機械共振減振對策：在靠近彎頭的兩端，在接近三通交叉處的三個支 管上均應(yīng)設(shè)置管卡， 不可只在某一點強行固定， 而要多點分散固定， 盡可能降低 管道的附加應(yīng)力。（4）激振力大引起振動與機械共振減振對策：盡可能在振源點設(shè)置管卡

10、； 根據(jù)激振力產(chǎn)生方向設(shè)計管架的支撐強度與剛度； 在具有振動的場合應(yīng)避免管道 與管道、管道與管架、管道與緊固螺栓等直接摩察。（5）氣流脈動大引起振動減振對策：孔板減振。容器前管道振動，孔板加 在靠近容器前法蘭處；容器后管道振動，孔板加在靠近容器后法蘭處。（6）管道振動減振對策：彎頭過多等引起激振力過大，盡可能縮短管長， 減少彎頭與異徑管等數(shù)量，減少激振力。避開共振管長，氣柱共振：采用較大的 管道轉(zhuǎn)彎曲率半徑，增大脈動的阻尼作用。（7）氣流脈動大引起振動減振對策：緩沖器減振。要有安裝與檢修空間；緩沖器離氣缸越近越好；緩沖器容積足夠大。（8）管道根部經(jīng)常裂紋減振對策：筋板減振。在管道根部增加筋板，

11、降低 根部局部應(yīng)力，逐漸釋放振動應(yīng)力。（9）其他振動減振對策：聲學(xué)濾波器減振。四、技術(shù)改造 通過現(xiàn)場堪察、使用狀況及原因分析，認為本次改造要從根本上解決目前 存在的問題，必須從空冷器結(jié)構(gòu)、安裝工藝、減振措施等方面制定對策，由此形 成以下改造方案：（一）壓縮機空冷器結(jié)構(gòu)改進 本次更換的空冷器，選用成都康瑞空冷機械有限公司生產(chǎn)的 KT-ZKL-848R 型空冷器。 該空冷器有針對性的改進了制造工藝， 通過增加換熱面積， 改變鼓風(fēng) 方式，達到提高冷卻效率的目的。1、空冷器主材選用20X 2-3CC8163流體管，外繞鋁翅片管，在各級氣冷 卻組換熱管與管板間加裝保護套， 在保證換熱管自由變形的同時，

12、避免換熱管與 管板磨損。2、選用風(fēng)葉直徑 1290 mm的風(fēng)機，風(fēng)量由原風(fēng)機 61900 NmVh，增加為 80500Nm3/h ，同時變引風(fēng)為鼓風(fēng)，提高換熱效果。3、總換熱面積由580m3增加至848m3同時一、四級氣阻在管內(nèi)采取增加 渦流的措施，在現(xiàn)有面積的前提下，三、四級換熱效率提高 20%。（二）安裝工藝改造1 、根據(jù)現(xiàn)場位置確定將空冷器安裝在壓縮機房后墻窗口處， 熱風(fēng)直接排向 室外。2、空冷器移出后， 排風(fēng)口直吹 1#儲氣井口和污油池， 可采取措施改變排風(fēng) 流向；同時考慮到冬夏季節(jié)環(huán)境溫度變化大， 空冷器封閉時， 在房內(nèi)側(cè)抽風(fēng)口處 留氣窗，通過控制氣窗開關(guān)，實現(xiàn)壓縮機房夏季降溫，冬季

13、保溫的狀況，避免冬 季壓縮機房溫度過低，影響壓縮機組的正常運行。（三）減震措施的實施 實施安裝工藝中，采取對壓縮機、空冷器基礎(chǔ)再次澆鑄，使其融合牢固，盡 可能在振源點設(shè)置管卡、 減少彎頭與異徑管等數(shù)量， 減少激振力，避開共振管長， 氣柱等減震措施，使震動減少到合理范圍。1、針對壓縮機水泥基礎(chǔ)質(zhì)量存在缺陷 , 施工過程中二次灌漿時砼沒有很好 的融合牢固的問題， 我們對空冷器基礎(chǔ)進行二次灌漿的同時， 對壓縮機、 電機撬 體基礎(chǔ)進行再次水泥澆鑄。2、壓縮機分離器至空冷器的連接管線選用直徑 57mm壁厚6mnt勺無縫鋼管， 保證強度與工藝要求，增大管系剛度、質(zhì)量，改變機械振動頻率。3、由于受空冷器安裝

14、位置的限制， 連接管線上焊縫多達 230道，無縫彎頭 32 個，管道固定位置處于自由狀態(tài)， 管卡多設(shè)置在靠近彎頭的兩端， 且多點分散固 定，盡可能降低管道的附加應(yīng)力。4、空冷器與壓縮機的連接管束因剛性連接，通過原有管溝處會產(chǎn)生較大的 激振力，從而引起振動，采取對管束充填細砂、夯實，避免管道與管道、管道與 管卡、管道與緊固螺栓等直接摩察，減輕振動。五、效果對比1、冷卻效果明顯?？绽淦魉募壋隹跍囟扔?56r降至33C，下降率41% 隨著氣溫降低，排氣溫度僅高于氣溫 3-5 °C；2、 管束車?yán)\效率提高。改造后管束車單車充裝量較改造前增加141 方；3、空冷器及管路震動減小。改造后空冷器進出口震動值測定值大幅減小， 壓縮機機組震動值改造前后有所下降，說明減震措施有效；4、改造后空冷器運行平穩(wěn)，故障發(fā)生率下降明顯；5、壓縮機房氣流循環(huán)改變，影響到壓縮機機體散熱?？绽淦鲀?nèi)側(cè)封閉后，在外部形成循環(huán)氣流，導(dǎo)致壓縮機房氣溫較高，循環(huán)變差，主要表現(xiàn)在3#壓縮機機體溫度升高，冷卻效果降低。針對以上情況，我們下一步采取措施，經(jīng)過冬 季運行后，將空冷器外側(cè)進行封閉，實現(xiàn)夏季壓縮機房良性循環(huán)。結(jié)論母站 1#、 2#壓縮機空