往復(fù)式壓縮機(jī)及其管道系統(tǒng)的振動(dòng),主要有以下幾方面的原因:
1.壓縮機(jī)本體振動(dòng)引起的
2.壓縮機(jī)工作的周期性造成的
3.壓縮機(jī)基礎(chǔ)共振引起的振動(dòng)
4.壓縮機(jī)組內(nèi)部管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理造成的
試驗(yàn)表明:**種情況是往復(fù)式壓縮機(jī)組在實(shí)際生產(chǎn)操作中,引起機(jī)組管路振動(dòng)大的主要原因。區(qū)分清楚壓縮機(jī)振動(dòng)機(jī)理,找對(duì)影響壓縮機(jī)振動(dòng)的振源,才能很好地解決壓縮機(jī)的振動(dòng)。
1. 往復(fù)式壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)
氣流在管路中的流動(dòng),如果沒有壓力和速度的變化,則氣流對(duì)管路的作用力只有靜力而沒有動(dòng)力作用,管路也就不會(huì)引起振動(dòng)。
壓縮機(jī)管路內(nèi)充滿的氣體稱為氣柱。由于氣體可以壓縮、膨脹,所以氣柱本身是一個(gè)具有連續(xù)質(zhì)量的彈性振動(dòng)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)受到一定的激發(fā)之后,就會(huì)發(fā)生振動(dòng)。
往復(fù)式壓縮機(jī)組在輸送流體的過程中,由于壓縮機(jī)的吸排氣過程具有間歇性、周期性,故氣流在通過其管道系統(tǒng)某一指定點(diǎn)的氣流壓力和速度也呈周期性變化,這種現(xiàn)象叫氣流脈動(dòng)。
這種脈動(dòng)不但隨著位置改變,而且隨著時(shí)間改變。氣流脈動(dòng)會(huì)對(duì)氣柱形成一定的激發(fā)或者干擾。當(dāng)激發(fā)頻率與管道的氣柱固有頻率一致時(shí),就形成了氣柱共振,更加增強(qiáng)了管路內(nèi)的氣流脈動(dòng),此時(shí)管路的振動(dòng)會(huì)成倍增加,導(dǎo)致機(jī)組或系統(tǒng)的破壞或事故的發(fā)生。
往復(fù)式壓縮機(jī)組的這種氣流脈動(dòng)現(xiàn)象會(huì)造成很多危害,如:降低壓縮機(jī)的容積效率、引起壓縮機(jī)的額外耗功、進(jìn)出口氣閥疲勞損壞、管路系統(tǒng)應(yīng)力發(fā)生周期性變化,從而引起壓縮機(jī)組管路系統(tǒng)及其相連接的管路系統(tǒng)的振動(dòng),引發(fā)機(jī)組停車、管道系統(tǒng)斷裂,造成泄漏和爆炸等重大事故。
2. 本身結(jié)構(gòu)帶來的慣性力和力矩的不平衡
往復(fù)壓縮機(jī)在實(shí)現(xiàn)吸排氣過程中,其機(jī)體主要承受以下幾方面的力:
壓力氣體作用在活塞上的力,這部分的力進(jìn)而傳遞到活塞桿,通過十字頭、連桿傳遞到機(jī)身上。
驅(qū)動(dòng)機(jī)的作用力。
活塞的慣性力。
活塞及曲柄連桿機(jī)構(gòu)自身的重力。
如果往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)或者基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理,機(jī)組各零部件不對(duì)中或間隙不合理,還會(huì)由于機(jī)組嚴(yán)重磨損而產(chǎn)生摩擦力等,上述各方面產(chǎn)生力的合力就會(huì)通過某一支點(diǎn)傳遞到壓縮機(jī)的機(jī)身或基礎(chǔ)上,造成壓縮機(jī)機(jī)組的振動(dòng)。
3. 壓縮機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理引起的振動(dòng)
壓縮機(jī)應(yīng)保證基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,保證基礎(chǔ)的振動(dòng)不得超過允許值,保證基礎(chǔ)不發(fā)生沉降。一般壓縮機(jī)的基礎(chǔ)質(zhì)量應(yīng)為不平衡擾力的15~20倍。一般基礎(chǔ)允許的*大振幅為200μm,*大振動(dòng)速度不應(yīng)大于6.3mm/s,同時(shí)避免基礎(chǔ)落入壓縮機(jī)的擾力的共振范圍之內(nèi)。國(guó)內(nèi)就曾有壓縮機(jī)因?yàn)閿_力計(jì)算錯(cuò)誤,基礎(chǔ)落人擾力二次諧波共振范圍內(nèi),出現(xiàn)較大振動(dòng),*后將基礎(chǔ)全部炸掉,重新澆筑。
4. 安裝和使用不當(dāng)引起的振動(dòng)
壓縮機(jī)地腳螺栓松動(dòng),機(jī)身水平度不符合要求,機(jī)組對(duì)中不好,滑道間隙過大,曲軸中心線和機(jī)身滑道中心線不垂直,連桿大小頭瓦間隙過大,缸套松動(dòng),以及死點(diǎn)間隙過小,活塞桿跳動(dòng)過大等都會(huì)引起壓縮機(jī)機(jī)組的振動(dòng)。
5. 管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理引起的振動(dòng)
往復(fù)式壓縮機(jī)的特性決定了氣流脈動(dòng)是不可能完全消除的。壓力脈動(dòng)作用在壓力管道的轉(zhuǎn)彎處或者截面積的變化處,形成不平衡力,這些不平衡力作用在管路系統(tǒng)上時(shí),管路系統(tǒng)就會(huì)做出機(jī)械振動(dòng)響應(yīng)。所以當(dāng)往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理,也會(huì)造成管路振動(dòng)。例如:壓縮機(jī)進(jìn)出口緩沖罐設(shè)計(jì)較小,緩沖效果差,造成壓力脈動(dòng)大;閥門位置布置不合理或者管道管徑選擇不合理,管路長(zhǎng)度落在氣柱共振長(zhǎng)度范圍之內(nèi),造成管路氣柱和壓縮機(jī)吸排氣發(fā)生共振;管路支撐不合理,管路自振頻率落在壓縮機(jī)的共振頻率之內(nèi),造成管路機(jī)械共振;或者管路支撐不合理、走向不合理,造成管路激振力較大,引發(fā)較大的實(shí)際振幅。