【壓縮機網(wǎng)】摘要：往復壓縮機的管道防振設計是管道設計中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其工作原理決定了氣流脈動(dòng)不可避免，減振不能消除振動(dòng)，而是把振動(dòng)幅度盡可能降低。通過(guò)分析計算找到振動(dòng)的原因，采取適當的方法進(jìn)行減振，使壓縮機在理想的工況條件下運行。
文/張健
往復壓縮機是石油化工企業(yè)中的核心設備，相對于離心設備，其運動(dòng)部件較多，如支撐環(huán)、氣閥等很多部件都是易損件，故障率較高。同時(shí)由于壓縮介質(zhì)通常是高溫、高壓、易燃、易爆氣體，一旦壓縮機出現故障，處理不當可能會(huì )發(fā)生著(zhù)火、爆炸等機毀人亡的惡性事故。往復壓縮機排氣管線(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題同樣是困擾油氣儲運、石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一大安全問(wèn)題，現階段通過(guò)狀態(tài)監測系統中的機組振動(dòng)、溫度信號還很難有效地對排氣管線(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行監測和診斷。長(cháng)期的超標振動(dòng)會(huì )使排氣管線(xiàn)與其部件出現裂紋，由此導致壓縮機介質(zhì)的泄漏，影響到壓縮機的安全運轉。排氣管道的振動(dòng)還可能引起壓縮機廠(chǎng)房振動(dòng)，有時(shí)會(huì )產(chǎn)生高達120dB的噪聲，對環(huán)境造成巨大危害。劇烈的管道振動(dòng)會(huì )引起管道和相連的設備產(chǎn)生疲勞裂紋，管道本身開(kāi)裂、緊固元件斷裂、容器爆炸，也會(huì )造成機組本身?yè)p壞，破壞力極大。壓縮機管道劇烈振動(dòng)還會(huì )減少壓縮機的排氣量，降低容積效率，功率損耗增大，導致控制儀表以及壓縮機氣閥等部件使用壽命減少，對裝置的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟效益構成嚴重的威脅。
同時(shí)由于管線(xiàn)的振動(dòng)常常引起流程中其他裝置的振動(dòng)，如儲氣罐，給其他設備的安全運行埋下隱患。往復壓縮機排氣管線(xiàn)的故障，主要表現為振動(dòng)值異常。在生產(chǎn)實(shí)際中，往復壓縮機管線(xiàn)的振動(dòng)造成了許多設備嚴重損壞，停產(chǎn)等嚴重事故。所以研究出一種能解決往復壓縮機排出管線(xiàn)故障診斷與減振的方法，對生產(chǎn)裝置安全穩定運行具有重要意義。
一、往復壓縮機管道振動(dòng)的原因
由往復壓縮機的工作方式可知，其管線(xiàn)的振動(dòng)形式是受迫振動(dòng)。根據激振力的不同情況，可以把管線(xiàn)的振動(dòng)原因分為三類(lèi)。
1.由機組本身振動(dòng)引起的管線(xiàn)振動(dòng)。
2.由氣流脈動(dòng)所引起的管線(xiàn)振動(dòng)。
3.當往復壓縮機激勵頻率與氣柱固有頻率或管線(xiàn)機械固有頻率重合或接近時(shí)，所引起的共振現象導致壓縮機管線(xiàn)振動(dòng)。
二、往復壓縮機管道共振的機理及判定方法
1.機組本體振動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的機理
往復壓縮機本體的振動(dòng)有時(shí)會(huì )引起管線(xiàn)的劇烈振動(dòng)。往復壓縮機具有交替吸氣排氣的特點(diǎn)，從運動(dòng)機理上講，這是為了平衡機組的往復慣性力和氣體力，其曲柄連桿的運動(dòng)方式導致的。電機帶動(dòng)曲柄旋轉360度，由于曲柄與連桿部分重量分布不平衡會(huì )產(chǎn)生往復及旋轉慣性力。曲柄通過(guò)連桿十字頭機構驅動(dòng)活塞做往復運動(dòng)，也會(huì )產(chǎn)生很大的慣性力，這些慣性力如果沒(méi)有得到平衡就可能會(huì )引起排氣管線(xiàn)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。往復壓縮機機組的安裝精度不夠、動(dòng)平衡不良、管道應力過(guò)大、基礎不牢固等原因也可能引起機組和管道的劇烈振動(dòng)。特別是往復壓縮機的支撐和基礎底座，如果不滿(mǎn)足標準就起不到吸振和支撐的作用，會(huì )加劇管道的振動(dòng)。
2.機組本體振動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的判定方法
為了判定往復壓縮機機組問(wèn)題導致的排氣管振動(dòng)，需要對壓縮機本體和振動(dòng)的情況進(jìn)行分析。如果在管線(xiàn)振動(dòng)過(guò)大的同時(shí)出現機組本體和壓縮機基座振動(dòng)超過(guò)相關(guān)標準中規定的可接受值，并且在機組空載或低負荷情況下管線(xiàn)振動(dòng)依舊超過(guò)安全標準，那么可以認為管線(xiàn)振動(dòng)是由機組振動(dòng)所引起的。
3.氣栓壓力脈動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的機理
往復壓縮機的運行方式是吸氣、排氣過(guò)程呈周期性和間歇性變化，該方式使管線(xiàn)中的氣流產(chǎn)生脈動(dòng)，導致管道內介質(zhì)的氣動(dòng)熱力特性隨著(zhù)時(shí)間做周期性和間歇性變化，這些氣動(dòng)熱力包括壓力、密度、速度等。當流體穩定流動(dòng)時(shí)，排氣管道不振動(dòng)，當這種變化的氣流沿管道輸送遇到一些變化的“路況”時(shí)，如彎頭、盲板、變徑管、控制閥等，使管線(xiàn)內部局部壓力變化，就會(huì )表現出對管道的激振，使管道產(chǎn)生受迫振動(dòng)。
4.氣柱壓力脈動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的判定方法
對于一臺管線(xiàn)振動(dòng)劇烈的往復壓縮機，首要任務(wù)就是計算排氣管線(xiàn)的壓力不均勻度，利用動(dòng)態(tài)壓力表或者直接從分布式控制系統中查詢(xún)壓力參數，得到壓縮機排氣壓力最大壓力值和最小壓力值。通過(guò)計算壓力脈動(dòng)的大小，根據壓縮機自身不同的情況，與相應標準進(jìn)行對比，即可判斷壓力脈動(dòng)是否在正常的范圍之內。
5.由共振引起的管線(xiàn)振動(dòng)機理與判斷方法
當往復壓縮機排氣管道發(fā)生共振的機理時(shí)，管線(xiàn)內介質(zhì)會(huì )形成氣柱系統與往復壓縮機管道形成的機械系統，因此，往復壓縮機會(huì )產(chǎn)生激勵頻率、氣柱系統固有頻率以及機械固有頻率。當往復壓縮機的激勵頻率和兩個(gè)固有頻率之一接近時(shí)，會(huì )導致嚴重的共振現象。當三者重合或接近時(shí)，有時(shí)甚至會(huì )發(fā)生多種共振耦合的情況。
因此，管道系統的共振分為機械系統共振和氣柱系統共振。
氣柱共振是指當往復壓縮機的激勵與氣柱本身的固有頻率接近或重合時(shí)，管線(xiàn)氣柱系統發(fā)生共振的現象。根據管線(xiàn)的具體形式和部件得到氣柱固有頻率，將壓縮機對管道的激勵與固有頻率進(jìn)行對比，如果激勵頻率落入氣柱固有頻率的共振區間，即可以判定管線(xiàn)氣柱發(fā)生共振。當氣柱在某頻率的激勵下發(fā)生共振時(shí)，氣柱的壓力達到最大值。
當壓縮機對管道激勵頻率落入管道結構某一階固有頻率的共振區間時(shí)，管道可能會(huì )共振。管道系統如果沒(méi)有阻尼，發(fā)生共振時(shí)，管道的振幅值將接近無(wú)窮大，雖然實(shí)際情況下存在約束和摩擦，振動(dòng)會(huì )得到一定的控制，但振幅還會(huì )遠遠超過(guò)運行許可標準。當往復壓縮機的激勵頻率落在管道的共振區間內，通?？梢哉J為管線(xiàn)發(fā)生了機械共振。根據機組轉速和機組作用方式得到往復壓縮機激勵頻率并且通過(guò)模擬分析方法得到往復壓縮機管線(xiàn)的各階固有頻率后，就可以進(jìn)行比較，根據兩者是否相近或重合來(lái)判定管線(xiàn)是否發(fā)生了機械共振。
三、往復壓縮機管道減振技術(shù)
1.針對機組振動(dòng)引起管線(xiàn)振動(dòng)的減振方法
針對往復壓縮機機組本身引起的管線(xiàn)振動(dòng)，其解決方法的根本在于提高設備的支撐剛度和阻尼，尤其是往復壓縮機基礎底座的支撐剛度。如果是因為設備支撐固定不良或者剛度過(guò)低，首先應考慮的是基礎本身出現問(wèn)題還是機械連接松動(dòng)問(wèn)題，若壓縮機基礎澆筑不牢，需要對基礎進(jìn)行重新澆筑。
支撐松動(dòng)也會(huì )使管道在機組的帶動(dòng)下振動(dòng)超過(guò)安全標準，所以在布置管線(xiàn)的支撐時(shí)，應該保證沿地面鋪設支撐，地面之下設置合理的混凝土基礎，增加支撐的剛度。壓縮機管線(xiàn)的支撐應該采用固定支撐或防振管卡，盡量避免采用懸掛結構或者簡(jiǎn)單的支托；防振管卡布置時(shí)應該盡量避免幾何上與管道同心、同型，并且可以在管道的加固位置和支撐位置加粘彈性材料的吸振襯墊。
2.針對壓力脈動(dòng)引起管線(xiàn)振動(dòng)的減振方法
?。?）選擇合適的往復壓縮機類(lèi)型。
不同類(lèi)型的壓縮機對管線(xiàn)的激勵不同，選擇合適的壓縮機類(lèi)型可以從根本上減小壓力振動(dòng)。
?。?）在合適位置法蘭處加設孔板。
在合適的位置上增加孔板，可以大幅降低氣流脈動(dòng)的不均勻度，該方法比較容易實(shí)施?？装迨且粋€(gè)阻力元件，可以把管道中的壓力駐波轉換成只有單向行進(jìn)的行波，氣流壓力脈動(dòng)下降，管線(xiàn)振幅下降?？装逋ǔ０惭b在排氣管線(xiàn)緩沖罐的進(jìn)出口法蘭處，由于往復壓縮機管線(xiàn)振動(dòng)主要體現在低頻，所以在緩沖罐進(jìn)出口位置加孔板是對氣流脈動(dòng)最有效的抑制措施。
?。?）增加緩沖罐。
可以利用壓縮機出口緩沖罐的容積減小壓力不均勻度，但不同型式的往復壓縮機對緩沖罐的體積大小有明確的要求，且緩沖罐的安裝位置離氣缸進(jìn)出口越近越好。最好緊挨壓縮機氣缸的進(jìn)出口處分別設置一個(gè)吸氣罐和排氣緩沖罐，這樣能最大限度地減小氣流脈動(dòng)。
?。?）增大彎頭角度并在彎頭處加固支撐。
按照氣流脈動(dòng)的理論，彎頭的角度是往復壓縮機管道受到氣流脈動(dòng)的激勵力大小的重要因素之一，因此增大彎頭角度，可以減少壓力脈動(dòng)不均勻度對管道的激振力。由于現場(chǎng)條件有限，彎頭的角度不能過(guò)大。在彎頭附件加固支撐，使支撐的剛度變大，保證壓力脈動(dòng)不會(huì )引起較大的管線(xiàn)振動(dòng)。
?。?）數臺往復壓縮機管線(xiàn)并聯(lián)排氣，使用集管器減小氣流脈動(dòng)。
多臺壓縮機進(jìn)行并聯(lián)壓縮，如果將壓縮后的介質(zhì)通過(guò)排氣管線(xiàn)輸入到總管，由多個(gè)壓縮機所產(chǎn)生的氣流脈動(dòng)匯合之后就會(huì )進(jìn)行疊加，氣流脈動(dòng)的疊加有不確定性，疊加后氣流脈動(dòng)可能會(huì )增大也可能會(huì )減小，疊加之后的結果取決于各個(gè)壓縮機之間的曲軸轉角差。所以為了減小由于多臺壓縮機排氣匯合引起的振動(dòng)疊加，需要在各個(gè)排氣匯合到總管之前設法減小氣流脈動(dòng)?，F在工程上通用的方法是在總管匯合之前加入集管器，其工作原理與緩沖罐類(lèi)似。
?。?）采用阻尼器減小管線(xiàn)振動(dòng)。
對于氣流脈動(dòng)導致的管線(xiàn)振動(dòng)，可以通過(guò)增加阻尼器來(lái)減小。阻尼器就相當于一個(gè)吸振器，把管線(xiàn)振動(dòng)的機械能轉換成其他形式的能量，從而使管線(xiàn)振動(dòng)減小。
3.針對共振原因的管線(xiàn)減振方法
首先，避免氣柱系統共振。氣柱系統的固有頻率取決于介質(zhì)的傳播速度和氣柱的長(cháng)度，當往復壓縮機對管線(xiàn)的激勵頻率處于氣柱固有頻率的共振區間時(shí)，壓縮機管道內的氣柱系統就會(huì )發(fā)生共振，由于壓縮機的壓縮介質(zhì)無(wú)法改變，介質(zhì)的聲速就無(wú)法改變。想改變氣柱系統的固有頻率，只能通過(guò)改變氣柱系統長(cháng)度，氣柱系統的長(cháng)度就是壓縮機管線(xiàn)的長(cháng)度。所以往復壓縮機管線(xiàn)發(fā)生氣柱共振，需要重新配管布置。
其次，避免管道系統發(fā)生機械共振。當往復壓縮機的激勵頻率落入其管線(xiàn)固有頻率共振區間時(shí)會(huì )引起管線(xiàn)系統機械共振。避免管線(xiàn)系統發(fā)生機械共振的關(guān)鍵就在于使激勵頻率和管線(xiàn)固有頻率錯開(kāi)。管線(xiàn)系統的機械固有頻率要比氣柱系統的固有頻率復雜很多，其決定因素有系統的質(zhì)量、剛度、阻尼等，想要改變系統的固有頻率就要從這幾方面入手，目前應用最廣的就是通過(guò)改變管線(xiàn)的支撐位置和數目來(lái)改變管道的固有頻率。
管線(xiàn)支撐的位置、數目、剛度、質(zhì)量等因素都影響著(zhù)管線(xiàn)的固有頻率。增大系統的剛度，減小系統的質(zhì)量可以增大管道的固有頻率，反之則減小管道的固有頻率。安裝管道的支撐時(shí)，注意支撐的相互距離，保證大體上相同，但相鄰的兩段，其跨距絕對不能相等，這時(shí)每?jì)蓚€(gè)支撐之間的管段就可以視為一條管線(xiàn)，具有相應的固有頻率，保持每段的跨距不一致，可使每段的固有頻率錯開(kāi)，這樣就可以避免往復壓縮機的激勵所引起的整個(gè)管線(xiàn)的共振。
往復壓縮機的管道防振設計是管道設計中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其工作原理決定了氣流脈動(dòng)不可避免，減振不能消除振動(dòng)，而是把振動(dòng)幅度盡可能降低。氣流脈動(dòng)是引起管道振動(dòng)的內因，管道結構變化是引起振動(dòng)的條件，通過(guò)分析計算找到振動(dòng)的原因，采取適當的方法進(jìn)行減振，使壓縮機在理想的工況條件下運行。
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【壓縮機網(wǎng)】摘要：往復壓縮機的管道防振設計是管道設計中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其工作原理決定了氣流脈動(dòng)不可避免，減振不能消除振動(dòng)，而是把振動(dòng)幅度盡可能降低。通過(guò)分析計算找到振動(dòng)的原因，采取適當的方法進(jìn)行減振，使壓縮機在理想的工況條件下運行。
文/張健
往復壓縮機是石油化工企業(yè)中的核心設備，相對于離心設備，其運動(dòng)部件較多，如支撐環(huán)、氣閥等很多部件都是易損件，故障率較高。同時(shí)由于壓縮介質(zhì)通常是高溫、高壓、易燃、易爆氣體，一旦壓縮機出現故障，處理不當可能會(huì )發(fā)生著(zhù)火、爆炸等機毀人亡的惡性事故。往復壓縮機排氣管線(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題同樣是困擾油氣儲運、石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一大安全問(wèn)題，現階段通過(guò)狀態(tài)監測系統中的機組振動(dòng)、溫度信號還很難有效地對排氣管線(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行監測和診斷。長(cháng)期的超標振動(dòng)會(huì )使排氣管線(xiàn)與其部件出現裂紋，由此導致壓縮機介質(zhì)的泄漏，影響到壓縮機的安全運轉。排氣管道的振動(dòng)還可能引起壓縮機廠(chǎng)房振動(dòng)，有時(shí)會(huì )產(chǎn)生高達120dB的噪聲，對環(huán)境造成巨大危害。劇烈的管道振動(dòng)會(huì )引起管道和相連的設備產(chǎn)生疲勞裂紋，管道本身開(kāi)裂、緊固元件斷裂、容器爆炸，也會(huì )造成機組本身?yè)p壞，破壞力極大。壓縮機管道劇烈振動(dòng)還會(huì )減少壓縮機的排氣量，降低容積效率，功率損耗增大，導致控制儀表以及壓縮機氣閥等部件使用壽命減少，對裝置的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟效益構成嚴重的威脅。
同時(shí)由于管線(xiàn)的振動(dòng)常常引起流程中其他裝置的振動(dòng)，如儲氣罐，給其他設備的安全運行埋下隱患。往復壓縮機排氣管線(xiàn)的故障，主要表現為振動(dòng)值異常。在生產(chǎn)實(shí)際中，往復壓縮機管線(xiàn)的振動(dòng)造成了許多設備嚴重損壞，停產(chǎn)等嚴重事故。所以研究出一種能解決往復壓縮機排出管線(xiàn)故障診斷與減振的方法，對生產(chǎn)裝置安全穩定運行具有重要意義。
一、往復壓縮機管道振動(dòng)的原因
由往復壓縮機的工作方式可知，其管線(xiàn)的振動(dòng)形式是受迫振動(dòng)。根據激振力的不同情況，可以把管線(xiàn)的振動(dòng)原因分為三類(lèi)。
1.由機組本身振動(dòng)引起的管線(xiàn)振動(dòng)。
2.由氣流脈動(dòng)所引起的管線(xiàn)振動(dòng)。
3.當往復壓縮機激勵頻率與氣柱固有頻率或管線(xiàn)機械固有頻率重合或接近時(shí)，所引起的共振現象導致壓縮機管線(xiàn)振動(dòng)。
二、往復壓縮機管道共振的機理及判定方法
1.機組本體振動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的機理
往復壓縮機本體的振動(dòng)有時(shí)會(huì )引起管線(xiàn)的劇烈振動(dòng)。往復壓縮機具有交替吸氣排氣的特點(diǎn)，從運動(dòng)機理上講，這是為了平衡機組的往復慣性力和氣體力，其曲柄連桿的運動(dòng)方式導致的。電機帶動(dòng)曲柄旋轉360度，由于曲柄與連桿部分重量分布不平衡會(huì )產(chǎn)生往復及旋轉慣性力。曲柄通過(guò)連桿十字頭機構驅動(dòng)活塞做往復運動(dòng)，也會(huì )產(chǎn)生很大的慣性力，這些慣性力如果沒(méi)有得到平衡就可能會(huì )引起排氣管線(xiàn)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。往復壓縮機機組的安裝精度不夠、動(dòng)平衡不良、管道應力過(guò)大、基礎不牢固等原因也可能引起機組和管道的劇烈振動(dòng)。特別是往復壓縮機的支撐和基礎底座，如果不滿(mǎn)足標準就起不到吸振和支撐的作用，會(huì )加劇管道的振動(dòng)。
2.機組本體振動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的判定方法
為了判定往復壓縮機機組問(wèn)題導致的排氣管振動(dòng)，需要對壓縮機本體和振動(dòng)的情況進(jìn)行分析。如果在管線(xiàn)振動(dòng)過(guò)大的同時(shí)出現機組本體和壓縮機基座振動(dòng)超過(guò)相關(guān)標準中規定的可接受值，并且在機組空載或低負荷情況下管線(xiàn)振動(dòng)依舊超過(guò)安全標準，那么可以認為管線(xiàn)振動(dòng)是由機組振動(dòng)所引起的。
3.氣栓壓力脈動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的機理
往復壓縮機的運行方式是吸氣、排氣過(guò)程呈周期性和間歇性變化，該方式使管線(xiàn)中的氣流產(chǎn)生脈動(dòng)，導致管道內介質(zhì)的氣動(dòng)熱力特性隨著(zhù)時(shí)間做周期性和間歇性變化，這些氣動(dòng)熱力包括壓力、密度、速度等。當流體穩定流動(dòng)時(shí)，排氣管道不振動(dòng)，當這種變化的氣流沿管道輸送遇到一些變化的“路況”時(shí)，如彎頭、盲板、變徑管、控制閥等，使管線(xiàn)內部局部壓力變化，就會(huì )表現出對管道的激振，使管道產(chǎn)生受迫振動(dòng)。
4.氣柱壓力脈動(dòng)導致管線(xiàn)振動(dòng)的判定方法
對于一臺管線(xiàn)振動(dòng)劇烈的往復壓縮機，首要任務(wù)就是計算排氣管線(xiàn)的壓力不均勻度，利用動(dòng)態(tài)壓力表或者直接從分布式控制系統中查詢(xún)壓力參數，得到壓縮機排氣壓力最大壓力值和最小壓力值。通過(guò)計算壓力脈動(dòng)的大小，根據壓縮機自身不同的情況，與相應標準進(jìn)行對比，即可判斷壓力脈動(dòng)是否在正常的范圍之內。
5.由共振引起的管線(xiàn)振動(dòng)機理與判斷方法
當往復壓縮機排氣管道發(fā)生共振的機理時(shí)，管線(xiàn)內介質(zhì)會(huì )形成氣柱系統與往復壓縮機管道形成的機械系統，因此，往復壓縮機會(huì )產(chǎn)生激勵頻率、氣柱系統固有頻率以及機械固有頻率。當往復壓縮機的激勵頻率和兩個(gè)固有頻率之一接近時(shí)，會(huì )導致嚴重的共振現象。當三者重合或接近時(shí)，有時(shí)甚至會(huì )發(fā)生多種共振耦合的情況。
因此，管道系統的共振分為機械系統共振和氣柱系統共振。
氣柱共振是指當往復壓縮機的激勵與氣柱本身的固有頻率接近或重合時(shí)，管線(xiàn)氣柱系統發(fā)生共振的現象。根據管線(xiàn)的具體形式和部件得到氣柱固有頻率，將壓縮機對管道的激勵與固有頻率進(jìn)行對比，如果激勵頻率落入氣柱固有頻率的共振區間，即可以判定管線(xiàn)氣柱發(fā)生共振。當氣柱在某頻率的激勵下發(fā)生共振時(shí)，氣柱的壓力達到最大值。
當壓縮機對管道激勵頻率落入管道結構某一階固有頻率的共振區間時(shí)，管道可能會(huì )共振。管道系統如果沒(méi)有阻尼，發(fā)生共振時(shí)，管道的振幅值將接近無(wú)窮大，雖然實(shí)際情況下存在約束和摩擦，振動(dòng)會(huì )得到一定的控制，但振幅還會(huì )遠遠超過(guò)運行許可標準。當往復壓縮機的激勵頻率落在管道的共振區間內，通?？梢哉J為管線(xiàn)發(fā)生了機械共振。根據機組轉速和機組作用方式得到往復壓縮機激勵頻率并且通過(guò)模擬分析方法得到往復壓縮機管線(xiàn)的各階固有頻率后，就可以進(jìn)行比較，根據兩者是否相近或重合來(lái)判定管線(xiàn)是否發(fā)生了機械共振。
三、往復壓縮機管道減振技術(shù)
1.針對機組振動(dòng)引起管線(xiàn)振動(dòng)的減振方法
針對往復壓縮機機組本身引起的管線(xiàn)振動(dòng)，其解決方法的根本在于提高設備的支撐剛度和阻尼，尤其是往復壓縮機基礎底座的支撐剛度。如果是因為設備支撐固定不良或者剛度過(guò)低，首先應考慮的是基礎本身出現問(wèn)題還是機械連接松動(dòng)問(wèn)題，若壓縮機基礎澆筑不牢，需要對基礎進(jìn)行重新澆筑。
支撐松動(dòng)也會(huì )使管道在機組的帶動(dòng)下振動(dòng)超過(guò)安全標準，所以在布置管線(xiàn)的支撐時(shí)，應該保證沿地面鋪設支撐，地面之下設置合理的混凝土基礎，增加支撐的剛度。壓縮機管線(xiàn)的支撐應該采用固定支撐或防振管卡，盡量避免采用懸掛結構或者簡(jiǎn)單的支托；防振管卡布置時(shí)應該盡量避免幾何上與管道同心、同型，并且可以在管道的加固位置和支撐位置加粘彈性材料的吸振襯墊。
2.針對壓力脈動(dòng)引起管線(xiàn)振動(dòng)的減振方法
?。?）選擇合適的往復壓縮機類(lèi)型。
不同類(lèi)型的壓縮機對管線(xiàn)的激勵不同，選擇合適的壓縮機類(lèi)型可以從根本上減小壓力振動(dòng)。
?。?）在合適位置法蘭處加設孔板。
在合適的位置上增加孔板，可以大幅降低氣流脈動(dòng)的不均勻度，該方法比較容易實(shí)施?？装迨且粋€(gè)阻力元件，可以把管道中的壓力駐波轉換成只有單向行進(jìn)的行波，氣流壓力脈動(dòng)下降，管線(xiàn)振幅下降?？装逋ǔ０惭b在排氣管線(xiàn)緩沖罐的進(jìn)出口法蘭處，由于往復壓縮機管線(xiàn)振動(dòng)主要體現在低頻，所以在緩沖罐進(jìn)出口位置加孔板是對氣流脈動(dòng)最有效的抑制措施。
?。?）增加緩沖罐。
可以利用壓縮機出口緩沖罐的容積減小壓力不均勻度，但不同型式的往復壓縮機對緩沖罐的體積大小有明確的要求，且緩沖罐的安裝位置離氣缸進(jìn)出口越近越好。最好緊挨壓縮機氣缸的進(jìn)出口處分別設置一個(gè)吸氣罐和排氣緩沖罐，這樣能最大限度地減小氣流脈動(dòng)。
?。?）增大彎頭角度并在彎頭處加固支撐。
按照氣流脈動(dòng)的理論，彎頭的角度是往復壓縮機管道受到氣流脈動(dòng)的激勵力大小的重要因素之一，因此增大彎頭角度，可以減少壓力脈動(dòng)不均勻度對管道的激振力。由于現場(chǎng)條件有限，彎頭的角度不能過(guò)大。在彎頭附件加固支撐，使支撐的剛度變大，保證壓力脈動(dòng)不會(huì )引起較大的管線(xiàn)振動(dòng)。
?。?）數臺往復壓縮機管線(xiàn)并聯(lián)排氣，使用集管器減小氣流脈動(dòng)。
多臺壓縮機進(jìn)行并聯(lián)壓縮，如果將壓縮后的介質(zhì)通過(guò)排氣管線(xiàn)輸入到總管，由多個(gè)壓縮機所產(chǎn)生的氣流脈動(dòng)匯合之后就會(huì )進(jìn)行疊加，氣流脈動(dòng)的疊加有不確定性，疊加后氣流脈動(dòng)可能會(huì )增大也可能會(huì )減小，疊加之后的結果取決于各個(gè)壓縮機之間的曲軸轉角差。所以為了減小由于多臺壓縮機排氣匯合引起的振動(dòng)疊加，需要在各個(gè)排氣匯合到總管之前設法減小氣流脈動(dòng)?，F在工程上通用的方法是在總管匯合之前加入集管器，其工作原理與緩沖罐類(lèi)似。
?。?）采用阻尼器減小管線(xiàn)振動(dòng)。
對于氣流脈動(dòng)導致的管線(xiàn)振動(dòng)，可以通過(guò)增加阻尼器來(lái)減小。阻尼器就相當于一個(gè)吸振器，把管線(xiàn)振動(dòng)的機械能轉換成其他形式的能量，從而使管線(xiàn)振動(dòng)減小。
3.針對共振原因的管線(xiàn)減振方法
首先，避免氣柱系統共振。氣柱系統的固有頻率取決于介質(zhì)的傳播速度和氣柱的長(cháng)度，當往復壓縮機對管線(xiàn)的激勵頻率處于氣柱固有頻率的共振區間時(shí)，壓縮機管道內的氣柱系統就會(huì )發(fā)生共振，由于壓縮機的壓縮介質(zhì)無(wú)法改變，介質(zhì)的聲速就無(wú)法改變。想改變氣柱系統的固有頻率，只能通過(guò)改變氣柱系統長(cháng)度，氣柱系統的長(cháng)度就是壓縮機管線(xiàn)的長(cháng)度。所以往復壓縮機管線(xiàn)發(fā)生氣柱共振，需要重新配管布置。
其次，避免管道系統發(fā)生機械共振。當往復壓縮機的激勵頻率落入其管線(xiàn)固有頻率共振區間時(shí)會(huì )引起管線(xiàn)系統機械共振。避免管線(xiàn)系統發(fā)生機械共振的關(guān)鍵就在于使激勵頻率和管線(xiàn)固有頻率錯開(kāi)。管線(xiàn)系統的機械固有頻率要比氣柱系統的固有頻率復雜很多，其決定因素有系統的質(zhì)量、剛度、阻尼等，想要改變系統的固有頻率就要從這幾方面入手，目前應用最廣的就是通過(guò)改變管線(xiàn)的支撐位置和數目來(lái)改變管道的固有頻率。
管線(xiàn)支撐的位置、數目、剛度、質(zhì)量等因素都影響著(zhù)管線(xiàn)的固有頻率。增大系統的剛度，減小系統的質(zhì)量可以增大管道的固有頻率，反之則減小管道的固有頻率。安裝管道的支撐時(shí)，注意支撐的相互距離，保證大體上相同，但相鄰的兩段，其跨距絕對不能相等，這時(shí)每?jì)蓚€(gè)支撐之間的管段就可以視為一條管線(xiàn)，具有相應的固有頻率，保持每段的跨距不一致，可使每段的固有頻率錯開(kāi)，這樣就可以避免往復壓縮機的激勵所引起的整個(gè)管線(xiàn)的共振。
往復壓縮機的管道防振設計是管道設計中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其工作原理決定了氣流脈動(dòng)不可避免，減振不能消除振動(dòng)，而是把振動(dòng)幅度盡可能降低。氣流脈動(dòng)是引起管道振動(dòng)的內因，管道結構變化是引起振動(dòng)的條件，通過(guò)分析計算找到振動(dòng)的原因，采取適當的方法進(jìn)行減振，使壓縮機在理想的工況條件下運行。
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