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石化企業(yè)的壓力管線由于管道內(nèi)壓力脈動(dòng)和管線中存在著彎頭、閥門(mén)等引起流體激振，致使管線及其連接設(shè)備會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于吸排氣的間斷性以及活塞速度的周期性變化，管道內(nèi)始終存在氣流壓力脈動(dòng)。壓力脈動(dòng)可能導(dǎo)致壓縮機(jī)指示功率的增加、管道和設(shè)備振動(dòng)過(guò)大等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響裝置的正常運(yùn)行。
實(shí)際上，引起壓縮機(jī)管道振動(dòng)的原因十分復(fù)雜，由于往復(fù)式壓縮機(jī)的固有特點(diǎn)，管路壓力脈動(dòng)客觀存在，但不一定會(huì)因此產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。只有通過(guò)正確診斷找出引起振動(dòng)的原因，才能有效采取減振措施。以壓縮機(jī)機(jī)組為例，進(jìn)行機(jī)組振動(dòng)故障分析。該機(jī)組為M型四級(jí)六列雙作用無(wú)油潤(rùn)滑活塞壓縮機(jī)，各級(jí)均配有進(jìn)排氣緩沖器、冷卻器、分離器。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，三級(jí)分離器與四級(jí)進(jìn)氣緩沖罐之間管道振動(dòng)過(guò)大，管道穿過(guò)的樓板振動(dòng)明顯，影響正常運(yùn)行。
壓縮機(jī)機(jī)組為四級(jí)六列，三對(duì)對(duì)置曲拐120°錯(cuò)角布置，氣缸雙作用，電機(jī)轉(zhuǎn)速333 r/min。所以，該機(jī)組氣流激振一倍主頻。
基于有限元分析平臺(tái)，本文搭建了包括傳感器、信號(hào)調(diào)制設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與分析硬件、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件的完整的振動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。利用磁電式速度傳感器進(jìn)行振動(dòng)值的測(cè)量。傳感器測(cè)得的振動(dòng)波形數(shù)據(jù)通過(guò)A/D板卡采集到計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件實(shí)時(shí)顯示時(shí)間波形數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行FFT變換，并輸出頻譜圖。振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置，如圖所示。
表列出了各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試值。壓縮機(jī)第四級(jí)氣缸外壁與基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)4#和測(cè)點(diǎn)5#，顯然其振幅值普遍低于管道上振幅，由此可以排除壓縮機(jī)不平衡和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)确矫娴脑�，斷定管道振�?dòng)是由于氣流脈動(dòng)所引起的。
最大振動(dòng)幅值發(fā)生在四級(jí)緩沖罐入口管道（2#）處和三級(jí)分離器出口管道（1#），四級(jí)進(jìn)口緩沖罐（3#）也有較大的振動(dòng)值，大振幅對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻率為72 Hz。
脈動(dòng)氣流遇到管道中的轉(zhuǎn)彎和管件時(shí)，由于力的不平衡性，必然會(huì)出現(xiàn)對(duì)管道的激振力（如圖1中，管1對(duì)管2在垂直轉(zhuǎn)彎處存在較大的氣流沖擊），當(dāng)這種激振力頻率落入管道結(jié)構(gòu)固有頻率的共振區(qū)內(nèi)，就會(huì)使管道結(jié)構(gòu)處于機(jī)械共振狀態(tài)，引起管道、基礎(chǔ)的強(qiáng)烈振動(dòng)。
管道壓力脈動(dòng)消除的最常用的方法是增設(shè)緩沖器。緩沖器后面管道內(nèi)氣流的平穩(wěn)程度，取決于氣缸對(duì)管道的激發(fā)方式、緩沖罐的容積、安裝位置及它與管道的連接方式。其中，緩沖罐容積對(duì)壓力脈動(dòng)的減緩程度起主要影響，若緩沖罐過(guò)小就起不到緩沖的作用。
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