3 计算过程
3.1 模拟计算
3.1.1 建立模型 对于管系的固有频率，在辽宁石油化工大学CAE实验室用ANSYS进行了模拟仿真，利用ANSYS中的三维弹性管单元的功能模块，根据在该车间取得的数据，定义了弯管和阀门，然后根据实际情况加载约束，在自由端处进行全约束，建模如图3所示。
3.1.2 计算结果 对以上建立的模型进行振动特征值分析、特征向量分析和振动模型分析，取控制振动模型个数为10，频率范围为0--10 000 Hz，进行求解。经计算，管线振动的一阶频率为53.355 Hz。
3.2 理论计算
按照美国石油学会标准API-618API-618，多级或多缸的压缩机脉动频率计算公式：
f = mn/6 0
式中：f—激发（脉动）频率，Hz；
n一转速 ( n =428),r/min；
m一压缩机每转激发次数，双缸双作用式m=4 。
所以压缩机的激发频率为:
f = 4 x 428 /60 = 28.53
气体脉动二倍频2f=28.53 x 2=57.06 Hz，而管线振动的一阶频率为53.355 Hz,基本位于激励频率的2倍附近，前面的推论3中所提到的假设一一管线一阶振动频率约为激励频率的2倍，导致管线共振到论证。
4 改造方案
基于以上振动原因，结合车间具体情况，提出以下改造方案。
1) 改变电机转速
适当改变电机的转速，从而改变气体的脉动频率，这样避开了机泵与管线的公共频率点，避免产生共振，从而大大降低管线振动。
2) 改变管线固有频率
当管线的固有频率与激振力频率接近时容易引起共振川，为防止共振，可以通过改变管线集中质量等方式，尽量使管线的固有频率在激振力频率的3倍以上。
3) 优化管线的空间分布和支撑情况
由于管线不太长，且弯头较多，使得气流激荡比较厉害，因此有必要优化管线的空间分布。将振动管道沿地面敷设，原则上支架不应在厂房、构架、平台和设备上生根。管道应固定在管墩的型钢上，而固定管托；管卡时应有一定弹性，以吸收管道部分振动能量，如在固定管卡与管道之间衬以软木或橡胶垫。同时尽量避免直角度弯头和大落差。
4) 在压缩机出口加缓冲罐
在压缩机出口增加一个容积为0.6m*3的缓冲罐，使其缓冲罐容积与行程容积之比达10倍以上，其结构采用内插管折流结构，从而提高了压力脉动衰减效果。
5) 在压缩机二段出口缓冲罐人口法兰处加孔板
在管道系统大容器入口处加孔板是最简单易行而有效的消振措施之一。沿管道传播的振动驻波，在遇到障碍(指管件)时都会发生反射现象而孔板与缓冲罐的组合正是把具有反射作用的驻波变为不反射的行波，从而防止管道内的气柱产生共振。
|
