關(guān)于往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)分析及應(yīng)對(duì)措施的探討

高志濤 干杰

摘要：時(shí)代在進(jìn)步的同時(shí)，往往也給我們帶來了新的科技成果。壓縮機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，并起到了很好的效果，對(duì)于人民生活質(zhì)量的提高有著重大的作用，它極大的改善了人們的生活質(zhì)量和環(huán)境。但是有得必有失，往復(fù)式壓縮機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用給人們帶來便利的同時(shí)，也給人們帶來了很多的污染，如噪聲污染等。已經(jīng)無時(shí)無刻不對(duì)我們的生活產(chǎn)生著負(fù)面的影響，所以我們對(duì)壓縮機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)上帶來更大期望的同時(shí)，同樣也不能忽視該設(shè)備對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害，還要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)壓縮機(jī)的共振產(chǎn)生情況進(jìn)行處理。鑒于此，本文主要分析往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)分析及應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī)；振動(dòng)；措施

1 引起往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)的原因及其危害

1.1 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)原因

（1）是機(jī)器都有產(chǎn)生振動(dòng)。這些振動(dòng)往往都是由于平衡性能導(dǎo)致的。往復(fù)式壓縮機(jī)也不例外，其振動(dòng)也是由于壓縮機(jī)平衡性能。壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，曲柄和活塞是連接在一起工作的，它們組建在一起做加速或者減速運(yùn)動(dòng)，由于慣性，產(chǎn)生慣性力，二者在旋轉(zhuǎn)時(shí)不斷進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。

（2）壓縮機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因不僅一個(gè)。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，壓縮機(jī)也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部組件會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)，外界因素也是不可忽略的。在壓縮機(jī)安裝過程中，地面是否平整，壓縮機(jī)是否牢固等都會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)。在壓縮機(jī)氣缸內(nèi)氣體的調(diào)節(jié)過程中，往往會(huì)受到壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的影響，在振動(dòng)特性相關(guān)的不同組件的變化中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)變化，根據(jù)慣性平衡和運(yùn)動(dòng)慣量變化關(guān)系，可以得到更多的有關(guān)于往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)變化的具體情況。

1.2 產(chǎn)生共振時(shí)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的損害

我們知道機(jī)械做的無用功對(duì)于機(jī)械的壽命影響很大。壓縮機(jī)由于它的管路振動(dòng)劇烈使得管發(fā)生破裂，從而影響到往復(fù)式壓縮機(jī)的壽命和使用安全。在共振對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)產(chǎn)生影響的危害分析中，大部分是關(guān)于重點(diǎn)的對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的污染情況分析，工業(yè)對(duì)城市的污染已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的重要課題，受到社會(huì)各界的廣泛重視。重要的是，當(dāng)振動(dòng)分貝大于一定程度時(shí)，就會(huì)成為噪音，給人們帶來危害。

2 設(shè)備故障維護(hù)措施分析

2.1 熱性能參數(shù)檢測技術(shù)

熱性能參數(shù)檢測主要對(duì)壓縮機(jī)的熱性能參數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)熱性能參數(shù)分析結(jié)果判斷壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，再對(duì)比壓縮機(jī)正常運(yùn)行下的熱性能參數(shù)，從而判斷設(shè)備故障。目前研究人員對(duì)熱性能參數(shù)檢測的研究較多，且取得一定進(jìn)展，但是該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的效果不佳，檢測結(jié)果的可靠性不高，難以用于預(yù)測壓縮機(jī)的潛在故障。因此，該技術(shù)用于設(shè)備故障分析較少，而主要用于檢測設(shè)備運(yùn)行工況及其參數(shù)。

2.2 振動(dòng)噪聲檢測

該檢測方法基于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下不同部位的振動(dòng)幅度和頻率差異，振動(dòng)檢測技術(shù)將設(shè)備振動(dòng)幅度和頻率轉(zhuǎn)化為振動(dòng)信號(hào)，再根據(jù)振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)判斷設(shè)備故障。例如對(duì)機(jī)器表面振動(dòng)情況進(jìn)行分析，可以用于判斷設(shè)備的氣缸、主軸承等部位是否存在異常。再使用專用設(shè)備對(duì)疑似故障部位進(jìn)行深入檢測，進(jìn)一步查明故障及其原因。理論上看，振動(dòng)噪聲檢測的可靠性高，并且振動(dòng)噪聲檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域檢測設(shè)備故障。

2.3 油液分析法

該檢測方法基于油液的物理化學(xué)性能差異以及油液磨損合信息，例如分析潤滑油酸度和水分、光譜、鐵鋪等信息，判斷設(shè)備故障原因。油液分析是當(dāng)前常用檢測方式，主要用于齒輪箱、壓力系統(tǒng)等部位故障檢測，準(zhǔn)確率高。

2.4 人工智能

人工智能屬于新興故障檢測技術(shù)，該檢測技術(shù)基于計(jì)算機(jī)、人工智能的發(fā)展。人工智能檢測方法以專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩種，專家系統(tǒng)檢測方法基于大量檢測實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和該領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)故障表現(xiàn)推理故障根源和搜索解決問題的策略。專家系統(tǒng)檢測方法多用于處理復(fù)雜且難度較高故障。和其他檢測技術(shù)相比，專家系統(tǒng)操作簡單，但是獲取專家知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的難度高，并且依賴于專家知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因而專家系統(tǒng)存在許多漏洞，需要不斷完善。

2.5 改變系統(tǒng)的共振頻率

管道系統(tǒng)的振動(dòng)，是由于其作用在系統(tǒng)上的激振力引起的。而在往復(fù)式壓縮機(jī)工作時(shí)，絕大多數(shù)振動(dòng)都是由于管道內(nèi)氣流壓力沖擊的脈動(dòng)引起的。在往復(fù)式壓縮機(jī)管道系統(tǒng)中，當(dāng)激振力的振動(dòng)頻率與管道系統(tǒng)的固有頻率相近時(shí)，則會(huì)發(fā)生共振。為了避免這種災(zāi)難性后果的發(fā)生，我們需要使往復(fù)式壓縮機(jī)的激振頻率與系統(tǒng)固有頻率之間有一定的頻帶寬度。而系統(tǒng)指定的往復(fù)式壓縮機(jī)的激振頻率是一定的，那么就只有提高管道系統(tǒng)的固有頻率。根據(jù)機(jī)械振動(dòng)理論可知，系統(tǒng)固有頻率的公式可以用等效剛度和等效質(zhì)量進(jìn)行描述：

式中：Ke—管道系統(tǒng)的等效剛度；Me—管道系統(tǒng)的等效質(zhì)量。

對(duì)管道系統(tǒng)的加固相當(dāng)于是質(zhì)量彈簧系統(tǒng)中彈簧的并聯(lián)，由上述公式可知，采用合適的方式對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行加固，提高整個(gè)管道系統(tǒng)的剛度，可以使得管道系統(tǒng)具有很高的固有頻率，從而有效避免共振。相關(guān)研究表明，鋼架用于支承管系和部分設(shè)備，對(duì)鋼架的技術(shù)指標(biāo)有兩個(gè)要求：①為管道和設(shè)備的支承點(diǎn)提供合適的剛度；②鋼架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的最低固有頻率應(yīng)大于1.2×激發(fā)主頻。在相應(yīng)的三維造型軟件中進(jìn)行實(shí)體建模，通過ANSYS或者ABAQUS等商用有限元軟件進(jìn)行模態(tài)分析計(jì)算，得出系統(tǒng)的固有頻率和振型，進(jìn)而指導(dǎo)管道系統(tǒng)的改進(jìn)，以消除振動(dòng)。

總之，隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的不斷改革與完善，我國在各個(gè)方面都取得了巨大的成就。在工業(yè)發(fā)展中，往復(fù)式壓縮機(jī)在實(shí)際操作中起著巨大的作用，是不可缺少的設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的范圍很大，其運(yùn)作情況和研究措施的變化對(duì)其工作狀態(tài)有著十分重要的影響。但是該設(shè)備在工作時(shí)往往都要做一些無用功，無疑對(duì)能源和機(jī)械都有損失。因而，我們應(yīng)對(duì)壓縮機(jī)的振動(dòng)分析和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行深入研究，此研究對(duì)工業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

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