天然氣壓縮機站場工藝管道振動分析技術(shù)探討

顧為 李天俊

中國石油天然氣股份有限公司西南管道重慶輸油氣分公司 重慶 404100

天然氣壓縮機廣泛用于長輸管道，也是長輸管道設(shè)備運行管理的重要部分，能否安全平穩(wěn)的使用壓縮機這對控制成本和提高經(jīng)濟效益方面有很大影響，壓縮機在運行時最常見的問題就是振動干擾，在長期的實踐中，找到了一系列有效且全面的故障維護措施，提出了天然氣壓縮機全面的故障管理需求和技術(shù)解決方案[1]。

1 振動原因分析

天然氣壓縮機的主要工藝管道為水冷系統(tǒng)管道，潤滑油系統(tǒng)管道以及與天然氣壓縮有關(guān)的管道，因為壓縮機水油系統(tǒng)中的壓力通常沒有天然氣管道中的壓力大，所以天然氣管道的二次排氣管線中的壓力一次和二次進氣的壓力，由于輔助排氣管線是所有管道中最明顯的，因此輔助排氣管線用作分析對象來分析整個管線。通過“故障樹分析方法”，可以在系統(tǒng)設(shè)計過程中分析造成系統(tǒng)故障的軟件和硬件，還有人為因素和環(huán)境因素。所描繪的邏輯框圖是故障樹，您需要在其中分析系統(tǒng)故障的可能原因并提出解決問題的相應(yīng)辦法，這是提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率的有效途徑。普遍應(yīng)用的壓縮機是電驅(qū)離心式壓縮機，結(jié)構(gòu)可分為電機部分和壓縮部分[2-4]。離心壓縮機主要是在借助高速旋轉(zhuǎn)時葉輪給予氣體的離心力作用，并且在擴壓通道中給氣體一個擴壓作用，促使氣體壓力增大，最終確保氣體的連續(xù)流動，以正常開展工作，運行中的天然氣壓縮機的管道振動主要有下面幾個原因：

1.1 氣流脈動

管道中天然氣的壓力速度等會周期性變化的現(xiàn)象稱為空氣脈動，通常離心式壓縮機間歇性和周期性吸力會更改管道中流體的壓力速度和密度等。管道系統(tǒng)中包含的氣體稱為氣柱，氣柱本身狀態(tài)類似于彈簧，這個‘彈簧’有一定質(zhì)量并可以壓縮或膨脹，所以氣柱自身就會有震動現(xiàn)象，在特定的激振力下發(fā)生振動，當(dāng)壓縮機活塞進行運動時，空氣會定期被吸入管道，排氣會在管道中的氣體上產(chǎn)生激振力，從而使氣柱產(chǎn)生壓縮或膨脹。

1.2 壓縮機本身的振動引起管線振動

由于單元的動態(tài)平衡性差、或安裝錯誤以及基礎(chǔ)和基座設(shè)計不當(dāng)而導(dǎo)致的振動也會導(dǎo)致連接管道振動，由于地基的沉陷、管道的松動等會使管道的位置和固定方式與初期要求相比發(fā)生了顯著變化，所以壓縮機本身的振動引起的管道振動是最非常主要的一個原因。

1.3 聲學(xué)振動

如果管線內(nèi)流體的流動特性發(fā)生變化，會引起管內(nèi)流體會產(chǎn)生一定頻率的振蕩，管線就會產(chǎn)生輕微的橫向振動。因此聲學(xué)振動對管線振動影響在此僅作參考，如果管道中流體的某些特性發(fā)生變化時，管道中的流體會以特定的頻率振蕩，從而使管道產(chǎn)生較輕的橫向振動，該振動還與諧波兼容，并會引起管道的橫向位移，由于該單元的設(shè)計，該單元的管道布局和關(guān)鍵操作參數(shù)并未發(fā)生重大變化，所以此種震動對管道的影響暫時僅供參考[5-6]。

2 減振的分析解決

對天然氣壓縮機次級出口管道中振動的原因進行分析表明，主要原因是由于氣流脈動和機組振動所致，因此，主要措施是減小壓力不均勻度以消除單元振動。

2.1 降低壓力不均勻度，減降低氣流脈動影響

為了減少壓力不均勻性，通常將孔板添加到管道中，但是，調(diào)查表明，增加孔板是不合適的，而是在壓縮機出口管道增加一個平的閘閥以確保適當(dāng)?shù)某隹跉饬骷皶r控制和調(diào)整，也加強了對單元進氣壓力的控制，以使其不超過±0．01MPa的數(shù)值計劃在實施后，δ調(diào)至6．7%。使其成為可接受的值。

2.2 增加管線支承，消除機組本身振動

為了減少壓縮機單元和管道產(chǎn)生振動，除了加強單元和管道以及地腳螺栓的原始支撐之外，也可以添加新的管道支撐，主要對壓縮機的二次出口管道彎頭和長直管段之間上增加三個固定支架，以確保其牢固程度。

3 天然氣輸氣站場工藝設(shè)備管理措施

3.1 完善管理制度

天然氣站為危險場所，安全管理工作應(yīng)主抓預(yù)防方面，提高員工的安全意識，建立健全規(guī)章制度，來限制員工的行為，做好安全防范工作，根據(jù)站場的實際情況做好站場的日常檢查、月度檢查和季度檢查，以確保及時發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備故障和隱患[7]。

3.2 增強應(yīng)急意識和能力

在日常運行中管理人員應(yīng)定期了解站場生產(chǎn)情況，定期的應(yīng)急培訓(xùn)以促進應(yīng)對緊急情況的合理科學(xué)的手段，建立組織機構(gòu)，并組織定期培訓(xùn)，發(fā)揮員工的能力，積極響應(yīng)并制定有效的改進方法，由此提高員工應(yīng)急處置能力，可以最大程度地減少損失。

4 結(jié)語

在人們享受天然氣帶來的好處同時，天然氣站場的隱患也影響著人們的生產(chǎn)生活，因此，迫切需要建立天然氣站場的應(yīng)急管理機制，天然氣壓縮機管道震動是由多種原因引起的，除了標準的設(shè)計和安裝外還需對現(xiàn)場使用過程中管道振動的主要原因進行分析和深入研究，以便更好的找出振動的原因，這樣可以有效的降低振動的情況，為設(shè)備運行提供保障的同時獲得更大的經(jīng)濟效益和安全效益。