王路 王磊 孫學(xué)濤

摘 要：針對天然氣壓縮機管線振動問題，本次研究以往復(fù)式天然氣壓縮機為例，對管線振動的原因以及危害進(jìn)行深入分析，提出天然氣壓縮機管線減振的相關(guān)措施，為保障往復(fù)式天然氣壓縮機的安全運行以及管道的正常使用奠定基礎(chǔ)。研究表明：氣流脈動、共振以及壓縮機振動等三大現(xiàn)象都會引起往復(fù)式天然氣壓縮機管線的振動問題，因此，相關(guān)企業(yè)需要從降低不均勻壓力度、增加管道支撐以及在震源點位置處設(shè)置管卡三個角度出發(fā)，分別采取多項有效措施，全面解決往復(fù)式天然氣壓縮機管線的振動問題，為保障設(shè)備的安全高效運行奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式天然氣壓縮機;管線振動;原因分析;氣流脈動;減振措施

0 前言

天然氣壓縮機是天然氣輸送過程中的關(guān)鍵設(shè)備，主要可以起到為天然氣增壓的作用，在所有類型的壓縮機中，由于往復(fù)式天然氣壓縮機的運行效率相對較高，且使用安全，因此，往復(fù)式天然氣壓縮機的使用較為廣泛[1]。在往復(fù)式天然氣壓縮機運行的過程中，受到各種因素的影響，會引起連接管線的振動問題，當(dāng)振動問題持續(xù)出現(xiàn)時，可能會引發(fā)管線破損、連接松動以及儀表失靈等一系列的問題，進(jìn)而對天然氣的輸送產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。針對往復(fù)式天然氣壓縮機管線的振動問題，本次研究主要是對引起振動問題的原因進(jìn)行全面的分析，提出減振的相關(guān)措施，全面保障天然氣的輸送安全。

1 天然氣壓縮機管線振動原因分析

1.1 氣流脈動

在天然氣管道運行的過程中，氣體的流速、壓力以及密度等參數(shù)都會隨著時間的變化而產(chǎn)生變化，這種現(xiàn)象可以稱之為氣流脈動，在往復(fù)式壓縮機運行的過程中，其運行參數(shù)以及吸排量也會產(chǎn)生時間性的變化，這會使得管道內(nèi)天然氣的相關(guān)參數(shù)產(chǎn)生變化，這種變化并不只是時間方面的變化，也存在位置上的變化。在天然氣輸送的過程中，如果氣流脈動遇到管道上的閥門、法蘭等零部件，由于時間的改變，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的激振力，管道以及往復(fù)式壓縮機都會受到激振力的嚴(yán)重影響，進(jìn)而使得管道出現(xiàn)振動。事實上，由于氣流脈動所引起的壓縮機振動問題十分常見，大多數(shù)壓縮機管道出現(xiàn)振動問題都是由于氣流脈動所以引起的，同時，氣流脈動在整條天然氣管道的任何位置處都有可能會出現(xiàn)，同時也難以采取相關(guān)措施消除該種問題，為了防止氣流脈動對整條天然氣管道的運行產(chǎn)生影響，工作人員需要從均勻壓力度的角度出發(fā)，采取合理的措施，以此降低氣流脈動出現(xiàn)的頻率，這是防止出現(xiàn)管道振動問題的重要措施[2]。

1.2 共振

在天然氣管道內(nèi)儲存一定量的氣體，這部分氣體可以被稱之為氣柱，氣柱可以被看作為振動時的彈簧，可以被隨意的壓縮，同時也會產(chǎn)生一定的膨脹作用，氣柱具有一定的質(zhì)量，由此可見，氣柱本身就可以被看作為振動系統(tǒng)，當(dāng)氣柱受到激發(fā)力作用時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的振動現(xiàn)象。在往復(fù)式壓縮機運行的過程中，由于活塞的周期性運動才會產(chǎn)生吸氣以及排氣等行為，從而使得管道內(nèi)產(chǎn)生一定的激振力，在激振力的作用下，氣柱就會產(chǎn)生振動現(xiàn)象，同時會帶動管道產(chǎn)生振動問題。如果0.8-1.2倍的氣柱產(chǎn)生相同的共振頻率時，天然氣管道內(nèi)的整個氣柱都會產(chǎn)生振動，管道內(nèi)會產(chǎn)生異常壓力脈動問題，此時管道以及往復(fù)式壓縮機的振動都會加劇。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，天然氣管道內(nèi)必然會存在氣柱，往復(fù)式壓縮機運行過程中必然會產(chǎn)生激振力，激振力作用在氣柱上產(chǎn)生振動問題，為了消除該問題，只能從消除共振的角度出發(fā)，使得氣柱的振動降低，防止氣柱的振動引發(fā)管道振動問題。

1.3 壓縮機振動

在往復(fù)式壓縮機運行的過程中，受到各種因素的影響，壓縮機本身也會出現(xiàn)振動問題，進(jìn)而帶動管道產(chǎn)生振動。首先，如果往復(fù)式壓縮機的平衡性很差，地基不穩(wěn)定，在壓縮機運行一段時間以后必然會產(chǎn)生地基下陷問題，進(jìn)而使得壓縮機運行過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的振動;其次，往復(fù)式壓縮機內(nèi)部的零部件相對較多，如果各種零部件之間的型號以及設(shè)計安裝不合理，也會使得壓縮機運行過程中產(chǎn)生振動;最后，往復(fù)式壓縮機在使用一段時間以后，必然會出現(xiàn)各種類型的故障問題，這就要求工作人員必須定期對壓縮機進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)壓縮機運行過程中存在的故障問題并采取措施解決，如果壓縮機的維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，則往復(fù)式壓縮機出現(xiàn)振動問題的概率將會大大提升。事實上，在往復(fù)式壓縮機運行的過程中，出現(xiàn)振動問題也十分正常，只要工作人員及時發(fā)現(xiàn)往復(fù)式壓縮機振動問題出現(xiàn)的原因，并采取合理的措施解決問題，則可以從根本上避免因壓縮機振動帶動管道振動[3]。

2 天然氣壓縮機管線減振措施

2.1 降低不均勻壓力度

為了防止出現(xiàn)往復(fù)式天然氣壓縮機管線振動問題，工作人員首先需要采取合理的措施降低管道內(nèi)的不均勻壓力度，在這一方面，主要可以通過增加管道孔板的方式達(dá)到目的。在增加管道孔板的過程中，工作人員首先需要對管道以及往復(fù)式天然氣壓縮機的布置情況進(jìn)行全面的分析，如果可以采取該種方式，則可以在管道合理的位置處增加孔板，如果無法采取該種措施，則工作人員可以在往復(fù)式天然氣壓縮機的出口位置處設(shè)置平板閘閥，進(jìn)而對壓縮機出口位置處的氣流進(jìn)行合理的控制與調(diào)整，同時，對壓縮機入口位置處的壓力進(jìn)行合理的調(diào)整，盡可能使得入口位置處的壓力波動范圍維持在0.01MPa范圍內(nèi)。在另一方面，如果往復(fù)式天然氣壓縮機運行過程中的其他參數(shù)出現(xiàn)嚴(yán)重額定波動，則會引起天然氣管道內(nèi)介質(zhì)的參數(shù)波動問題，氣體介質(zhì)的參數(shù)波動是引發(fā)氣流脈動的主要原因，因此，工作人員需要盡可能的保障往復(fù)式天然氣壓縮機處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，防止出現(xiàn)壓縮機出現(xiàn)嚴(yán)重的參數(shù)波動，進(jìn)而保障天然氣管道處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，此時出現(xiàn)氣流脈動的概率將會大大降低，可以從根本上解決管道的振動問題。

2.2 增加管道支撐

為了消除往復(fù)式天然氣壓縮機管道的振動問題，增加管道的支撐也十分重要，同時還需要緊固各種螺栓，在增加管道支撐的過程中，工作人員需要對站場內(nèi)的管道分布情況進(jìn)行合理的分析，在進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬的前提下，選擇合理的位置增加管道的支撐，一般情況下，往復(fù)式天然氣壓縮機出口管道位置處建立三個支撐點即可，在設(shè)立支撐點以后，需要對所有的螺栓進(jìn)行緊固，同時，在壓縮機運行一定的時間以后，受到各種因素的影響，管道支撐位置處的螺栓可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的松動，這也會引發(fā)管道的振動問題，因此，工作人員需要定期對螺栓進(jìn)行檢查和緊固處理。如果站場內(nèi)的管道長度較長或者彎頭的數(shù)量相對較多，則可以增加管道支撐的數(shù)量，盡可能的將管道支撐建設(shè)于管道的彎頭位置。

2.3 在震源點位置處設(shè)置管卡

在進(jìn)行管道減震的過程中，工作人員需要對管道沿線可能出現(xiàn)的振動問題進(jìn)行全面的分析，了解最大振幅可能出現(xiàn)的位置，在最大振幅位置處設(shè)置管卡，但是需要注意不得對某一個位置點進(jìn)行強行的固定，需要在管道沿線多個位置點處進(jìn)行分散固定，通過該種措施可以使得管道的附加應(yīng)力降低。同時，管卡的設(shè)置需要結(jié)合管道的強度以及產(chǎn)生激振力的方向，在管卡設(shè)置以后，不得對管道產(chǎn)生附加應(yīng)力，同時也不能與管道之間產(chǎn)生摩擦，以此防止管卡對管道產(chǎn)生破壞。

3 結(jié)論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，在往復(fù)式天然氣壓縮機運行的過程中，受到各種因素的影響，連接管道會出現(xiàn)一定的振動問題，振動問題會造成非常嚴(yán)重的危害，引起振動問題的原因主要可以分為氣流脈動、共振以及壓縮機振動三種類型，因此，工作人員需要采取降低不均勻壓力度、增加管道支撐以及在震源點位置處設(shè)置管卡三方面的措施，消除管道振動問題，保障往復(fù)式天然氣壓縮機以及連接管線的運行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]田汝峰，謝艷娥.天然氣壓縮機串聯(lián)系統(tǒng)振動分析及減振方法研究[J].化工裝備技術(shù)，2015（01）：4-7.

[2]韓春林.RDS壓縮機氣流脈動的消減分析及減振措施[J].化學(xué)工程與裝備，2017（11）：210-212.

[3]劉長海，薛長泉.4RDS往復(fù)壓縮機組管系振動分析及減振措施[J].壓縮機技術(shù)，2005（03）：11-13.

作者簡介：

王路（1988- ），男，河南南陽人，采氣高級工，從事天然氣集輸工作。