帕哈提·賽買提，于山江·麥麥提，肉鮮古力·阿不都吉力

（新疆油田公司采氣一廠，新疆克拉瑪依 834000）

0 引言

YY 氣田天然氣處理站富氣壓縮機為電動V 形雙缸二級串列式活塞壓縮機，形號V-3/6-65，電機額定功率160 kW。壓縮機額定參數(shù)3 m3/min，日壓氣量30 000 m3，一級進(jìn)氣壓力0.6 MPa，一級排氣壓力2.2 MPa（安全閥設(shè)定2.5 MPa），二級出口壓力6.5 MPa（安全閥設(shè)定6.8～7 MPa）。V 形壓縮機是角度式壓縮機的一種，氣缸V 字形排列（圖1），在同一個曲拐上配置2 個連桿，與每個連桿對應(yīng)的氣缸中心線間有一定的夾角，因此結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。但需要內(nèi)部平衡各種力，以消除機組的振動源，動力平衡性要求較高。由于結(jié)構(gòu)上的原因，會對本體以及管線造成較大的振動效應(yīng)。YY 氣田V 形壓縮機運行過程中，頻繁出現(xiàn)二級匯管斷裂問題。現(xiàn)場采用振動監(jiān)測儀測取機組管線振動幅值較高，管線振動是匯管斷裂的原因。

1 管線振動分析

壓縮機管線劇烈運動，影響壓縮機的容積效率，同時降低排氣量，一定程度上也會導(dǎo)致功率受到損壞，控制儀表使用壽命變短，排氣閥壽命會也受到影響，如果不及時處理，管線與其他配件連接部分會發(fā)生破裂或松弛，極易發(fā)生泄漏燃燒爆炸事故。V 形往復(fù)式壓縮機匯管線、緩沖罐及支架相連結(jié)構(gòu)成一個復(fù)雜的系統(tǒng)與機械結(jié)構(gòu)，經(jīng)分析，振動產(chǎn)生的主要原因有3 個。

1.1 管流脈動

管流脈動主要是指管道流體的速度、壓力與密度出現(xiàn)周期性變化的現(xiàn)象。在往復(fù)壓縮機吸氣與排氣的過程中，會產(chǎn)生周期性與間歇性的管道流體速度與壓力參數(shù)，變化的主要表現(xiàn)形式是時間上的變化。激振力的產(chǎn)生也是由于脈動氣流在管道運輸過程中遇到三通、彎管、法蘭等元件時產(chǎn)生的現(xiàn)象，激振力在附屬設(shè)備與管道的作用下產(chǎn)生。

1.2 設(shè)備裝配或基礎(chǔ)設(shè)計不合理

圖1 V 形雙杠結(jié)構(gòu)

振動產(chǎn)生的原因主要是基礎(chǔ)設(shè)計或設(shè)備裝配不合理造成的。壓縮機運動機構(gòu)的不平衡現(xiàn)象，也是基礎(chǔ)設(shè)計或設(shè)備裝配細(xì)節(jié)問題導(dǎo)致。若地腳支承不穩(wěn)定，會嚴(yán)重影響到管線振動能量，分析顯示，管道振動的主要原因就是基礎(chǔ)設(shè)計不合理。

1.3 共振

氣柱是管路系統(tǒng)內(nèi)容納氣體的簡稱。氣柱可以壓縮膨脹，像振動系統(tǒng)的彈簧，也存在一定的質(zhì)量。因此，氣柱自身也是振動系統(tǒng)，在外界的激發(fā)力之下會產(chǎn)生振動現(xiàn)象。壓縮機活塞運動時周期性地向管路吸氣、排氣，管路中的氣體產(chǎn)生激振力引起氣柱振動。按API 壓縮規(guī)程，氣柱共振指壓縮機激發(fā)頻率為（0.8～1.2）倍氣柱共振頻率時，管道中的氣柱處于共振狀態(tài)，此時氣流壓力脈動異常嚴(yán)重，引起管道、壓縮機和基礎(chǔ)的強烈振動。

氣田各壓縮機匯管都有不同程度振動幅值，其中YY 氣田壓縮機振動較大，超出ISO 10816—6《壓縮機國際標(biāo)準(zhǔn)：往復(fù)式機器振動分類和指導(dǎo)值參考》規(guī)定范圍，結(jié)合壓縮機匯管布置和氣流脈動，分析振動原因。

2 二級匯管振動監(jiān)測與分析

根據(jù)振動機理，利用振動監(jiān)測儀器，對YY 氣田V 形壓縮機機組缸體、氣閥、電機及各管線水平、垂直、軸向3 個方向測點進(jìn)行組態(tài)，通過5 次振動監(jiān)測，建立機組振動數(shù)據(jù)庫，每臺壓縮機測點對應(yīng)振動幅值歷史曲線見圖2、圖3。

振動歷史曲線顯示，壓縮機機組二級匯管加速度值＞20 m/s2，其主要分布在二級匯管，以3 號機組為例，二級匯管3 個方向測點加速度值＞22 m/s2，平均值為24 m/s2。

按照ISO 10816—6《壓縮機國際標(biāo)準(zhǔn)：往復(fù)式機器振動分類和指導(dǎo)值參考》，YY 氣田V 形壓縮機二級匯管在C 區(qū)域，“通常不能令人滿意的長期工作的機器振動區(qū)域，一般這種情況可以做有期限的操作直到有滿意的補救措施出現(xiàn)”?，F(xiàn)場機組運行過程中，由于二級排氣匯管振動烈度過大，導(dǎo)致焊縫連接處泄漏，3 臺壓縮機二級排氣匯管焊縫處頻繁開裂，幾乎每個月都需要更換和修復(fù)。問題分析：根據(jù)SH/T 3143—2012《石油化工往復(fù)壓縮機工程技術(shù)規(guī)定》要求，緩沖罐位置要盡量靠近氣缸，以減少氣流脈沖，YY 氣田V 形壓縮機二級壓縮缸排出的富氣經(jīng)過排氣匯管—換熱器—管段流程后進(jìn)入緩沖罐，實際測算距離為3 m，不在氣缸出口附近，不符合規(guī)范要求。

圖2 YY1 號壓縮機時域曲線

圖3 YY2 號壓縮機時域曲線

3 管線振動消減措施

針對匯管結(jié)構(gòu)存在的問題，對壓縮機的二級排氣匯管（緩沖罐）重新設(shè)計、制造、安裝，主要措施：擴大現(xiàn)有的二級排氣匯管容積，長度1935 mm，直徑280 mm，擴大匯管容積有利于緩沖脈動；匯管規(guī)格加大到DN100，壓力不均勻度許用值經(jīng)測算為7.1，加大許用值，V 形壓縮機壓力不均勻度在合理范圍內(nèi)，降低壓力不均勻度影響。

4 結(jié)語

由于往復(fù)式壓縮機活塞的往復(fù)運動和氣閥的間斷啟閉都會產(chǎn)生氣流脈動，在壓縮機氣缸出口附近設(shè)置緩沖罐是簡單有效的消振措施。緩沖罐能使后繼管道內(nèi)的氣流脈動得以緩和，降低排氣間因氣流脈動造成的功率消耗，降低管道內(nèi)的阻力損失。因此，緩沖罐位置要盡量靠近氣缸，盡可能縮短其管線長度，以減少脈沖振動。相應(yīng)進(jìn)、排氣管線也需做管卡緊固，并且管線與管卡墊減振橡膠，可以起到一定的減振作用。