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研究与探索Research and Exploration ·智能检测与诊断
中国设备工程 2021.09 (上)
1 往复式压缩机工作原理及设备简介
（1）工作原理。往复式压缩机主要是由曲轴、连杆、十字头、活塞杆、辅助系统等若干个单一部分组成，其工作原理是通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱动活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现膨胀、进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。
（2）设备简介。志丹站共有五台往复式压缩机，布置方式均为单层分体撬装布置，其中再生气压缩机为两列两级，2D 型对称平衡式压缩机、气缸为无油润滑双作用水冷式，BOG 压缩机为四列两级，M 型对称平衡式压缩机、气缸为无油润滑双作用水冷式，循环BOG 压缩机为四列三级，M 型对称平衡式压缩机、气缸为无油润滑双作用水冷式，表1是压缩机主要参数。
表1
序号机型轴功率介质电流
排气量
转速
12D10-7.2/14.1-50.1297kW 再生气32.4A 7.2m 3/min 420r/min
24M6.5-54.5/4209kW BOG 26.7A 54.5m 3/min 420r/min 3
4M3.5-7.9/3-50
197kW
BOG
21.7A 7.9m 3/min 585r/min
2 机组运行过程中异常振动原因分析及处理措施
是机器就会产生振动，压缩机也不例外，引起压缩机振动主要原因有两种：一种是由于压缩机本身运动部件平衡性较差、结构设计不合理或者基础设计不当引起的；另一种是由于气流脉动引起的。气流脉动是指往复压缩机管道系统，由于压缩机的吸排气过程是间歇性、周期性的，故其管道内指定点的气流压力、速度呈周期性变化的现象。其中最常见的
是气流脉动引起的振动。以下主要介绍机组运行过程中出现的振动现象。
（1）压缩机底座二次灌浆。首先，作为整体撬装设备，在安装过程中一定要确保地面平整，紧固螺栓牢靠。其次，一定要对压缩机底座进行二次灌浆，提高撬块的固有频率，避开激发频率产生的共振，通过在曲轴箱底部、气缸底部、洗涤罐底部灌注配重水泥来增加撬块刚性，改变固有频率。
往复式压缩机的振动原因分析及解决措施
曹强强，高志涛，高岗，刘丹妮，吕胜男
（陕西延长石油天然气股份有限公司，陕西 延安 717400）
摘要：对往复式压缩机出现的异常振动进行原因分析，并通过在管路增加限流孔板、增设止推支架或者更换地脚螺栓等一系列措施，有效地减少了压缩机振动，消除了安全隐患，保证了机组安全平稳运行。本文主要针对机组运行过程中出现的异常机组本体振动及管道振动进行原因分析，并采取相应解决措施。
关键词：压缩机；振动；气流脉动
中图分类号：TE65;TQ051.21 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）09（上）-0168-02
（2）再生气压缩机试车时二级气缸振动异常。再生气压缩机试车时，用手动测振笔对二级气缸缸头进行检测，具体检测数据如表2。
从表2数据可以看出，压缩机二级气缸缸头径向振动偏大，经检查机组二级十字头、气缸等部件运行情况，发现无异常声音。负荷试车结束后，停车时发现机组出口单向阀泄漏，出口气体倒流至机体内，于是拆卸出口单向阀，发现单向阀积灰严重，气阀弹簧无法动作，导致泄漏，对阀瓣及弹簧进行清理后回装，并用柴油进行试漏，单向阀正常工作，于是机组进行二次试车，具体检测数据如表3。
表3
项目1小时2小时3小时4小时轴向测振点 3.5mm/s 3.6mm/s 3.8.0mm/s 3.6mm/s 径向测振点
4.0mm/s
4.3mm/s
4.2mm/s
3.9mm/s
从表3可以看出，压缩机二级气缸缸头径向振动明显减小，分析原因主要是因为出口单向阀泄漏，机组输送气体介质时气流脉动造成的，因为一旦单向阀泄漏，导致气体介质倒流；此外，单向阀失效对降低其对消减气流脉动能量效果，因此，单向阀对管路振动起到了非常重要的作用。
（3）再生气压缩机试车时，气流共振引起声音振动异常。2017年5月再生气压缩机空负荷试车完成后，进行负荷试车，当压缩机二返一调节阀全部关闭后，机组声音异常，且管线振动较大，经仔细检查发现，二返一调节阀旁通截止阀未关严，气体节流导致气流发生振动，与管壁振动频率达到一致，从而出现共振现象。关死截止阀，异常声音消失，振动明显减小。
（4）再生气压缩机二级气缸支撑板断裂及排气缓冲罐地脚螺栓断裂：①同类型装置延川站再生气压缩机二级气缸支撑板断裂，虽然支撑板不是主要减振措施，但是如果支撑板设计厚度不够或者无加强筋板，则导致压缩机气缸振动增大，机组无法正常运行。②志丹站再生气压缩机B 机，在运行过程中发现二级排气缓冲罐地脚螺栓断裂，缸头振动较大，停机取出断丝，发现该螺栓为单头铸铁螺栓，强度等级只有6.8，强度等级过低。改进措施：提供压缩机振动检测数值，要求厂家重新核算，增加支撑板的厚度，并随时检查紧固螺
表2
项目1小时2小时3小时4小时5小时6小时7小时8小时轴向测振点 3.8mm/s 3.6mm/s 3.9mm/s 3.7mm/s 4.0mm/s 3.9mm/s 3.7mm/s 4.1mm/s 径向测振点
5.6mm/s
5.8mm/s
5.7mm/s
5.8mm/s 5.6mm/s 5.8mm/s 5.5mm/s 5.7mm/s
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中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n
g
中国设备工程 2021.09 （上）栓，将压缩机振动将至最低。将单头螺栓更换为双头螺栓，材质由铸铁更换为35CrMoA 材质，并使用强度等级在8.8以上的螺栓，紧固两端采取加弹簧垫、背双螺母的措施，保证排气缓冲罐的稳定性。
（5）循环BOG 压缩机二级冷却器振动异常。2018年5月日常巡检发现循环BOG 压缩机二级冷却器封头振动较大，于是，用测振笔选择二级冷却器封头、二级排气缓冲罐出口管线及二级冷却器介质出口管线三个点进行检测，具体数据如表4。
根据表4可以看出，最高振幅高达23.2mm/s，依据往复式压缩机振动标准《JB/T8541-1997》振动烈度达到D 级，已经严重影响机组正常运行，针对此问题，设备组立即展开讨论，最终一致认为是由于二级排气缓冲罐出口管线过短，且出口处有两处弯头，气流脉动不断地冲击弯头导致管路振动增大。改进措施：经过讨论，首先，决定在二级排气缓冲罐出口法兰处增加泄漏孔板，并在二级冷却器上增加止推支架。限流孔板与缓冲罐连在一起使管道尾端不再具有反射条件，可以将原来管道内存在的驻波变成行波，从而降低了管道中的脉动不均匀度，来实现减振的目的；其次，通过在二级冷却器与钢结构之间增加止推支架，来改变管道支撑数量、位置和结构，从而改变管道的固有频率，以避免共振。应注意的是：采用增加支承的方法要对管道进行应力核算；支承刚度越大，固有频率越高，反之越低。于是，此处支撑采用了刚性连接，并选择质量较小的钢管作为支撑。改进后的运行检测数值具体统计如表5。
（6）压缩机装配间隙发生变化导致振动异常。压缩机只要运行，就会产生振动，而机组长时间运行，超过规定检修时间，可能会导致机械磨损，引起装配间隙过大，导致振动增大，所以往复式压缩机运行在规定时间内一定要进行检修，检查机组装配间隙。检修时，要记录检修前与检修后的
装配间隙，一定调整在规定范围内，防止机组由于平衡性差，导致机组振动过大，影响长周期运行。3 结语
综上所述，结合运行过程中出现的问题，经过分析原因，得到了可观的处理措施，压缩机的振动有了明显的降低，对压缩机的安全平稳运行起到了良好的推动作用，这些措施和方法在实践中得到了验证，希望为同类型的压缩机起到积极的影响。
参考文献：
[1] 李俊澄.关于往复式压缩机振动分析及应对措施的探讨[J].中国石油石化.
[2] 刘雪，肖明.往复式活塞压缩机管道振动分析与处理[J].工程研究.
[3]陈章华.压缩机出口管道振动原因分析及对策.化工设备与管道，2016.4.
表4
项目
5月5日5月6日5月7日5月8日5月9日5月10日5月11日二级冷却器封头轴向振动22.5mm/s 23mm/s 22.8mm/s 23.2mm/s 22.6mm/s 22.5mm/s 22.3mm/s 二级冷却器封头径向振动18.5mm/s 19.2mm/s 18.3mm/s 18.6mm/s 19mm/s 19.3mm/s 18.3mm/s 缓冲罐出口管线轴向振动23mm/s 22.5mm/s 22.8mm/s 22.8mm/s 22.6mm/s 22.8mm/s 22.6mm/s 缓冲罐出口管线径向振动18mm/s 18.5mm/s 18.3mm/s 19.2mm/s 19mm/s 18.4mm/s 18.8mm/s 冷却器介质出口管线轴向振动16.5mm/s 17mm/s 16.8mm/s 16.2mm/s 16.6mm/s 16mm/s 17mm/s 冷却器介质出口管线径向振动
8.8级12.3mm/s
12.4mm/s
12.8mm/s
12.2mm/s
12.9mm/s
13mm/s
12.5mm/s
表5
项目
5月15日5月16日5月17日5月18日5月19日5月20日5月21日二级冷却器封头轴向振动 4.5mm/s 4.8mm/s 5.3mm/s 4.5mm/s 4.7mm/s 4.6mm/s 5.0mm/s 二级冷却器封头径向振动 5.3mm/s 5.2mm/s 5.0mm/s 5.6mm/s 5.1mm/s 4.8mm/s 5.3mm/s 缓冲罐出口管线轴向振动 4.6mm/s 4.5mm/s 4.8mm/s 4.8mm/s 4.6mm/s 4.8m
m/s 5.0mm/s 缓冲罐出口管线径向振动7.8mm/s 7.6mm/s 8.0mm/s 8.2mm/s 7.6mm/s 8.4mm/s 7.8mm/s 冷却器介质出口管线轴向振动 4.6mm/s 4.8mm/s 4.5mm/s 4.4mm/s 4.6mm/s 5.0mm/s 5.0mm/s 冷却器介质出口管线径向振动
5.3mm/s
4.8mm/s
4.9mm/s
5.2mm/s
4.9mm/s
5.1mm/s
5.4mm/s
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