2010年第1期(总219期)
文章编号：1006-2971(2010)01-0003-05
压缩机技术 Compressocte
往复压缩机级间管路的振动研究
徐斌，冯全科，余小玲
（西安交通大学能源动力学院，陕西西安710049）
■设计研究
摘要：依据平面波动理论，针对现有模型计算精度不足的问题对模型进行了修正，然后使用修正后的计算模型编制通用程序计算管露的气柱固有频率和气流脉动。借助有限元方法的离散思想，建立了往复压缩机管道振动模态及振幅分析的数学模型，提出了恰当的边界条件，利用有限元分析软件CAESAR 对模型进行求解，获得了管道振动模态和振幅计算结果。应用上速方法对7M50=305/314型氮氢气压缩机级间管道系统进行了气体动力与结构动力的计算，并对管道系统各个位置的振幅进行了实际的测量。测量结果证实了修正后计算模型的正确性。
关键词：往复压缩机；气柱固有频率；气流脉动；管道振动；模态；振幅
中图分类号：TH457
文献标识码：A
ReciprocatingCompressorPipingSystemVibrationStudies
XU Bin,FENG Quan-ke, YU Xiao-ling
( School of Energy and Poswer Engineering,Xi'an Jiaotong University,Xi'an 710049 , China)
Abstract: Based on the one-dimension wave theory ,the model was modified which was proven to be closer to the actual situations,then the program was written in Fortran language to predict the amplitudes of the pulsed pres-sures and gas natural frequency. Based on the discretization method in FEM,the mathematical model for calcu-lating the piping vibration of reciprocating compressors piping system is established, and proper boundary condi-tions are given. Then the structural modal and amplitude of the piping vibration are calculated with the FEM-based piping analysis software CAESAR II . Application of the above-mentioned method,7M50-305/314 nitrogen hydrogen gas compressor piping system of the gas dynamic and structural dynamic was calculationed,and piping systems in various locations of the amplitude of the actual measurements were made, Measured results confirm the correctness of the revised calculation model.
Key words : reciprocating compressor; gas natural frequency; pressure pulsation; piping vibration; model ; ampli-tude of vibration
1前言
往复压缩机作为压缩和输送一定压力、温度流
体的装置，广泛使用于石油、化工、钢铁和冶金等行业中。在实际运行中，压缩机管道的强烈振动对机组性能及可靠性有很大的影响。往复压缩机吸排气是间断性的过程，其出口管道中气体的流动是不定常的，造成出口管道中气流的压力和速度呈周期性变化，即存在气流脉动[2]。气流脉动不仅降低了压缩机的容积效率，造成产量下降，引起额外的功率消耗，同时更易引起管道的强烈振动，从而使管道
收稿日期：2009=1110
附件，特别是管道的连接部位和管道与附件的连接部位发生松动和破裂3]。准确研究气流脉动的产生机理，建立合理的气流脉动数学模型，精确地进行气流脉动的预测，掌握控制气流脉动的有效方法，意义十分重大。近几年内，国内外对气流脉动的研究工作主要集中于以下几个方面：完善转移矩阵，建立与实际管路更接近的数学模型[4]。但是这种基于波动理论的计算方法依然存在着计算精度不足的问题。另外许多学者运用有限元和有限容积的方法对气流脉动进行分析[5-6]。但是这种计算气流脉动的方法是以整个管路整体来进行研究的，在对复杂管路进行计算的时候缺乏灵活性和通用性。实际管路的长度是几米甚至于几十米长的，这样在划分网格