合成气C―1101氧压机平衡管线振动分析及减振措施

[摘 要]本文主要介绍了针对管线振动原因，进行深入分析，对平衡管线支架进行技术改造，并采取新的隔振方案，彻底解决了管线振动问题，消除了安全隐患、确保了装置的平稳运行。

[关键词]氧压机；振动；分析；改造

中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0006-01

1、设备简介

化工二厂合成气装置C1101迷宫式氧气压缩机由瑞士布克哈德（Burckhardt）制造，机组型号2E250-1B-1，立式一段压缩，单作用迷宫活塞做功的往复式压缩机，属装置关键设备。

2、存在问题

2013年5月，通过监测发现氧压机出入口两侧的平衡管线振动较大，超出了机组管线振动标准30mm/s，尤其是平衡管的弯头处振值最大达到80mm/s。威胁着机组的安全平稳运行。

3、故障分析

3.1、平衡管路结构分析

从现场两根平衡管线的布置情况看，平衡管弯头处的振动尤为剧烈，达到80mm/s，往复式压缩机管路内输送的气体可视为静止的，称为气柱。气柱可以压缩和膨胀，是一个弹性体。气柱有一定的质量，故其本身是一个振动系统。气柱本身具有的频率称为气柱固有频率。压缩机管道及其组件构成一个系统，该系统本身具有的频率称为管系机械固有频率。当压缩机产生的脉动流体沿管道输送时，遇到弯头、变径、控制阀、盲板等元件后将产生随时间变化的激振力，受此激振力的作用，管道结构及附件便产生一定的机械振动响应。当激振频率与管系机械固有频率相重合时，管道会发生共振，使管道发生剧烈振动。故压缩机管道设计既要避开气流共振，又要避免结构共振。

3.2平衡管道支架结构分析

从现场情况看，平衡管线上共有四处安装了管道支架，四个管道支架的支座与管线下面没有设置防振垫片，存在很大的间隙，最大部位间隙达到了2cm，起不到良好的支撑作用。因此，平衡管道支架的设计和安装存在重大缺陷，起不到良好的固定和防振效果。

4、平衡管线隔振方案

4.1、采用金属橡胶材料作为隔振单元进行管线的隔振

（1）金属橡胶的概念

所谓金属橡胶是一种均质的弹性多孔物质，制备金属橡胶元件的原材料是直径为0.05-0.3mm的不锈钢或钢丝。其制作工艺独特，用一定的工艺方法，将一定质量的、拉伸开的、螺旋状态的金属丝有序地排放在冲压（或碾压）模具中，然后用冷冲压方法而成型的。它的原材料是金属丝，既具有所选金属固有的特性，又具有像橡胶一样的弹性。

（2）金属橡胶的隔振特点

1、 具有橡胶的弹性和多孔金属的孔隙特性；

2、 独特的阻尼特性为精密仪器、仪表提供专属的精确隔振；

3、 三维等刚度隔振器，对隔离空间任意方向的振动和冲击能力近似相同；

4、 全环境适应性、存储、使用寿命长：耐高低温（-80℃--1000℃）、耐盐雾、霉菌、潮湿、臭氧、油脂、真空、日照、核辐射、尘埃和各种有机溶剂腐蚀；

5、 变刚度特性：载荷与变形关系呈现非线性，即出现刚度渐软效果，会降低系统空间方向的“固有频率”。使本品随外激励量级的增加，“固有频率”减小，因此具有良好的隔振效果；

6、 变阻尼特性：在共振区内阻尼显著增大，能有效抑制共振峰值，在隔振区内阻尼迅速减小，因而具有优良的阻尼减振特性；

7、 结构紧凑、体积小、重量轻；

8、 低蠕变特性：避免因隔振器蠕变引起导线、导管因冲击而扯断、开裂，以及设备下沉、倾斜而导致的刚性碰撞；

4.2、加强平衡管线支承

为防止管线支承部分的承压变形，对管线支座的型钢补加支撑筋板，以增加装配板面的刚度，实现螺栓的合格安装与预紧。

金属橡胶隔振成型后厚度10mm，宽80mm，长240mm（可调整）。金属橡胶材料设计要求使用丝径直径Φ0.1～0.15mm的不锈钢合金金属丝（1Cr18Ni8Ti），螺旋倾角35～40？，螺旋卷的外径Φ1～1.5mm，相对密度为0.2～0.3，成型压力均匀，铺设平整，通过螺栓紧固安装，以保证管箍内壁与金属橡胶，金属橡胶与管线外壁紧密接触。

5、故障处理及效果

2013年8月，利用合成气装置停工大检修时机，利用焊接的方法对管线支座的型钢补加了支撑筋板，以增加装配板面的刚度；同时，对新加工的金属橡胶隔振元件进行了安装调试，并对管卡和螺栓进行了合格安装与预紧。2013年9月，合成气装置开工后，对管线振动进行测试，获取频谱信息。经过测试，平衡管线的平均振值18mm/s，符合机组管线振动标准，机体及其零部件振动均符合设计标准，机组共振情况消除。

往复式压缩机的管道异常振动对安全生产有很大的威胁，强烈的管道振动会使管路附件，管道的连接部位等处发生松动和破裂，轻者造成泄漏，重者由破裂而引起爆炸，造成严重事故。通过此次技术改造，采用了先进的金属橡校材料用以隔振以及加强管线支承，有效地解决了合成气装置C-1101氧压机平衡管振动大的问题。

参考文献

[1] 《压缩机设计手册》，吕洪旗著，2006.10.

[2] 《化工设备设计》，卢云涛著，1999.05.

[3] 《化工机器》化学工业出版社，张涵著，2004.6.

作者简介

张正南（1980―）男，黑龙江省大庆市人。2003年毕业于齐齐哈尔大学机械专业，获工学学士学位，工程师，现在大庆石化公司化工二厂丁辛醇造气车间从事设备管理工作。