李鑫宇

摘要：針對目前5萬立制氫裝置原料氣壓縮管路運(yùn)行過程出現(xiàn)的振動(dòng)問題，文章從實(shí)踐角度出發(fā)，分析了氣壓縮機(jī)管路的消振現(xiàn)狀，并提出了相應(yīng)的消振控制方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。結(jié)果表明，只有從實(shí)踐角度出發(fā)，即在明確振動(dòng)問題產(chǎn)生原因的情況下，就可對振動(dòng)進(jìn)行更趨效用的控制，進(jìn)而提高設(shè)備運(yùn)行使用的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：5萬立制氫裝置；氣壓縮機(jī)管路；消振

引言：

制氫裝置，是實(shí)現(xiàn)干法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行控制目標(biāo)的關(guān)鍵，然而，在氣壓縮機(jī)運(yùn)行運(yùn)行過程中，因受氣流脈動(dòng)與固有頻率較低問題的影響，降低了設(shè)備運(yùn)行使用的安全可靠性。為此，研究人員應(yīng)對振動(dòng)問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，即在明確5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路振動(dòng)問題產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行針對性的優(yōu)化調(diào)整設(shè)置。如此，相關(guān)管路管線設(shè)備系統(tǒng)，就能以可持續(xù)狀態(tài)作用于實(shí)踐，進(jìn)而服務(wù)于現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程。

1研究5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路消振的現(xiàn)實(shí)意義

作為長嶺5萬標(biāo)立/時(shí)制氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，制氫原料氣壓縮機(jī)C-101A/B，其主要作用在于，將源自界區(qū)外混合焦化干氣與加氫干氣原料通過氣壓縮，以使壓力從0.45MPa提升至3.9MPa，進(jìn)而輸送至干法脫硫系統(tǒng)。這里的新氫壓縮機(jī)組共設(shè)置兩臺，在正常運(yùn)行過程中，一臺負(fù)責(zé)啟動(dòng)，一臺用于后備。然而，兩臺機(jī)組投入運(yùn)行使用后，管路與機(jī)體的振動(dòng)影響大，多次往復(fù)后導(dǎo)致管線以低點(diǎn)狀態(tài)放空管線，以緩沖罐低點(diǎn)狀態(tài)放空裂紋，最終造成附屬儀表出現(xiàn)損壞。由此可以看出，機(jī)組與管線的振動(dòng)問題，已經(jīng)危及機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，降給處于長周期運(yùn)行狀態(tài)的裝置帶來了嚴(yán)重的安全隱患。為此，研究人員應(yīng)對制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路的消振現(xiàn)狀進(jìn)行分析，即在明確問題產(chǎn)生原因的情況下，對其振動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化控制[1]。

2 5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路的消振現(xiàn)狀

經(jīng)對機(jī)組各級出入口的管線與機(jī)體氣缸部位進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，一級入口的管線振動(dòng)情況為：28mm/s；二級入口的管線振動(dòng)情況為：32mm/s。而一級氣缸振動(dòng)情況為12.1mm/s；二級氣缸振動(dòng)情況為：14.3mm/s。由此可判斷，機(jī)組的各級入口管線與氣缸部位的振動(dòng)遠(yuǎn)超出了機(jī)組運(yùn)行允許的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)范圍，降低了機(jī)組運(yùn)行控制的平穩(wěn)效果。究其原因，是一級出口的緩沖罐入口接管與罐體部位因振動(dòng)情況超出正常允許范圍出現(xiàn)了裂紋。具體來說，導(dǎo)致此問題存在的原因有二：

其一，往復(fù)壓縮機(jī)的周期性吸排氣體會導(dǎo)致氣流出現(xiàn)脈動(dòng)，進(jìn)而對壓縮機(jī)造成一系列的不良影響。這里的不良影響是指，氣流不穩(wěn)、壓縮機(jī)耗功增加以及壓縮機(jī)容積效率下降。對于因氣流脈動(dòng)而引起的管道振動(dòng)，是導(dǎo)致工藝往復(fù)壓縮機(jī)管道出現(xiàn)疲勞破壞的原因所在。而氣流脈動(dòng)的產(chǎn)生原因，則是由往復(fù)式壓縮機(jī)組管道系統(tǒng)的綜合因素造成的。即氣缸間距與排列、氣缸數(shù)目與彼此間的曲柄角關(guān)系以及壓縮機(jī)氣缸交替吸排氣等因素，均會導(dǎo)致管道系統(tǒng)內(nèi)部的氣流出現(xiàn)脈動(dòng)。

其二，根據(jù)現(xiàn)場作用的氣體管路系統(tǒng)布置圖建立了三維模型，即模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，管道系統(tǒng)中一階與二階的固有頻率均較低，且落于激振力的低階共振區(qū)域。這種情況下，再加上激振力的作用影響很容易引起機(jī)械管道的共振現(xiàn)象出現(xiàn)。為此，相關(guān)人員應(yīng)提升管線的剛性作用，即通過改變管道系統(tǒng)的一階、二階固有頻率，進(jìn)而規(guī)避激振力與管道機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生低階共振問題[2]。

3 5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路的消振控制策略

5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路的消振控制，應(yīng)從已發(fā)生振動(dòng)的往復(fù)式壓縮機(jī)管道入手，即根據(jù)不同的情況采取不同的解決措施進(jìn)行緩和處理。具體來說，就是通過改變緩沖罐的位置與大小，或是在管道運(yùn)行的指定位置進(jìn)行阻力元件，孔板的設(shè)置，又或者通過增加支撐結(jié)構(gòu)與改良支撐結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)氣壓縮機(jī)的管路消振目標(biāo)。

對于上述兩種原因引起的管道系統(tǒng)振動(dòng)，如，改變緩沖罐容積與位置環(huán)境條件不允許，則應(yīng)采取減振方案，即通過增加孔板來降低管道內(nèi)部氣流脈沖對管道造成的沖擊影響。與此同時(shí)，還應(yīng)通過改進(jìn)管路的支撐效果來提升其結(jié)構(gòu)剛性。

由于管道系統(tǒng)內(nèi)部的氣流脈動(dòng)會對壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性帶來影響，因此，消振控制應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)、管道振動(dòng)分析以及現(xiàn)場管道的振動(dòng)計(jì)算，繼而提出最具效用的改造方案。經(jīng)對管路的脈動(dòng)核算，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)際測量的管路要比計(jì)算的數(shù)據(jù)偏大，這就導(dǎo)致脈動(dòng)計(jì)算的設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不一致。因而，消振控制人員應(yīng)對其進(jìn)行計(jì)算分析，以采用加減振孔板的方式來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制目標(biāo)。這里的孔板能夠使管道系統(tǒng)內(nèi)部的氣流脈動(dòng)下降，進(jìn)而起到阻力元件的作用。此過程，氣流經(jīng)過孔板后，會通過形成局部壓力降。具體作用原理為，原有具備反射能力的端點(diǎn)失去了反射能力，為無聲學(xué)反射的端點(diǎn)構(gòu)成了條件。如此，5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管道內(nèi)部原有的壓力駐波就可被換成單向運(yùn)行的行波，即通過振幅下降，來避免壓力脈動(dòng)的不均勻問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減振的控制目標(biāo)。

對于原有管道系統(tǒng)內(nèi)部的剛性較弱部位，應(yīng)通過增加防振支架，以將原有的U型螺栓管卡換成防振管卡。這里的防振管卡是由扁鋼完成制作的，所以，應(yīng)在防振管卡與管線間墊襯2-3mm的橡膠墊。與此同時(shí)，還應(yīng)保證管卡與生根部位的焊接牢固效果，以為一級入口管線內(nèi)部增加了獨(dú)立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。值得注意的是，為提高管線結(jié)構(gòu)的剛性，應(yīng)對出口緩沖罐支架進(jìn)行強(qiáng)化，以保證消振效果得以達(dá)成[3]。

4結(jié)束語：

綜上所述，5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路的振動(dòng)問題，應(yīng)在明確原因：往復(fù)壓縮機(jī)的周期性吸排氣體會導(dǎo)致氣流出現(xiàn)脈動(dòng)與管道系統(tǒng)中一階與二階的固有頻率均較低的基礎(chǔ)上，采用增加防振支架、結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行壓縮機(jī)氣流脈動(dòng)、管道振動(dòng)分析以及現(xiàn)場管道振動(dòng)計(jì)算的方法，來提高管道系統(tǒng)運(yùn)行使用的剛性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉麗思，張楊，付玉東，楊國安.往復(fù)壓縮機(jī)管路中T型三通的氣流脈動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征研究[J].化工機(jī)械，2017，44（01）：73-78.

[2]彭霞，周中良.5萬立制氫裝置原料氣壓縮機(jī)管路消振[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，36（15）：100-102.

[3]郝春哲，戴凌漢，錢才富，裴然.往復(fù)式壓縮機(jī)管路振動(dòng)與疲勞分析及減振方案研究[J].化工機(jī)械，2016，43（01）：77-82-88.