关于往复式压缩机振动分析及应对措施的探讨

关于往复式压缩机振动分析及应对措施的探讨

樊永军

（陕西未来能源化工有限公司陕西榆林719000）

摘要：随着时代的发展，社会的进步，我国在关于压缩机的使用方面有了很大程度的改善，有效促进了人们生产生活的全方位变化，使生活质量大幅度上升。但是总的来讲，其本身的工艺技术还不够完善，导致在一些使用方面会有很大的缺点。而压缩机作为现代生产中必不可少的重要设备，需要承担各种大型的工业运作，其本身造成的污染状况往往是不可忽视的。因此，本文结合反复压缩机的工作状况对其工作原理进行简要分析，希望能够对以后的压缩机工作起到一定的帮助。

关键词：往复式；压缩机振动；应对措施

中图分类号：TB652文献表示码：A

1往复式压缩机的工作原理

往复式压缩机的构造是由工作腔、曲柄连杆、辅助系统等若干个单一部分组成的。在这些单个的组成部分中，大部分的结构都是由普通的传动结构组合而成。曲柄连杆主要提供动力，也是主要的传动部分。在往复式压缩机进行排气和吸气过程时，它运用的方式正如其名，需要将驱动级的旋转运动转为往复式运动，从而推动活塞在气缸里做往复式运动。在气体做功的前提下做好能量的转化工作，就能够提高气体的转化效率，以能量驱动的形式来促进压缩机工作旋转运动效率的提升，采取气体循环的形式来实现活塞结构的旋转变化。往复式压缩机可以分为四个不同的工作阶段：

1.1膨胀阶段

在进行往复式运动时会推动活塞进行往复式运动，其大致可以按照活塞的运动情况分为不同的两种，在活塞进行远离闸门的运动时，就可以通过吸气能量的转换来促进整体气体的变化，活塞在运动过程中还要距离相应的阀门位置，低压气体通过吸入的方式进入阀门中，活塞整体结构就会产生一定的变化，阀门在此阶段关闭。活塞在向阀门部位远离的过程中，整体气体就会受到压缩而产生新的变化，气缸的气体在经过压缩过程的排解调节以后，就会引起吸气阀的关闭。在运动过程中会增加工作室容积里边的气压，那些残留的高压气体就会发生膨胀，这就会导致使管路中的压力增大，当压力小于吸入管路的压力时，气阀打开。

1.2吸气阶段

吸气主要是靠压力差。在活塞进行往复式运动时，压力差导致吸入口的气阀打开。这就使得工作室的容积增大，气体由于压力差不断被吸进工作室，随着气体不断被吸入，压力差逐渐减小直至消失，然后气阀关闭。

1.3压缩阶段

活塞在不断进行往复式运动，当活塞在反向运动时，工作室的容积在减小，但当工作室的压力不断增大时，排气口处于紧闭状态，从而使得工作室压强增大。

1.4排气阶段

在第三个阶段进行压缩后，工作室的压力会大于排气管的压力，这样就会克服气阀压力排出气体。在管道中形成一个循环，从而产生机械效应，对惯性的摩擦力和由工业产生的气体流动之间会有一定的压力影响变化，还是要根据实际情况对压缩机的具体使用进行调节。气量大小的变化不仅仅能够影响流体振动的变化，还会使排气流之间产生周期性的影响，管道气体的排放呈脉冲状态。

2往复式压缩机振动产生原因及危害

2.1往复式压缩机产生震动的原因

2.1.1压缩机动平衡性能导致的振动

往复式压缩机在运行过程中，曲柄和活塞组建的连接部件是在做加速或减速运动，所以在旋转时产生往复的惯性力以及旋转的惯性力。活塞压缩气体，此时缸盖和活塞都会受到体力的作用。同时，还存在滑道与轴承、运动部件与气缸等摩擦阻力。其中气体力和摩擦力是可以在机器的背部平衡，属于内部力。而旋转和往复惯性力在机器使用和安装中没有消除不平衡力，就会在机器运转中承受周期性的载荷，从而导致压缩机振动，最终损坏相关部件和组建，给使用带来影响；

2.1.2压缩机在运转过程中产生振动

由于往复式压缩机在其运转的时候，其内部的组件之间会产生一定的摩擦、撞击，这些都很容易引起压缩机的振动。同时，由于压缩机在安装过程中，难免会出现安装场所的地面不够平整、压缩机固定不够牢固以及机组本身的平衡性能不好、安装没有很好的实现对称以及支撑设计不对等情况，会导致压缩机在运行时出现振动现象。

2.1.3压缩机运行时气体冲击管路产生振动

压缩机在实现其压缩功能时，空气进入机体以及排除机体具有往复性质的特征，在一个冲程完全结束后空气进出管道在压缩机活塞上下运动的带动下，空气的进入以及排除都是在外力下来完成的，所以就会对其管壁以及弯曲的地方产生一定的冲击，在压缩机连续工作时就变成了连续的冲击，持续的作用于管壁、阀门以及弯曲的管道时，就会引起其管路的振动。

2.1.4压缩机运行引起管路的共振

在工程上，0.8-1.2f的频率是产生共振现象的共振区域。共振具有一定的破坏性，往复式的压缩机在其运行的过程中，管路内的气体具备一定的频率，同时管路本身也有一定的频率。当二者的频率共存于一定的共振区域时，就会引发共振现象，而长时间的共振就会对管路产生很大的压力，引发管路的变形，产生断裂现象，从而造成系统出现故障。

2.2往复式压缩机共振的危害

压缩机由于其管路的振动剧烈，使得管里发生破裂，并且破坏气阀，从而极大的减少了往复式压缩机以及相关零部件的使用寿命。当振动噪声达到一定的标准后，就会形成噪声污染，同时也会引起机器设备使用寿命的降低。

3往复式压缩机振动改善措施

3.1平衡振动应对措施

针对由于不平衡而导致的惯性力和惯性力所产生的力矩所引起的振动，最为有效的消除方式便是要尽量的平衡机器内部的惯性力以及惯性力矩，这便是我们常讲的最佳动平衡设计。惯性力和惯性力矩都是自由力，只有变化周期一致并且运动方向反向时，利用惯性力或是惯性力矩来平衡其中的一个。常用的实际措施可以采用在曲柄的对面安装一个平衡质量从而产生一个和惯性力等大小但是反向的离心惯性力，将旋转惯性力平衡掉。但对于多列结构来讲，就可以采用布置一些合理的曲柄错角、配置适宜的往复运动的部件质量等这些措施，使得惯性力或者惯性力矩能够达到完全或者部分的平衡，从而有效的减少压缩机的振动。

3.2管路振动应对措施

要进行管路的机械其固有频率的计算，从而使得固有的频率和活塞的频率错开，也要与气柱的固有频率错开。同时，要在满足管路柔性分析的要求下，应该尽可能的减少管路中的转弯，减少弯头在共振中产生的频率，还应该要在支架处采用防振的管架，支架之间应该满足最小要求距离，管路的铺设也要尽量的沿地面铺设。为了防止机组运行不平衡而引发的震动，应该在进出口缓冲罐上放置牢固的支撑架。

3.3共振的应对措施

对于压缩机的共振现象，应该要适当的加强对于阀门的布控支撑，加强压缩机管道的支撑。此外，为了要严格的控制共振现象，要求避开气柱固有的一阶、二阶或更高阶次的共振，就可以处于脉动控制的范围内，从而防止共振的发生。

3.4压缩机自身振动的应对措施

对于压缩机自身的振动，需要在安装时加以控制。安装时，应该要将其放置地面进行找平处理，将压缩机或装有压缩机相关设备的中心线和重心线相互重合，并且要在固定的地方加装紧固螺丝。而且，还应该在振动发生较为频繁的部件上加上防震片，从而有效的减轻压缩机自身的震动现象，并且要在需要润滑的部件上涂抹润滑油，减轻由于摩擦而引发的震动。

参考文献：

[1]刘明海.关于往复式压缩机振动分析及应对措施的探讨[J].科技传播，2013，22：102-103.

[2]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，2017，02：109-110.