往复式氢气增压机管系的消振研究

摘要

天津石化公司大芳烃装置K-202氢压机属于4M-40系列，为公司关键机组。2000年7月开始投入使用，自投用以来由于机组强烈振动多次导致管线和附属设备连接部位松动，引起氢气泄漏，造成停车事故，严重影响了装置的安全运行，给公司造成巨大损失。因此急需解决氢压机振动问题，防止类似失效事故的发生。 为解决以上问题，本文通过对管系气流脉动与振动的基本理论分析，从管系振动角度分析了引起往复式氢压机振动的原因，采用了先进的压缩机管系气流脉动、机械振动的控制标准和分析计算方法，和国内已行之有效的往复式压缩机管系振动分析软件，对4M40氢压机管系的气流脉动、气柱固有频率、管道结构固有频率等进行了分析、校核。找出了管系振动过大的原因和部位，结合现场的实际情况提出了改进措施和实施方案，工程实践证明效果良好。

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第一章绪论

1.14M40氢压机管系的振动

1.1.1 4M40氢压机主要参数

1.1.2压缩机管系相连部件说明

1.1.3 4M40氢压机投产运行后发生的事故

1.2往复式压缩机关系振动的研究进展

1.2.1气流脉动和管道振动造成的危害

1.2.2振源分析

1.2.3防止气流脉动引起管道振动的方法

第二章管系气柱固有频率与气流脉动控制

2.1管系气柱固有频率的计算与控制

2.2气流脉动的计算与控制

第三章管道系统的振动控制

3.1结构固有频率分析

3.2振动计算

3.3动应力分析

第四章往复式压缩机管道系统气流脉动的控制

4.1 API618标准的应用

4.2 API618标准的三种设计方法

4.2.1设计方法1(管系简易设计)

4.2.2设计方法2(压力脉动设计)

4.2.3设计方法3(压力脉动控制和结构动力分析设计)

4.3 API618的三种设计方法应用时相关的要求

第五章 消减往复式压缩机管系气流脉动与振动的方法

5.1避开压缩机管道振动的共振管长

5.2设置足够尺寸的集管器

5.3设置合宜的空腹缓冲器

5.4设置滤波缓冲器

5.5孔板消振

5.6加固管道

第六章管系气流脉动与振动控制的软件综述

6.1概述

6.2波动方程 气柱固有频率

6.3气柱固有频率

6.4脉动压力

6.5按一维非定常气流理论计算脉动压力

6.6关于4M50氢压机气流脉动计算值与实测值的比较

6.7管道结构振动

6.7.1实际问题

6.7.2管道振动方程

6.8计算过程说明

6.8.1计算气柱固有频率

6.8.2计算气流脉动

6.8.3计算机械机构的固有频率

第七章4M40压缩机管系气流脉动与振动的分析与防止

7.1气柱固有频率的计算结果与分析

7.1.1一级进气管系

7.1.2一级排气管系

7.1.3二级进气管系

7.1.4二级排气管系

7.2气流脉动的计算结果与分析

7.2.1一级进气管系

7.2.2一级排气管系

7.2.3二级进气管系

7.2.4二级排气管系

7.3机械振动的计算结果与分析

7.3.1一级进气管系

7.3.2一级排气管系

7.3.3二级进气管系

7.3.4二级排气管系

7.4推荐的管系修改方案

7.4.1管系加固正，增加支撑，同时改变支撑结构

7.4.2入口过滤器改造

7.4.3增加孔板辅助消振

7.4.4缓冲罐改造

7.4.5曲轴箱盖板加厚，增加曲轴箱的刚度

7.4.6活塞及活塞环、杆填料改无油润滑结构

7.4.7机体连接螺栓改型

7.4.8压缩机入口过滤器的支撑结构改造

7.5改造前后管线振动频谱比较

7.6改造效果

7.6.1往复压缩机管线改造前后气柱固有特性的比较

7.6.2往复压缩机管线改造前后压力不均匀度的比较

7.6.3往复压缩机管线改造前后结点脉动压力与谱图的比较

7.6.4改造前后压缩机管线机械系统固有频率和振型的比较

第八章结论

参考文献

致谢