研究5万立制氢装置原料气压缩机管路的消振

李鑫宇

摘要：针对目前5万立制氢装置原料气压缩管路运行过程出现的振动问题，文章从实践角度出发，分析了气压缩机管路的消振现状，并提出了相应的消振控制方法，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明，只有从实践角度出发，即在明确振动问题产生原因的情况下，就可对振动进行更趋效用的控制，进而提高设备运行使用的安全可靠性。

关键词：5万立制氢装置；气压缩机管路；消振

引言：

制氢装置，是实现干法脱硫系统运行控制目标的关键，然而，在气压缩机运行运行过程中，因受气流脉动与固有频率较低问题的影响，降低了设备运行使用的安全可靠性。为此，研究人员应对振动问题的产生原因进行分析，即在明确5万立制氢装置原料气压缩机管路振动问题产生原因的基础上，对其进行针对性的优化调整设置。如此，相关管路管线设备系统，就能以可持续状态作用于实践，进而服务于现代化经济建设的全面发展进程。

1研究5万立制氢装置原料气压缩机管路消振的现实意义

作为长岭5万标立/时制氢装置的关键设备之一，制氢原料气压缩机C-101A/B，其主要作用在于，将源自界区外混合焦化干气与加氢干气原料通过气压缩，以使压力从0.45MPa提升至3.9MPa，进而输送至干法脱硫系统。这里的新氢压缩机组共设置两台，在正常运行过程中，一台负责启动，一台用于后备。然而，两台机组投入运行使用后，管路与机体的振动影响大，多次往复后导致管线以低点状态放空管线，以缓冲罐低点状态放空裂纹，最终造成附属仪表出现损坏。由此可以看出，机组与管线的振动问题，已经危及机组运行的安全稳定性，降给处于长周期运行状态的装置带来了严重的安全隐患。为此，研究人员应对制氢装置原料气压缩机管路的消振现状进行分析，即在明确问题产生原因的情况下，对其振动进行优化控制[1]。

2 5万立制氢装置原料气压缩机管路的消振现状

经对机组各级出入口的管线与机体气缸部位进行检查发现，一级入口的管线振动情况为：28mm/s；二级入口的管线振动情况为：32mm/s。而一级气缸振动情况为12.1mm/s；二级气缸振动情况为：14.3mm/s。由此可判断，机组的各级入口管线与气缸部位的振动远超出了机组运行允许的规范标准范围，降低了机组运行控制的平稳效果。究其原因，是一级出口的缓冲罐入口接管与罐体部位因振动情况超出正常允许范围出现了裂纹。具体来说，导致此问题存在的原因有二：

其一，往复压缩机的周期性吸排气体会导致气流出现脉动，进而对压缩机造成一系列的不良影响。这里的不良影响是指，气流不稳、压缩机耗功增加以及压缩机容积效率下降。对于因气流脉动而引起的管道振动，是导致工艺往复压缩机管道出现疲劳破坏的原因所在。而气流脉动的产生原因，则是由往复式压缩机组管道系统的综合因素造成的。即气缸间距与排列、气缸数目与彼此间的曲柄角关系以及压缩机气缸交替吸排气等因素，均会导致管道系统内部的气流出现脉动。

其二，根据现场作用的气体管路系统布置图建立了三维模型，即模态分析发现，管道系统中一阶与二阶的固有频率均较低，且落于激振力的低阶共振区域。这种情况下，再加上激振力的作用影响很容易引起机械管道的共振现象出现。为此，相关人员应提升管线的刚性作用，即通过改变管道系统的一阶、二阶固有频率，进而规避激振力与管道机械系统发生低阶共振问题[2]。

3 5万立制氢装置原料气压缩机管路的消振控制策略

5万立制氢装置原料气压缩机管路的消振控制，应从已发生振动的往复式压缩机管道入手，即根据不同的情况采取不同的解决措施进行缓和处理。具体来说，就是通过改变缓冲罐的位置与大小，或是在管道运行的指定位置进行阻力元件，孔板的设置，又或者通过增加支撑结构与改良支撑结构，来实现气压缩机的管路消振目标。

对于上述两种原因引起的管道系统振动，如，改变缓冲罐容积与位置环境条件不允许，则应采取减振方案，即通过增加孔板来降低管道内部气流脉冲对管道造成的冲击影响。与此同时，还应通过改进管路的支撑效果来提升其结构刚性。

由于管道系统内部的气流脉动会对压缩机的经济性与可靠性带来影响，因此，消振控制应结合现场的实际情况进行压缩机气流脉动、管道振动分析以及现场管道的振动计算，继而提出最具效用的改造方案。经对管路的脉动核算，发现现场实际测量的管路要比计算的数据偏大，这就导致脉动计算的设计与实际情况不一致。因而，消振控制人员应对其进行计算分析，以采用加减振孔板的方式来实现优化控制目标。这里的孔板能够使管道系统内部的气流脉动下降，进而起到阻力元件的作用。此过程，气流经過孔板后，会通过形成局部压力降。具体作用原理为，原有具备反射能力的端点失去了反射能力，为无声学反射的端点构成了条件。如此，5万立制氢装置原料气压缩机管道内部原有的压力驻波就可被换成单向运行的行波，即通过振幅下降，来避免压力脉动的不均匀问题，进而实现减振的控制目标。

对于原有管道系统内部的刚性较弱部位，应通过增加防振支架，以将原有的U型螺栓管卡换成防振管卡。这里的防振管卡是由扁钢完成制作的，所以，应在防振管卡与管线间垫衬2-3mm的橡胶垫。与此同时，还应保证管卡与生根部位的焊接牢固效果，以为一级入口管线内部增加了独立基础结构。值得注意的是，为提高管线结构的刚性，应对出口缓冲罐支架进行强化，以保证消振效果得以达成[3]。

4结束语：

综上所述，5万立制氢装置原料气压缩机管路的振动问题，应在明确原因：往复压缩机的周期性吸排气体会导致气流出现脉动与管道系统中一阶与二阶的固有频率均较低的基础上，采用增加防振支架、结合实际情况进行压缩机气流脉动、管道振动分析以及现场管道振动计算的方法，来提高管道系统运行使用的刚性与稳定性。

参考文献：

[1]刘丽思，张杨，付玉东，杨国安.往复压缩机管路中T型三通的气流脉动动力学特征研究[J].化工机械，2017，44（01）：73-78.

[2]彭霞，周中良.5万立制氢装置原料气压缩机管路消振[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（15）：100-102.

[3]郝春哲，戴凌汉，钱才富，裴然.往复式压缩机管路振动与疲劳分析及减振方案研究[J].化工机械，2016，43（01）：77-82-88.