淺析往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)和噪音的影響因素及其改善措施

(中石化華北分公司第一采氣廠，河南 鄭州 450006)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，一些中央空調(diào)機(jī)組、家用電器、空氣壓縮機(jī)的使用，大大改善了人們的生活條件、工作條件和實(shí)驗(yàn)條件，反過(guò)來(lái)促進(jìn)了生產(chǎn)力的向前推進(jìn)。同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了負(fù)面影響，產(chǎn)生噪音污染?？照{(diào)機(jī)組、冰箱、空氣壓縮機(jī)等設(shè)備中常常用到往復(fù)式壓縮機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī)工作過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，一旦這種噪音或振動(dòng)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，就會(huì)給我們的工作、生活帶來(lái)不利影響。因此，有必要對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)和噪音的影響因素進(jìn)行分析，尋找科學(xué)的解決方法，給人們提供一個(gè)更為舒適的工作、學(xué)習(xí)、生活的良好環(huán)境。

1 往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)在外動(dòng)力的帶動(dòng)下，通過(guò)曲軸將連桿帶動(dòng)起來(lái)，連桿再帶動(dòng)活塞，促使活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)?；钊錾舷逻\(yùn)動(dòng)時(shí)，造成氣缸內(nèi)體積的變化，由于氣缸除進(jìn)氣、排氣口相邊外，處于密封狀態(tài)，活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸體積增大，在大氣壓的作用下，排氣口關(guān)閉，進(jìn)氣口打開(kāi)，空氣進(jìn)入氣缸。當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸體積減小，進(jìn)氣口被迫處于關(guān)閉狀態(tài)，排氣口打開(kāi)，此時(shí)完成空氣的壓縮?；钊舷逻\(yùn)動(dòng)一次，完成一次沖程。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)和噪音的危害

往復(fù)式壓縮機(jī)由于管道的劇烈振動(dòng)，常常造成管道的破裂，氣閥的破壞，大大減少往復(fù)式壓縮機(jī)及相關(guān)設(shè)施和零部件的使用壽命。當(dāng)振動(dòng)的聲音超出噪音的合格標(biāo)準(zhǔn)后，還會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成噪音污染，給人們的生活增加諸多不便。當(dāng)往復(fù)式壓縮機(jī)被用于石化天然氣生產(chǎn)裝置中時(shí)，超標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)極易引起易燃易爆的天然氣的泄露，天然氣遇火即爆，非常危險(xiǎn)。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)和噪音產(chǎn)生的影響因素

3.1 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的影響因素

3.3.1 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)。往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部部件之間產(chǎn)生的摩擦、沖擊容易引起壓縮機(jī)的振動(dòng)。另外，由于壓縮機(jī)安裝時(shí)，地面不平，固定不牢，以及機(jī)組本身的動(dòng)平衡性能差、安裝不對(duì)中、基礎(chǔ)及支承設(shè)計(jì)不當(dāng)均會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)，帶動(dòng)管系振動(dòng)。

3.3.2 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中氣體沖擊管系產(chǎn)生振動(dòng)。壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣的進(jìn)入和排出具有往復(fù)的特性，一個(gè)沖程結(jié)束后，空氣進(jìn)出管道中的空氣在壓縮機(jī)活塞上下運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下，空氣進(jìn)入和排出均在外力的作用下完成，空氣對(duì)管壁和彎曲處均產(chǎn)生沖擊，當(dāng)壓縮機(jī)連續(xù)工作時(shí)，無(wú)數(shù)個(gè)沖程連接在一起，使得空氣的進(jìn)入和排出均有較大的沖擊力，這種沖擊力連續(xù)作用于閥門(mén)、管壁、彎曲的管道等，就會(huì)引起管系的振動(dòng)并發(fā)生聲響。

3.3.3 往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)引起管系共振。在工程上常把0.8～1.2f的頻率范圍作為共振區(qū)。共振的破壞性眾所周知，在這里不再贅述。往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，管道內(nèi)的氣體具有一定的頻率，管道本身具有一定的機(jī)械頻率，活塞上下運(yùn)動(dòng)具有特定的頻率。當(dāng)任意兩者頻率共存于共性區(qū)時(shí)，就會(huì)引發(fā)共振。長(zhǎng)時(shí)間的周期性的共振會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生較大的壓力，引起管道變形，裂痕或發(fā)生斷裂，造成管系故障。

3.2 往復(fù)式壓縮機(jī)噪音產(chǎn)生的影響因素

往復(fù)式壓縮機(jī)噪音來(lái)源于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲、閥門(mén)的開(kāi)關(guān)噪聲、設(shè)備自身振動(dòng)噪聲、管系振動(dòng)、共振時(shí)產(chǎn)生的噪聲等。這些噪聲混雜在一起，超出噪音標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)形成噪音污染，給周?chē)娜藛T造成影響。

4 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)和噪音的改善措施

4.1 管系振動(dòng)的改善措施

進(jìn)行管系的機(jī)械固有頻率計(jì)算，使機(jī)械固有頻率與活塞激發(fā)頻率錯(cuò)開(kāi)，并與氣柱固有頻率錯(cuò)開(kāi);在滿(mǎn)足管道柔性分析的前提下，應(yīng)盡量減少轉(zhuǎn)彎，減少在彎頭處產(chǎn)生激振力發(fā)生振動(dòng);支架應(yīng)采取防振管架，而不能只為承重或者推架;支架的間距應(yīng)滿(mǎn)足最小頻率的要求;管道應(yīng)盡量沿地面敷設(shè)，管道過(guò)高則支架難以生根，同時(shí)支架的剛度很難保證;為防止機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡力引起管系振動(dòng)，進(jìn)出口緩沖罐要有牢固的支承;在閥門(mén)等質(zhì)量集中處應(yīng)加設(shè)支架，因?yàn)橘|(zhì)量集中處振動(dòng)頻率低。

4.2 共振的改善措施

適當(dāng)加強(qiáng)對(duì)閥門(mén)的支承布控，加強(qiáng)管道支承。還有，為了控制共振的產(chǎn)生，通常只要求避開(kāi)氣柱固有頻率一階、二階或更高一些階次的共振，就可以作到將脈動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)，防止共振的產(chǎn)生。

4.3 壓縮機(jī)自身振動(dòng)的改善措施

壓縮機(jī)安裝時(shí)，要將地面放線(xiàn)處理平整。安裝時(shí)，將壓縮機(jī)或裝有壓縮機(jī)資裝備的設(shè)備的重心線(xiàn)與中心線(xiàn)重合，需要固定的地方加固扣緊螺絲。另外，還需要在振動(dòng)較大的部件加足防振墊片，以減輕壓縮機(jī)自身的振動(dòng)。在需要潤(rùn)滑的部位，加足潤(rùn)滑油(如電機(jī)軸承)以減少摩擦振動(dòng)。

4.4 降低噪音的措施

在往復(fù)式壓縮機(jī)中，不平衡力的大小對(duì)振動(dòng)和噪音水平影響是比較明顯的，特別是低頻部分。在同樣排量和其它結(jié)構(gòu)一致的情況下，選擇較小半徑的活塞搭配較大的曲軸偏心量，能有利于降低不平衡力。同時(shí)，由于較小直徑的活塞剛度更高，有利于延長(zhǎng)機(jī)械壽命，并且減小了機(jī)加工量，因此是比較好的選擇。另外，在往復(fù)式壓縮機(jī)中應(yīng)用消聲器、隔振器[5]等降噪設(shè)備同樣可以降低噪音。

5 結(jié)語(yǔ)

往復(fù)式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍很廣，在應(yīng)用過(guò)程中，容易產(chǎn)生管系振動(dòng)，氣柱振動(dòng)和壓縮機(jī)自身的機(jī)械振動(dòng)以及噪音，給用戶(hù)帶來(lái)不利影響。因此，需要有針對(duì)性的進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，達(dá)到降振減噪的目的。

[1]謝振紅，吳東旭.往復(fù)式壓縮機(jī)出口管線(xiàn)振動(dòng)分析及防振設(shè)計(jì)[J].當(dāng)代化工，2006，35(04).

[2]赫沐羽.往復(fù)式壓縮機(jī)管系振動(dòng)與控制措施[J].油氣田地面工程，2003，22(09).

[3]朱新社.往復(fù)式壓縮機(jī)管系振動(dòng)及其治理[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2006，(06).

[4]駱江鋒.降低往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)與噪聲的設(shè)計(jì)[J].食品與機(jī)械，2006，22(06).

[5]中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)噪聲與振動(dòng)控制委員會(huì).我國(guó)噪聲與振動(dòng)控制行業(yè)2009年發(fā)展綜述[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010，(11).