制冷活塞壓縮機(jī)管道嘯叫聲的原因及對(duì)策

陳利儀

摘要：對(duì)商超項(xiàng)目中使用制冷活塞壓縮機(jī)組配套水冷冷凝器的制冷系統(tǒng)中曾出現(xiàn)管道嘯叫聲的原因進(jìn)行分析。在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)關(guān)小冷卻水系統(tǒng)中的進(jìn)出水蝶閥以提高制冷系統(tǒng)中的高壓壓力、調(diào)整壓縮機(jī)組安裝的水平度、增加設(shè)備安裝的減振塊以達(dá)到調(diào)整排氣的固有頻率;通過(guò)一系列的改造措施，有效地減小了管道嘯叫聲的發(fā)生，消除共振，提高制冷系統(tǒng)的安全。

關(guān)鍵詞：嘯叫聲;固有頻率;共振;冷凝壓力

上海某超市內(nèi)低溫機(jī)組在運(yùn)行中，在吸氣壓力下降到0.5bar以下且同時(shí)有兩臺(tái)壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)制冷機(jī)組排氣集管到油分離器出口整一段管道會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的噪音，此噪音較一般運(yùn)行制冷系統(tǒng)聲音高，而且是一陣陣的，間隙性的。此現(xiàn)象目前對(duì)系統(tǒng)制冷性能安全等并無(wú)影響，但是目前這種嘯叫聲并不是正常的，為此采用了多種方式，試圖分析出制冷活塞壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生嘯叫聲的原因并解決此現(xiàn)象。

一、嘯叫聲產(chǎn)生的現(xiàn)象

此項(xiàng)目低溫系統(tǒng)是采用比澤爾活塞壓縮機(jī)（型號(hào)為4GE–23，制冷系統(tǒng)為R22系統(tǒng)）為核心部件的三并聯(lián)活塞壓縮機(jī)組，其壓縮機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

目前此項(xiàng)目運(yùn)行中，如果在單臺(tái)運(yùn)行的時(shí)候，全壓力范圍內(nèi)均無(wú)出現(xiàn)異常噪音值，總體運(yùn)行噪音測(cè)試值在78左右，如果是2臺(tái)或3臺(tái)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)壓力在0.5 bar（相對(duì)飽蒸發(fā)溫度–17℃）以上，機(jī)組運(yùn)行無(wú)異常噪音值，總噪音測(cè)試值在82左右，當(dāng)壓力下降到0.5bar以下，機(jī)組開(kāi)始出現(xiàn)非連續(xù)的，間歇性異常噪音，測(cè)試噪音值在90以上。

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的測(cè)試，嘯叫聲的存在時(shí)排氣管的振動(dòng)值與嘯叫聲停止后排氣管的振動(dòng)值進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2、3，由表可以得出，發(fā)生嘯叫聲時(shí)，管道內(nèi)部振動(dòng)“加速度”、“速度”數(shù)值較大，管道“振幅”基本平穩(wěn)，在合格范圍內(nèi)，且經(jīng)過(guò)計(jì)算負(fù)荷基準(zhǔn)仍在合格范圍內(nèi)。因此目前該系統(tǒng)除噪音較大之外，并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)管道產(chǎn)生安全、泄漏等問(wèn)題。

二、嘯叫聲產(chǎn)生的原因

制冷活塞式壓縮機(jī)吸排氣為間歇性，氣流的壓力與速度呈周期性變化，且氣流脈動(dòng)大，在排氣管的彎頭、異徑管、閥件、直管段等部位會(huì)產(chǎn)生較大的激振力，當(dāng)激發(fā)頻率與氣體固有頻率相等時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的脈動(dòng)，引起管道產(chǎn)生強(qiáng)烈的嘯叫聲。

當(dāng)一臺(tái)運(yùn)行時(shí)，活塞壓縮機(jī)的排氣雖為一段一段的，但是并沒(méi)有產(chǎn)生碰撞沖突，固有頻率不等于激發(fā)頻率，因此并沒(méi)有產(chǎn)生強(qiáng)烈的嘯叫聲。當(dāng)吸氣壓力上升時(shí)，活塞壓縮機(jī)的排氣固有頻率也不等于激發(fā)頻率，同樣不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的嘯叫聲。當(dāng)在12bar的冷凝壓力下，吸入壓力在0.5bar以下時(shí)，此工況下與管道直徑和管道的長(zhǎng)度等共同影響下，固有頻率開(kāi)始接近激發(fā)頻率，因此開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)烈的嘯叫聲。如果將冷凝壓力上升，不同工況下氣體的固有頻率將發(fā)生變化，與激發(fā)頻率會(huì)有偏差，會(huì)減小或降低嘯叫聲。

三、如何減小排氣嘯叫聲

活塞式壓縮機(jī)排氣的這種共振是因?yàn)榛钊麎嚎s機(jī)吸排氣非連續(xù)引起的，此嘯叫聲無(wú)法完全避免和消除，只能盡量避開(kāi)排氣氣體固有頻率與激發(fā)頻率的偏差從而減小排氣管的嘯叫聲。目前常用的方法有以下幾種：

（一）在排氣集管增加消音器

在排氣集管上增加消音器來(lái)減小此部分氣流聲，消音器的容積計(jì)算：根據(jù)《API–618–2007石油化工和天然氣工業(yè)用往復(fù)式壓縮機(jī)》7.9.3.2計(jì)算最小排氣緩沖容積：

排氣管消音器的容積為31.5L。

目前在排氣管增加消音器的應(yīng)用不多，最主要的還是控制系統(tǒng)的冷凝壓力作為主要手段。

（二）增加排氣管段的支架

曾在一個(gè)項(xiàng)目中，壓縮機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中也出現(xiàn)了異常的噪音，經(jīng)過(guò)排查，壓縮機(jī)后面的排氣管固定支架在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)了松動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)壓縮機(jī)所有固定架進(jìn)行擰緊后，此噪音消失。

（三）控制冷凝壓力

冷凝壓力偏低，壓縮機(jī)排氣速度較快，在負(fù)荷較低時(shí)，每次吸入的氣體快速地排出，使吸排氣之間的氣流脈動(dòng)更快，在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)關(guān)小進(jìn)出水管的蝶閥，將冷凝壓力提高至14bar，此時(shí)壓縮機(jī)運(yùn)行的噪音值就沒(méi)有異常了。因此調(diào)整冷凝壓力，改變系統(tǒng)中氣體固有的頻率使之與共有激發(fā)頻率相差越大，就能減小運(yùn)行噪音。

控制系統(tǒng)冷凝壓力的方式主要有：

1、在排氣管道上增加排氣壓力調(diào)節(jié)閥。排氣壓力調(diào)節(jié)閥可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)排氣壓力，在北方地區(qū)應(yīng)用尤其重要，因?yàn)楸狈降貐^(qū)溫度較低，即使室外的冷凝器風(fēng)扇、水泵均不運(yùn)轉(zhuǎn)了，但是冷凝壓力也是偏低的。

2、對(duì)于水冷冷凝器，在水側(cè)回路中，進(jìn)出水管上增設(shè)一個(gè)電動(dòng)三通閥，通過(guò)冷凝壓力的信號(hào)才驅(qū)動(dòng)此三通閥的開(kāi)啟，從面控制排氣壓力。

3、對(duì)于蒸發(fā)式冷凝器、風(fēng)冷冷凝器，通過(guò)控制水泵、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)以達(dá)到控制冷凝壓力的辦法。

（四）在壓縮機(jī)的排氣閥中增加一個(gè)消音孔板

通過(guò)在壓縮機(jī)排氣閥中增加一個(gè)節(jié)流用的消音孔板，有效地減小氣流脈動(dòng)，減小管路的振動(dòng)。

消音孔板帶有一定的節(jié)流作用，在管道中使用需經(jīng)過(guò)十分注意，常用在低功率的壓縮機(jī)的排氣閥片中，我公司一般在7.5HP以下的壓縮機(jī)排氣閥出口安裝消音孔板。消音效果顯著。

（五）在安裝過(guò)程中，注意調(diào)整壓縮機(jī)組安裝的水平度

安裝基礎(chǔ)一般為混凝土墩結(jié)構(gòu)，在澆注和抹平過(guò)程中很難達(dá)到一個(gè)機(jī)組安裝所要求的水平度，因此在制冷壓縮機(jī)組安裝的過(guò)程中，就需要對(duì)設(shè)備的基礎(chǔ)進(jìn)行找平，可通過(guò)設(shè)置小尺寸的鋼板多塊疊加的方式進(jìn)行找平設(shè)備安裝的水平度。

（六）設(shè)備安裝與混凝土基礎(chǔ)需設(shè)置減振塊

減振塊在設(shè)備安裝運(yùn)行中起到的作用：可以消除共振傳導(dǎo)，避免設(shè)備的振動(dòng)對(duì)基座或其他設(shè)備造成影響，同時(shí)避免其他設(shè)備的振動(dòng)對(duì)設(shè)備的損害。一般對(duì)于制冷壓縮機(jī)組安裝固定所采用的減振塊一般為橡膠減震墊、橡膠減振器、彈簧減振器。

四、結(jié)論

制冷活塞壓縮機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，由于自身結(jié)構(gòu)的特性，壓縮機(jī)的吸氣排存在一定的間隙性，因此在運(yùn)行過(guò)程中，如果氣體的固有頻率與共振的激發(fā)頻率相近或相等時(shí)，系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)異常噪音、共振引起管裂等多種問(wèn)題。通過(guò)對(duì)制冷系統(tǒng)中曾出現(xiàn)管道嘯叫聲的原因進(jìn)行分析。在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)關(guān)小冷卻水系統(tǒng)中的進(jìn)出水蝶閥以提高制冷系統(tǒng)中的高壓壓力、調(diào)整壓縮機(jī)組安裝的水平度、增加設(shè)備安裝的減振塊以達(dá)到調(diào)整排氣的固有頻率;通過(guò)一系列的改造措施，有效地減小了管道嘯叫聲的發(fā)生，消除共振，提高制冷系統(tǒng)的安全。

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