往复式压缩机或泵装置管道的振动计算

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1、技术产品版Technology&Products往复式压缩机或泵装置管道的振动计算曲文海（中国寰球工程有限责任公司，北京100029）本文主要论述往复式压缩机或泵装置管道振动的原因、危害性。结合工程中高压和超高压往复式压缩机的工程实践归纳出管道防振设计、计算及设计准则。1前言3机器振动的振动强度等级往复式压缩机和泵常用于石油、化工等装置中，由机械振动的强弱与振动速度和振幅成正比，与机器于这种压缩机或泵在运转时存在流体压力波动（脉动），的功率大小、结构类型有关；功率愈大，振动愈大；往对装置的管道系统会产生振动，特别对于大型高压和超复运动的机器比纯

2、旋转运动的机器的振动大；往复压缩高压往复式压缩机装置管道系统的振动更大，因而振动中，非平衡型比平衡型的振动大。为了判断和评定振动成为这类装置管道设计中必须考虑和解决的问题。的强弱，在工程技术上制定有机械振动强度等级标准。本文主要论述大型高压和超高压往复式压缩机或泵振动强度等级标准如表1和图1所示。装置管道振动的分析、计算、评定和减振措施。表1振动频率f高于10Hz的机械振动强度等级有效振动速度V平均振幅^S(振动ef502管道振动产生的原因和危害性振强等级/(mm/s)频率达50Hz)/mm0.11>0.071～0.112>0.315～0.5往

3、复式压缩机或泵在运转中，其汽（液）缸的吸气0.18>0.112～0.18>0.5～0.80.28>0.18～0.28>0.8～1.25（液）、排气（液）是脉动的，因为在压缩机或泵的曲轴0.45>0.28～0.45>1.25～2上处于不同相位角的各汽（液）缸，在曲轴旋转的每一0.71>0.45～0.71>2～3.151.12>0.71～1.12>3.15～5瞬间，有的缸在吸气（液），有的缸在排气（液），所以1.8>1.12～1.8>5～82.8>1.8～2.8>8～12.5在压缩机或泵的吸排气（液）侧管道内的流体呈脉动状4.5>2.8～4.5>1

4、2.5～20态流动。这种脉动的流体在管道内形成脉动气（液）压7.1>4.5～7.1>20～31.511.2>7.1～11.2>31.5～50和脉动声压力，使管道系统产生机械振动、声压振动和18>11.2～18>50～8028>18～28>80～125很大的噪声。45>28～45>125～200管道在不同的振动频率下对应地产生不同的振幅71>45～71>200～315（位移）和脉动应力幅，这种脉动的应力会对管道系统产注：1.本表引自VDI2056(VereinDeutscherIngenieure)。__2.有效振动速度V为谐波振动的极限值，V=

5、V^/√_1^2=√2S2pf，efef2生疲劳破坏。管道材料在一定的脉动应力幅下有一定的式中，^S为平均振幅，f为振动频率Hz，^V为平均振动速度。疲劳寿命，当振动达到管道材料的疲劳寿命时，管道就4振动机器的级别分类被破坏。如果管道的气流或气压脉动频率与管道自身的固有振动频率相等时，就出现共振，管道立刻会破坏。管振动机器的级别一般分为5类（引自VDI2056标准）。道内脉动气（液）流的脉动压力幅愈大，对管道的振幅(1)K类机器小型机器，驱动机功率P≤15kW。和振动应力幅也愈大，相应使管道的疲劳寿命缩短。为(2)M类机器中型机器，驱动机功率(

6、kW)15

7、速，r/min；N——往复压缩机或泵转速的谐波阶数，N=1，2，3⋯，为相对于压缩机或泵转速下的谐波阶数。根据公式(1)绘制了图2所示的往复压缩机或泵装置管道的振动频率f与振幅S的关系图（评定准则）。图1振动强度等级界限(VDI2056标准）重载大功率机器。(4)T类机器安装在大型基础上仅带旋转质量的大功率透平机，如蒸汽透平、透平压缩机。(5)D类机器安装在大型基础上不带平衡质量的往复式运动机器和传动机械，如非平衡型往复压缩机、大型对称或对置平衡型往复压缩机。5管道的振动分析、计算及评定5.1任务和目的图2允许的管道振动强度为了防止往复式压缩机

8、或泵装置管道系统产生过大注：图2为根据很好的工程实践得出的对于管道系统的振动极限。振动而破坏，在管道的设计中需要进行振动计算。振动对于重要的管道、非加