往復(fù)式壓縮機(jī)震動(dòng)的危害與緩解措施

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1、往復(fù)式壓縮機(jī)震動(dòng)的危害與緩解措施 往復(fù)式壓縮機(jī)震動(dòng)的危害與緩解措施 摘 要：往復(fù)式壓縮機(jī)是一種使用較廣的壓縮設(shè)備 ，其振動(dòng)分析以及應(yīng)對(duì)措施的研究對(duì)于其使用有著重要的意義。本文在闡述往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上 ，詳細(xì)的分析了壓縮機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因 ，并且探討了振動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施。 關(guān)鍵詞：往復(fù)式；壓縮機(jī) ；振動(dòng) 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步 ，壓縮機(jī)的使用在很大程度上改善了人們的生活水平、工作水平以及實(shí)驗(yàn)環(huán)境。這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在給生活帶來好的影響的同時(shí)也帶來了一定負(fù)面的影響，比如噪聲污染。壓縮機(jī)作為一種先進(jìn)設(shè)備 ，大量應(yīng)用于工藝氣

2、體壓縮機(jī)中，在工作過程中難免會(huì)產(chǎn)生噪聲方面的污染 ，給我們的生活、工作以及學(xué)習(xí)帶來影響。因此 ，研究壓縮機(jī)振動(dòng)原因以及應(yīng)對(duì)措施顯得尤為重要。 1 往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理 一般來講 ，往復(fù)式壓縮機(jī)通常是由單個(gè)部分所組成的 ，工作腔、曲柄連桿以及輔助系統(tǒng)。 曲柄連桿是壓縮機(jī)主要的傳動(dòng)部分 ，也是其動(dòng)力的主要提供部件，能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)級(jí)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直接的轉(zhuǎn)換為往復(fù)式的運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)活塞在氣缸里做往復(fù)式運(yùn)動(dòng) ，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的往復(fù)式壓縮機(jī)的排氣和吸氣的過程。 往復(fù)式壓縮機(jī)其工作基本可以分為四個(gè)部分 ：首先是膨脹階段。在活塞的運(yùn)動(dòng)造成工作室里面的容積增加的時(shí)候殘留在其內(nèi)部的高壓的氣體就會(huì)發(fā)生膨

3、脹 ，此時(shí)氣閥不會(huì)打開 ，只有當(dāng)壓力小于吸入管路的壓力時(shí)氣閥才會(huì)打開 ；其次是吸氣階段。吸入口的氣閥在壓差的作用下打開 ，活塞運(yùn)行 ，工作室容積變大 ，氣體不斷吸入。當(dāng)壓差消失后進(jìn)氣閥關(guān)閉 ；第三是壓縮階段?；钊姆聪蜻\(yùn)行 ，工作室的容積減小 ，當(dāng)工作室壓力增加時(shí)排氣口閥門仍然關(guān)閉 ，氣體被壓縮 ；第四階段排氣階段。當(dāng)工作室的壓力大于排氣管壓力時(shí) ，就會(huì)克服氣閥壓力排出氣體。 2 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生原因及危害 2.1 往復(fù)式壓縮機(jī)產(chǎn)生震動(dòng)的原因 1）壓縮機(jī)動(dòng)平衡性能導(dǎo)致的振動(dòng)。往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中 ，曲柄和活塞組建的連接部件是在做加速或減速運(yùn)動(dòng) ，所以在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生

4、往復(fù)的慣性力以及旋轉(zhuǎn)的慣性力?；钊麎嚎s氣體 ，此時(shí)缸蓋和活塞都會(huì)受到體力的作用。同時(shí) ，還存在滑道與軸承、運(yùn)動(dòng)部件與氣缸等摩擦阻力。其中氣體力和摩擦力是可以在機(jī)器的背部平衡 ，屬于內(nèi)部力。而旋轉(zhuǎn)和往復(fù)慣性力在機(jī)器使用和安裝中沒有消除不平衡力 ，就會(huì)在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中承受周期性的載荷 ，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)振動(dòng) ，最終損壞相關(guān)部件和組建 ，給使用帶來影響 ；2）壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動(dòng)。由于往復(fù)式壓縮機(jī)在其運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候 ，其內(nèi)部的組件之間會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦、撞擊 ，這些都很容易引起壓縮機(jī)的振動(dòng)。同時(shí) ，由于壓縮機(jī)在安裝過程中 ，難免會(huì)出現(xiàn)安裝場(chǎng)所的地面不夠平整、壓縮機(jī)固定不夠牢固以及機(jī)組本身的平衡性能不好、安

5、裝沒有很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)稱以及支撐設(shè)計(jì)不對(duì)等情況 ，這些問題最終都會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象 ；3）壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)氣體沖擊管路產(chǎn)生振動(dòng)。壓縮機(jī)在實(shí)現(xiàn)其壓縮功能時(shí) ，工藝氣體進(jìn)入機(jī)體以及排除機(jī)體具有往復(fù)性質(zhì)的特征 ，在一個(gè)沖程完全結(jié)束后工藝氣體進(jìn)出管道在壓縮機(jī)活塞上下運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下 ，工藝氣體的進(jìn)入以及排除都是在外力下來完成的 ，所以就會(huì)對(duì)其管壁以及彎曲的地方產(chǎn)生一定的沖擊。這些沖擊 ，在壓縮機(jī)連續(xù)工作時(shí)就變成了連續(xù)的沖擊，持續(xù)的作用于管壁、閥門以及彎曲的管道時(shí) ，就會(huì)引起其管路的振動(dòng) ；4）壓縮機(jī)運(yùn)行引起管路的共振。在工程上 ，0.8-1.2f 的頻率是產(chǎn)生共振現(xiàn)象的共振區(qū)域。眾所周知 ，共振具有

6、一定的破壞性 ，往復(fù)式的壓縮機(jī)在其運(yùn)行的過程中 ，管路內(nèi)的氣體具備一定的頻率 ，同時(shí)管路本身也有一定的頻率。當(dāng)二者的頻率共存于一定的共振區(qū)域時(shí)，就會(huì)引發(fā)共振現(xiàn)象，而長時(shí)間的共振就會(huì)對(duì)管路產(chǎn)生很大的應(yīng)力，引發(fā)管路的變形，產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，從而造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障。 2.2 往復(fù)式壓縮機(jī)共振的危害 壓縮機(jī)由于其管路的振動(dòng)劇烈 ，使得管里發(fā)生破裂 ，并且破壞氣閥 ，從而極大的減少了往復(fù)式壓縮機(jī)以及相關(guān)零部件的使用壽命和使用安全。當(dāng)振動(dòng)噪聲達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后 ，就會(huì)形成噪聲污染 ，同時(shí)也會(huì)引起機(jī)器設(shè)備使用壽命的降低 ，可以說給人們的生活帶來很多危害。 3 往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)改善措施

7、 3.1 平衡振動(dòng)應(yīng)對(duì)措施 針對(duì)由于不平衡而導(dǎo)致的慣性力和慣性力所產(chǎn)生的力矩所引起的振動(dòng) ，最為有效的消除方式便是要盡量的平衡機(jī)器內(nèi)部的慣性力以及慣性力矩 ，這便是我們常講的最佳動(dòng)平衡設(shè)計(jì)。通常來講 ，慣性力和慣性力矩都是自由力 ，只有變化周期一致并且運(yùn)動(dòng)方向反向時(shí) ，利用慣性力或是慣性力矩來平衡其中的一個(gè)。常用的實(shí)際措施可以采用在曲柄的對(duì)面安裝一個(gè)平衡質(zhì)量從而產(chǎn)生一個(gè)和慣性力等大小但是反向的離心慣性力 ，將旋轉(zhuǎn)慣性力平衡掉。但對(duì)于多列結(jié)構(gòu)來講 ，就可以采用布置一些合理的曲柄錯(cuò)角、配置適宜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件質(zhì)量等這些措施，使得慣性力或者慣性力矩能夠達(dá)到完全或者部分的平衡 ，從而有效的減少

8、壓縮機(jī)的振動(dòng)。 3.2 管路振動(dòng)應(yīng)對(duì)措施 要進(jìn)行管路的機(jī)械其固有頻率的計(jì)算 ，從而使得固有的頻率和活塞的頻率錯(cuò)開 ，也要與氣柱的固有頻率錯(cuò)開。同時(shí) ，要在滿足管路柔性分析的要求下 ，應(yīng)該盡可能的減少管路中的轉(zhuǎn)彎 ，減少彎頭在共振中產(chǎn)生的頻率。另外 ，還應(yīng)該要在支架處采用防振的管架 ，支架之間應(yīng)該滿足最小要求距離 ，管路的鋪設(shè)也要盡量的沿地面鋪設(shè)。為了防止機(jī)組運(yùn)行不平衡而引發(fā)的震動(dòng) ，應(yīng)該在進(jìn)出口緩沖罐上放置牢固的支撐架。 3.3 共振的應(yīng)對(duì)措施 對(duì)于壓縮機(jī)的共振現(xiàn)象 ，應(yīng)該要適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)對(duì)于閥門的布控支撐 ，加強(qiáng)壓縮機(jī)管道的支撐。此外 ，為了要嚴(yán)格的控制共振現(xiàn)象

9、，要求避開氣柱固有的一階、二階或更高階次的共振 ，就可以處于脈動(dòng)控制的范圍內(nèi) ，從而防止共振的發(fā)生。 3.4 氣流振動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施 緩解壓縮機(jī)氣流振動(dòng)可以通過調(diào)整工藝氣固有頻率來實(shí)現(xiàn)。一般在出口段需要設(shè)置緩沖罐 ，這是比較簡(jiǎn)單但又很有效的緩沖壓縮機(jī)氣流振動(dòng)的措施。氣流經(jīng)過緩沖罐后其壓力就會(huì)明顯降低 ，從而實(shí)現(xiàn)減振效果。 3.5 壓縮機(jī)自身振動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施 對(duì)于壓縮機(jī)自身的振動(dòng)，需要在安裝時(shí)加以控制。安裝時(shí)，應(yīng)該要將其放置地面進(jìn)行找平處理 ，將壓縮機(jī)或裝有壓縮機(jī)相關(guān)設(shè)備的中心線和重心線相互重合 ，并且要在固定的地方加裝緊固螺絲。而且 ，還應(yīng)該在振動(dòng)發(fā)生較為頻繁的部件上

10、加上防震片 ，從而有效的減輕壓縮機(jī)自身的震動(dòng)現(xiàn)象 ，并且要在需要潤滑的部件上涂抹潤滑油 ，減輕由于摩擦而引發(fā)的震動(dòng)。 3.6 設(shè)計(jì)合適的飛輪 往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)決定了壓縮機(jī)需要的阻力矩和驅(qū)動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力矩存在不平衡，致使曲軸轉(zhuǎn)速不均勻。為了使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)趨向均勻、平穩(wěn)，可在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)軸上增設(shè)具有較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪。當(dāng)阻力矩小于驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，存在盈功，飛輪和轉(zhuǎn)子一起加速運(yùn)轉(zhuǎn)，盈功轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能，儲(chǔ)存在飛輪內(nèi)以阻止轉(zhuǎn)子做更大加速；當(dāng)阻力矩大于驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，存在虧功，虧功使飛輪減速，飛輪釋放出儲(chǔ)存在飛輪內(nèi)的動(dòng)能以彌補(bǔ)驅(qū)動(dòng)功的不足，從而避免轉(zhuǎn)子更大的降速。所以飛輪就是通過儲(chǔ)放能量來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)在一轉(zhuǎn)中的角速度，使轉(zhuǎn)速均勻化。 4. 結(jié)束語 振動(dòng)大、噪聲高是往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程常遇到的問題，必須采取有效的措施予以解決，以提高壓縮機(jī)的性能和使用壽命，使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 參考文獻(xiàn) 【1】中國環(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).我國噪聲與振動(dòng)控制行業(yè)2009年發(fā)展綜述[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)， 2010，11. 【2】楊保江.往復(fù)式壓縮機(jī)組的振動(dòng)機(jī)理及其控制[J].化工設(shè)備與管道，2012，8.