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新品类气体压缩机管材晃震解析和弱化

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-11-13 16:58:13 来源: 作者:用户13649    浏览次数:0    
摘要

造成空压机管路振动的原因有如下几方面因素:气流脉动这是造成空压机管路振动的重要原因之一。由于空压机的工作特点是,吸排气体间歇性和周期性,因而不可避免的要激起管道内气体呈脉动状态,致使管道内气体参数不但随位置变化,而且随时间作周期性地变化。当脉动气体遇到弯头,三通,逆止阀等管件时将产生随时间变化的激振力,受此激振力的作用,管道便产生一定的机械震动。 气柱共振管道系统内的气体称为气柱,它具有一定的质量...

造成空压机管路振动的原因有如下几方面因素:气流脉动这是造成空压机管路振动的重要原因之一。由于空压机的工作特点是,吸排气体间歇性和周期性,因而不可避免的要激起管道内气体呈脉动状态,致使管道内气体参数不但随位置变化,而且随时间作周期性地变化。当脉动气体遇到弯头,三通,逆止阀等管件时将产生随时间变化的激振力,受此激振力的作用,管道便产生一定的机械震动。

气柱共振管道系统内的气体称为气柱,它具有一定的质量、弹性,空压机工作时这些管道内的气体压缩膨胀形成了类似于弹簧的振动系统,它具有固有频率,当激发频率等于固有频率时就会发生共振。

D-100/8-c型空压机是双作用,故m取2.电机转速为500r/min,其在全负荷状态下的激振力频率为f1=mn60=250070=1667s-1半负荷状态下的激振力频率为f2=12mn60=50060=833s-1L=(0812)(2m-1)c/(4f)(1)式中L共振管长,mf激振频率,s-1c声速,m/sm1、2、3正整数当m为1时计算出的L为阶共振管长;当m为2时计算出的L为阶共振管长依次类推。对于吸气管,当进气空气温度为20%时c=RM(27316)12T27316=33145T27316=331451+t27316(2)根据以上公式计算,声速为343.6.将声速c、激振频率f、m代入(1)式可以算出全负荷、半负荷时的各阶共振管长如所示。

阶共振管长阶共振管长阶共振管长全负荷4.36.512.919.521.532.5半负荷8.61325.8394365该空压机的实际吸气管管长为L=L基+L换(其中L基为截面为A的基本管长,m;L换为换算管长,m.)如下图所示L=L基+L换=(1.5+1+1+2+1+1)+33.14/41.2=103m.

改造前吸气管管路布置图改造后吸气管管路布置图改造前排气管管路布置图改造后排气管管路布置图由可见,实际吸气管的长度恰好在空压机半负荷运行时的阶共振管长范围内。

改造后的吸气管管长L=L基+L换=(1+1+1+1+2)+212314/4=789m.由此可见改造后的吸气管管长避开了半负荷的共振管长。

D-100/8-c型空压机的级排气温度一般不超过160%.从温度巡检仪上检测到此温度一般在120%左右波动,因此对于排气管,取进气温度120%.根据(1)式计算,声速为3977m/s.将声速c,激振频率f,m代入(1)式可以算出全负荷、半负荷时的各阶共振管长如所示。

阶共振管长阶共振管长阶共振管长全负荷4.87.214.421.62436半负荷9.62628.843.24872该空压机的排气管实际长为L=L基+L换(其中L基为截面为A的基本管长,m;L换为换算管长,m.)如下图所示L=L基+L换=(1+1+2)+23141/4=557m,由上表可见排气管的实际长度恰好在空压机全负荷运行时的阶共振管长范围内。

改造后的排气管管长L=L基+L换=2+23141/4=357m由此可见改造后的排气管管长避开了全负荷时共振管长。

管路共振由管子、管件、支架所组成的管路系统,当管道里的气体压力脉动时,当遇到弯头,异径管,三通,阀门时,就会由于有周期性激振力作用而造成管道振动,管路系统根据管径,配管情况,支撑方式而具有一定的固定频率。如果激振频率等于管路固有频率时就会发生共振现象。如果管路振动很厉害将可能会导致管道疲劳破坏。其管道固有频率的计算公式如下f固=EI(Meq+M)L3(3)式中f固固有频率,Hz频率系数E管材弹性模量,MPaI固有频率管材截面矩,cm4L管长,cmMeq等效集中质量,kgM集中质量,kg由上式可以看出管道支承长度L越大,固有频率f越低;L越小,f越高。由于压缩机气流脉动激发频率较低,因此可增加支承点数,减小支承跨度,改善支承结构,增加管系刚度,提高管道的固有频率避开机械共振区。原管系的支撑刚度不够,吸气管只有在空气滤清器和弯头处有支撑。改造后除在上述处支撑外,还在整个管系作了支撑,各个支撑间距应不相同。

通过管道长度和支撑的改造使得原空压机的振动速度大幅度下降,空气滤清器处的振动速度为14mm/s.高压缸排气管处的振动下降为17mm/s.

减振控制压力不均匀度当气体处于脉动状态时,管内的压力就在平均值附近波动,压力脉动的强度用压力不均匀度来表示=(pmax-pmin)/p0100%式中pmax、pmin分别为不均匀压力的*大、*小值,p0=(pmax+pmin)/2.管道内的压力不均匀度应控制在7%或5%以下。

是判别管道设计优劣的重要依据。

在压缩机气缸附近设置缓冲罐是*简单而有效的消振措施。缓冲罐容积的确定,一般倾向于西安交通大学推荐的经验数据V缓=(2035)V缸式中V缓缓冲罐容积V缸气缸工作容积缓冲罐安装位置要尽量靠气缸,*好安装在气缸法兰处。这样,从气缸排出的脉动气流能及时得到缓冲和衰减,在后继管道中变得较平稳,减少了对弯头、异径管、阀门等元件的激振力,从而减小了管道的振动。缓冲罐与气缸法兰直接相连,还可以避开气流在该段的气柱共振与结构共振。

避免管系的气柱共振和机械共振算出压缩机的激发频率、管系的气柱固有频率及结构固有频率,并使这些频率相互偏离20%.通常必须避开、阶,并尽可能避开更高一些阶次的频率,以便使管系避开共振。

合理设计管道结构管道的布置应力求简捷,尽量减少不必要的弯头、大小头等易产生激振力的管件,尽量使支架基础与压缩机的基础保持一定距离,以避免相互干扰。在有集中荷载的部位和有激振力产生的部位,其附近应设置支架以限制其振动。

 
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