【摘　要】大型往复式天然气压缩机是指通过气缸内活塞或隔膜的往复运动使缸体容积周期变化并实现气体的增压和输送的一种压缩机。压缩机是一种依靠压缩气体为系统提供动力的机械，它的用途非常广泛，且品种繁多，在石油、化工等工业中已成为必不可少的关键设备。大型往复式天然气压缩机是油田伴生气处理装置使用最多的增压设备。往复式天然气压缩机拥有自己的工作原理以及各项优越的性能，同时我们对它的振动模式进行分析，还掌握了减振措施的应用。
 
【关键词】天然气压缩机；振动分析；减振措施
 
往复式天然气压缩机的主要作用是提高静压。利用曲轴带动连杆，连杆带动活塞的原理工作。活塞做上下运动，活塞运动使气缸内的容积发生变化。往复式天然气压缩机的运动部件很多，有进气阀、排气阀、活塞、活塞环、连杆、曲轴、轴瓦等。在工作中，往复式天然气压缩机热效率高，单位耗电量少，加工方便，对材料要求较低，造价低廉，装置系统比较简单。且设计生产早，制造技术成熟，应用范围非常广泛。但也存在运动部件多，结构复杂，转速易受限制等因素的制约。
 
一、工作原理 

要分析大型往复式天然气压缩机块状基础的振动分析，就得弄清楚最基本的工作原理。往复式压缩机有气缸、活塞和气阀，压缩气体的工作过程可分为四个过程：膨胀、吸入、压缩和排气四个过程。往复式天然气压缩机主要零部件包括曲轴、连杆、十字头、气缸、气阀及填料密封等。往复式天然气压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成实现气体压缩的工作腔，活塞在气缸内往复运动，使气体在气缸内完成进气、压缩、排气等过程。由进、排气阀控制气体进入与排出气缸，气体在被压缩过程中压力升高，因而实现对气体增压的目的。若要调节往复式天然气压缩机，可通过四种方法来调节排气量。一是控制吸入压力，从而增大或减小压缩机的排气量。二是调节排气管路放空阀。三是利用气缸可调余隙进行调节，这是使达到增大或减少气缸排气量的目的。第四是可采取改变气虹工作方式等。以及压缩机的冷冻系统都是不可或缺的因素。
 
二、振动原因分析 

对一台具体的压缩机而言，振动系统包括压缩机本身、驱动机、管线、基础等。本文重点分析管线振动分析。天然气压缩机主要工艺管线有循环水系统管线、润滑油系统管线和天然气压缩管线。由于压缩机水、油压力一般低于天然气管线，同时经过大量现场的实践证明，压缩机二级排气管线是所有管线中振动最为明显的，所以以二级排气管线为分析对象为整管套路进行分析。
 
1.气流脉动。管道内天然气的压力、速度、密度等参数随时间呈周期性变化的现象称气流脉动或称为管流脉动。往复压缩机由于吸、排量的间歇性和周期性使管道流体的压力、速度、密度等参数发生变化，这种变化既表现在随位置的变化也表现在随时间的变化上。脉动气流在管道运输过程中遇到弯管、三通、阀门、法兰、盲板、异径管等管道元件时会产生随时间变化的激振力，这些激振力作用于管道和附属设备产生振动。因此往复式压缩机管道在允许范围内存在某种程度的振动是正常现象，但应该避免发生剧烈的振动，并采取有效措施降低压力不均匀度许用值，否则很可能导致管道破坏。
 
2.共振。管路系统内所容纳的气体称为气柱。气柱本身就像振动系统中的弹簧一样，气柱可以压缩膨胀，并有一定的质量。因此，气柱本身就是一个振动系统，在一定激发力作用下发生振动。压缩机活塞运动时周期性地向管路吸气、排气对管路中的气体产生激振力，引起气柱振动。
 
3.由压缩机本身的振动引起管线振动。由于动平衡性能差，安装不对中，垂直度差以及基础、底座设计不当所引起的振动，也可使连接管线发生振动。若运行时间过长，运行期间会由于地基下沉、支撑断裂、管卡松动等原因，管线位置和固定状态均与设计要求发生了较大变化，因此，由压缩机本身的振动引起管线振动，这是很重要的一个因素，后期采取的消除振动措施也证明了这一点。
 
4.声学振动。如果管线内流体的流动特性发生变化，会引起管内流体会产生一定频率的振荡，管线就会产生轻微的横向振动。这种振动也符合谐波形式，它会使管线产生一定的横向位移。该从设计运行至今，管线布局主要运行参数未发生重大变化，因此声学振动对管线振动影响也在此仅作为参考因素。
 
三、减振措施的实施 

1.降低压力不均匀度，降低气流脉动影响。要降低压力不均匀度，通常对管线增加孔板来实现。但经过对现场管线布局和厂房布局勘察后，发现不宜增加孔板。
 
2.增加管线支承，消除本身振动要消除压缩本身和管线本身振动，除加强管线原有支承、地栓螺栓紧固，加新的管线也是一个有效途径。
 
3.管线减振。工作人员在对管线的布局进行仔细的观察之后，要在天然气压缩机缓冲器的出口位置合理的设置平板闸阀，有效地控制出口气流，同时，要严格的控制机组进气的压力。其次，增加管线的支撑能力，减少自身带来的振动。并且，固定管道设置的位置一定要处于自由的状态，不能够增加负荷，防止与管道摩擦。
 
4.基础隔振与减震设计。首先进行基础隔振设计，如果天然气压缩机本身的振动比较大，并且周围环境对于天然气压缩机的振动控制要求非常高的情况下，就能够对基础进行隔振的设计。通过隔振弹簧的设置，能够有效的降低天然气压缩机振动对地基上的影响。其次进行基础减震设计，以此来降低天然气压缩机本身的振动。
 
5.注重施工安装。在机组施工过程中，基础松动、地脚螺栓没有装配到位，机组本体的机械振动，必然会引起附属管道系统的振动。所以这就要求把对基础的检查项列入机组的日常检查项。
 
四、结语
 
总而言之，往复式天然气压缩机管线振动是由多种原因造成的，除了设计、安装外，在现场使用过程中只有通过对管线振动的主要原因进行分析和理论计算，才能找到振动主要原因，并且采取相应的措施，才能有效降低压缩机管线振动，取得更好的安全效益。而且应该认真分析管线振动原因，并采取有效措施尽可能消除管线振动对天然气处理装置安全运行有重要作用。
 
参考文献：
 
[1]韩丽艳.《超高压往复压缩机管线振动的分析》压缩机技术[J]，2008，（3），18-20.

[2]刘允刚.《往复压缩机管线振动原因识别方法综述》压缩机技术[J]，2010，（3），7-11.