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压缩机的扭振计算
前言:随着改革、开放和经济发展,目前国内石油化工行业正以前所未有
的发展势态向规模化、大型化和集成化方向发展,所用往复式气体压缩机也越
来越大型化,从发展国民经济出发减少产品的进口化程度尽可能采用国产化设
备,由此引出对大型活塞压缩机机组的运行可靠性、经济性探讨也越来越引起
专家的重视。本人就自己在实际工作中所遇到及解决的实际问题做归纳总结,
提出对国产压缩机做扭振计算的必要性。
一.压缩机总体设计应符合以下基本原则:
1.满足用户提出的排气量、排气压力、及有关使用条件的要求。
2.足够长的使用寿命,足够高的使用可靠性。
3.有较高的运转经济性。
4.有良好的动力平衡性。
5.维修检修方便。
6.尽可能采用新技术、新结构和新材料。
7.制造工艺性良好。
8.及其尺寸小重量轻。
以上1,3,5,6,7,8点国内压缩机厂家经过几十年的奋斗已经做得很
好,但在实际运行中所反映出的问题大多集中在2和4点上,由动力平衡性差
引起产品使用不可靠及管路的振动会使机组零部件损坏、造成故障停车、影响
生产效益同时也降低机组使用寿命。
二.从压缩机动力计算引出扭振计算
如何解决动力平衡性差的问题在于正确的动力计算。我们知道“动力计算的
目的在于计算压缩机中的作用力,确定压缩机所需要的飞轮矩及各种型式压缩
机惯性力、惯性力矩的平衡情况,并根据平衡情况初步设计压缩机所需要的基
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础”。(摘自“活塞式压缩机设计”)上面的论述未提及压缩机轴系同电机或
汽轮机轴系连接以后的整体扭振情况,所以很多运行现场尽管设计计算出的动力
平衡性很好但整个机组运行情况并不乐观,原因就是国内机组没有做扭振计算。
三.扭振计算
我们知道压缩机运行的好坏不单单在压缩机本身还和驱动系统有关,扭振
计算就是解决轴系间的影响问题,它把压缩机和驱动机作为一个整体来考虑反
过来考核压缩机的可靠性。从附件一的扭振报告可以看出扭振计算分如下几部
分;
1.电流脉动计算。
2.扭振分析。
3.基础力的计算。
4.轴应力的校核计算。
四.提出扭振计算的依据
目前很多用户提出压缩机设计须按API618要求做,我们压缩机厂家也承诺
按API618设计,但没有一家能做到完全按API618设计,当然从某种角度来看允
许有偏离,但这个偏离不能影响产品性能。
1.API618第3.1.2.6规定:同步电机--压缩机机组的旋转部件惯量,应足以
把电机的电流变化限制在所规定的负荷条件下而不超过满负荷电流的66%,对感
应电机压缩机组,使其电动机电流变化,不应超过全负荷电流的40%。扭振计
算的第一点”电流脉动计算”正是为了满足这一要求而做的计算。它依据基础力
的计算,在基础力满足设备要求的情况下,算出电机--压缩机机组的旋转部件惯
量对应的电流脉动值,同步电机低于60%,异步电机低于40%。
如果不能满足则须调整飞轮GD2或电机刚度等。
2.API618第2.5.2规定:除了皮带机传动机组以外,买方应对全套传动装置
进行扭转分析,驱动机--压缩机回转系统(包括连轴器和一切传动机构)的固有扭
转频率,应避免处在任何运转轴转速的10%以内,和包括10倍以内的其他
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倍数运转轴转速的5%之内,对于电机驱动的压缩机。其固有频率应按同样的范围,
避开地第一和第二倍数的电源频率。扭振计算的第一点”扭振分析”正是为了满
足这一要求而做的计算。
五.扭振计算及解决实例
我们的扭振计算来源于DRESSER-RAND的机组,当时上海压缩机厂同美国德
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