Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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脉动和机械分析:螺杆式压缩机

(包括旋转式压缩机和罗茨鼓风机)

Pulsation & Mechanical Analysis for Screw Compressors

螺杆式压缩机和罗茨鼓风机会在排放管道中产生高频脉动。北塔的脉动和机械分析,能使这些脉动和管道系统间的相互作用降到最低,从而避免振动和噪音问题。在螺杆式压缩机和罗茨鼓风机振动分析中,除了分析共振问题,还应分析其他振动和整体性问题,包括小口径管道、扭振以及撬块设计。

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1 背景

 

 

 

螺杆式压缩机(湿型和干型)、罗茨鼓风机(两叶型和三叶型),以及空压机都是容积式机器,在腔体、叶轮以及叶片通过频率的各倍频可产生脉动能量。API标准619概述了螺杆式压缩机的设计问题,并重申脉动问题的存在。API 619第五版中有这样的叙述“流体是不稳定的,在管道中以一系列的脉动流,叠加于稳定(平均)流的形式流动。”

在管道内,当这些脉动引起脉动共振、或同容器壁、其他管道的结构固有频率(MNF)发生共振时,就会发生振动问题。这些管道和容器内的高频脉动,结合管道响应,亦会产生噪音问题。

干型螺杆式压缩机,也经常被称为无油式压缩机,经常需要在吸气和排气系统加脉动静音器。如果在一个较宽频域上脉动不能被减弱,那么脉动固有频率会引起共振,并导致振动。

湿型螺杆式压缩机也叫有油螺杆式压缩机,需要在吸气系统注油,来提升密封性、效率和压缩比。系统不再需要消音器,而是用阻隔板,来将油和气流分隔开。脉动会和管壁的结构固有频率产生共振,引起剧烈的噪音和振动,包括过度的仪器和小口径管道振动。

要避免振动问题,需要进行脉动和机械分析,来评估压缩机和管道系统。这些研究尤其需要在设计阶段进行,并也可以帮助判断和解决现场发生的问题。

结合脉动分析,设计中也会经常包括管道应力分析,评估管道热膨胀和支撑设计。该分析与机械分析结合,保证管道应力分析精确计算振动载荷。

据驱动系统、变速箱和其他因素的影响,北塔也经常对螺杆压缩机进行扭振模态分析。

我们推荐通过现场振动审查,来减轻振动和噪音等级,并执行热校准(艾辛格杆法Essinger Bar Method),以符合标准的要求。

2 分析范围
2.1 湿型螺杆式压缩机(有油型)
  • 为排放系统进行计算机模拟分析,用以判断低阶模式的脉动和机械的固有频率,并保证二者不会重合。典型的解决方案,一般包括添加节流孔板,和/或重新布局、或添加管道支架
  • 计算和油分离器相关的、高阶模式的脉动(横截面波)和机械(容器壁)的固有频率;同样要避免二者重合。典型的解决方案,会包括节流孔板,或改变容器壁的厚度。
2.2 干型螺杆式压缩机(无油型)
  • 对压缩机排放口和静音器入口之间的管道,进行脉动计算机模拟分析。任何计算出的共振响应,均能通过优化管道的长度或添加整流装置来降低
  • 通过机械计算机模拟分析,判断管道系统、支架以及结构的结构固有频率,确保不会和在腔内通过频率的倍频的脉动重合
  • 静音器设计(通常指节流孔板和滤波管尺寸)
2.3 为螺杆式压缩机系统推荐的其他服务
2.4 现场支持

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