气流脉动与管道振动的分析研究在牙哈注气压缩机中的应用.pdfVIP

气流脉动与譬谨攮动分析研究在牙聍注气压薯机中的应用451 气流脉动与管道振动分析研究 在牙哈注气压缩机中的应用 宋清平 (辽宁辽河石油工程有限公司) 摘要本文以牙哈凝析气田超高压注气压缩机系统为例，详细介绍1压缩机 系统的气流脉动与管道振动分析研究过程、采取的防振减振措施、使用效果及体会。 经振动分析后采取7减振措施的机组I艺管道投产没有出现任何振动问题，完全满 足j机组和系统的安全要求。 牙哈凝析气田采用超高压压缩机向地下注入天然气，以保持地层压力，提高凝析油采收 率。所采用的注气压缩机组为美国Cooper 往复式天然气发动机一压缩机，入口压力为7．0MPa，出口压力为52．0MPa，单台排量为54× kW 956 104m3／d．三级压缩，共6台，无备用，操作转速为700～850r／rain，发动机额定功率为1 650 (2 HP)。机组单台排量之大、出口压力之高和6台并联运行的操作，国内外仅此一例。因 此，注气压缩机的高效、安全平稳运转是整个凝析气田开发成败的关键。为了保证注气压缩机 系统安全、高效、乎稳运转，对机组进行气流脉动和机械振动分析研究是非常重要的。 一、气流脉动及危害 由于往复式压缩机吸排流体呈间歇性和周期性。使得气流的压力和速度呈周期性变化，这 种现象，称为气流脉动。 气流脉动造成许多危害，显著影响压缩机组运行的可靠性和经济性，引起额外的功率消 耗、控制仪表失灵、管道振动等。管道振动对安全生产造成很大的威胁，强烈的管道振动会导致 设备及连接附件的疲劳破坏和产生噪声，会使管路附件。特别是管道的连接部位和管道附件的 连接部位发生松动和破裂，造成泄漏甚至发生火灾爆炸。近几年，油田往复式机泵现场已发生 了多起因管道振动严重，导致停产、焊口破裂、天然气泄漏、发生火灾爆炸、烧毁数台压缩机等 严重威胁安全生产的事故。因此，事先对往复式机泵系统进行气流脉动与管道机械振动分析并 采取相应措施的工作已愈来愈受到重视。 二、振源分析 压缩机装置振动大多数是由气泷脉动引起的。气漉脉动激发管道作机械振动，管道振动反 过来又会加尉机组擐动．因此，要藏缓压缩机系统的摄动。必须首先消除气流脉动。 452 宝罾油气循蘑授术叠砸研讨鲁抡文集 由气流脉动引起的管道振动，涉及两个同时存在的振动系统。一个是气柱振动系统(气柱 即管路内充满的气体)，一个是机械振动系统。气柱本身是一个具有连续质量的弹性振动系统， 该系统如果受到激发，就会振动。压缩机气缸的周期性吸排气，就是对气柱的激发。气柱振动 的结果是管遭内的压力发生脉动。机械振动系统由管路(包括管遭本身、管道附件及支架等)结 构系统构成，只要有激发力作用在这个系统上，就会产生机械振动响应。压力脉动作用在管路 的转弯处或流通截面变化处的不平衡力，是激发管道机械振动的激发力。脉动的流体沿管道输 送时，如果遇到弯头、异径管、控制阀等元件。就会产生随时间变化的激振力，受此激振力作用， 管道结构和构件就会产生一定的机械振动。管道与其内部流体构成的系统，其固有频率与机组 的激发频率接近时，就会发生共振，即管道产生较大的位移和应力，管内流体的脉动达到最大 值。压力脉动越大，管道振动的位移峰值和应力也越大。就是说，气流脉动激发管道作机械振 动，管道振动反过来又会加剧机组振动。 三、机组气流脉动和管道振动的防治 管道振动主要是气流脉动引起的，因此，控制气流脉动，使它处在允许值范围内，是消除管 道振动的根本方法。设计适宜的工艺配管，使其固有频率避开压缩机组的激发频率范围，避免 气柱共振，使振动值在允许值的范围内，是消除管道振动的保证。 1．机姐 控制机组本身的振动，从根源上消除气流脉动。引进注气压缩机组时，针对注气现场大排 量、超高压和6台压缩机并联运行的特点，机组的供货商按美国石油学会标准《用于石油、化学 和