进口微型隔膜压缩机管道系统介绍
发布时间：2018-08-29 点击次数：1464次
进口微型隔膜压缩机管道系统介绍
众多研究一致认为，除了分析管道内气流脉动之外，还需要对管系的结构固有频率及振型进行计算分析，以避免发生结构共振。针对进口微型隔膜压缩机排气管路振动问题，分别进行了气流脉动和管路结构模态分析，重点关注振动严重管路及排气缓冲罐。
气流脉动分析
进口微型隔膜压缩机管道系统为：工艺气体经过进气缓冲罐进入压缩机，在2个气缸中压缩后分2路进入同一个排气缓冲罐，后通往排气管网。为防止运行危险，缓冲罐上部与放空管道之间安装有爆破片，当缓冲罐中压力超过一定限度时，爆破片破裂，气体从放空管路排出。因排气管路振动问题明显，目前只对排气管段建立脉动分析模型，具体为从2个气缸排气口经排气管路到排气缓冲罐，然后从缓冲罐出口到排气管网上容器处。
缓冲罐顶部放空管道因在正常运行时与缓冲罐隔绝，故不在脉动分析范围内。脉动分析时，该排气管路系统被划分为23个单元，28个节点，其中节点10、16为压缩机的缸体边界条件，节点1，5，19为闭口边界条件，节点20为无反射端。
管路振动分析
与脉动分析模型相同，管路振动模态分析模型选取排气缓冲罐及与其相连管段。不同的是，为考虑缓冲罐上方放空管对排气管路系统整体刚度的影响，振动模态分析模型中包括了放空管路。对此模型进行振动模态分析，得到若干阶固有频率及其振型。
改造前管路固有频率计算结果如表2所示。由结果可知，管路低阶固有频率较低，管路整体刚度不足。究其原因，一是底部缓冲罐支撑刚度较差；二是较长的竖直缸后排气管段缺少合理支撑，这两者导致管路整体刚度较小，在管道弯头处较大激振力的激发下，就会引起大幅振动。同时，缓冲罐上部较长的放空管道，也缺乏足够的支撑，会与下部缓冲罐相互影响而导致振动加强，对应的固有频率分别为25.3 Hz、27.2 Hz和35.5 Hz。
该压缩机激发基频为6.5 Hz，则排气管路第5阶（25.3 Hz）、第7阶（27.2 Hz）固有频率与基频的4倍频（26 Hz）非常接近，容易引起结构共振；气流脉动计算所得大激振力对应的频率为32.7 Hz，与管路第9阶固有频率（35.5 Hz）接近，两者同时作用，容易激起更大幅度的振动。
3.3振动原因分析
根据上述对排气管路建模进行的气流脉动和管路振动模态分析，可以得出振动的主要原因如下：
（1）排气管路内气柱阶固有频率为12 Hz，落在气柱共振频率范围内，且对应的振型在振动大的排气管路部分。可以认为管路内低阶气柱共振是引起管路内脉动激振力过大，进而导致管路大幅振动的原因之一。
（2）管路振动模态分析结果表明，管路低阶固有频率较低，整体刚度偏小，主要因管路支撑不合理，振型在振动严重管路部分的固有频率与激发基频的倍频接近，容易引起结构共振，也是引起管路振动较大的原因。
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