林煥明 李清亮 吳振宙 廖志文 劉志富 鄭顯玉 申輝 趙鵬輝

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，油田在開采過程中逐漸應(yīng)用了新的工藝和設(shè)備，其中天然氣壓縮機的應(yīng)用最為普遍，且發(fā)揮著非常重要的作用，然而天然氣壓縮機在工作過程中脈動氣流會發(fā)生明顯變化，而導(dǎo)致管線發(fā)生振動，從而引起設(shè)備出現(xiàn)故障，因此必須要做好相應(yīng)的天然氣壓縮機氣流脈動消減研究，才能夠有效延長生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命，通過分析管道振動的原因，對氣流壓力脈動進行相應(yīng)的計算，并提出氣流壓力脈動的消減措施，提高天然氣壓縮機的應(yīng)用有著非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：天然氣壓縮機;氣流脈動;消減

天然氣壓縮機在石油開采過程中發(fā)揮著非常重要的作用，然而天然氣壓縮機因為在工作過程中會不斷進行排氣和吸氣工作，導(dǎo)致位置和時間發(fā)生明顯變化，氣流參數(shù)也會出現(xiàn)變化，在脈動氣流從管道處輸送過程中，在相關(guān)設(shè)備元件的影響下，會形成激振力，壓縮機管線所產(chǎn)生的振動會導(dǎo)致管路以及所屬設(shè)備連接位置出現(xiàn)松動，長期下去會導(dǎo)致管道發(fā)生破壞。由于結(jié)構(gòu)和工作情況的因素，壓縮機管線始終會存在于壓力脈動，如果振動程度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，就不會影響到設(shè)備的運行，然而在實際工作過程中，為了有效防止管道破裂情況的發(fā)生，需要采取相應(yīng)的氣流脈動消減措施，才能夠有效提高天然氣壓縮機的正常工作。

1管道振動的原因

天然氣在生產(chǎn)過程中所需要的相關(guān)管線和設(shè)備較多，管道支架以及兩者之間的連接裝置設(shè)備形成了復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，影響機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)發(fā)生振動的原因有很多種因素。首先是因為壓縮機運動機構(gòu)存在基礎(chǔ)設(shè)計不合理，或者是由于動力缺乏平衡性，從而導(dǎo)致壓縮機組發(fā)生振動現(xiàn)象，并且使管道也會出現(xiàn)振動。其次主要是由于管道內(nèi)氣流脈動現(xiàn)象而導(dǎo)致的管道振動。最后管道結(jié)構(gòu)與管道內(nèi)部氣流所組成的系統(tǒng)而引起的固定振動頻率。如果壓縮機的繼發(fā)頻率與結(jié)構(gòu)的固有頻率會形成共振情況，會導(dǎo)致管道出現(xiàn)較大程度的應(yīng)力以及位移，也是造成管道疲勞破壞的主要因素，因此在運行過程中必須要加強對管道振動的重視。使管道發(fā)生振動的原因有很多種，其中氣流脈動是主要的影響因素，管道在輸氣工作過程中需要依靠壓縮機或者是壓縮泵機組來提供動力，由于壓縮機的加壓方式具有明顯的間歇性，因此會導(dǎo)致管道內(nèi)的壓力平均值出現(xiàn)上下浮動的情況，這就是造成壓力脈動的主要原因。

2氣流脈動的理論以及消減措施

要想有效減少天然氣壓縮機氣流脈動的消減，就必須要抓住關(guān)鍵程序，做好相應(yīng)的管線設(shè)計控制和管理配套管線，在設(shè)計過程中不僅要符合工藝要求，還需要進行系統(tǒng)計算管線配置，從而完成管線的優(yōu)化，選擇在優(yōu)化過程中要包括管長、管徑、支撐長度以及相應(yīng)的管線支架位置。另外要充分計算氣流脈動的工作時間，掌握氣流脈動在管道運行過程中的相關(guān)規(guī)律，并且保證氣流脈動處于標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)。

2.1做好配套管線的設(shè)計工作

天然氣壓縮機的振動與配套管線的設(shè)計有著非常重要的關(guān)系，因此對于天然氣的運行結(jié)構(gòu)在工作過程中要做到設(shè)計到位，充分保證其動力平衡，使配套管線能夠滿足相應(yīng)的工藝需求，做好管道配置的系統(tǒng)計算性工作確定合理的管道長度、管道內(nèi)徑以及壓縮機的容積和支撐位置，使管道配置能夠達到最優(yōu)化，做好氣流脈動的響應(yīng)計算，掌握氣流脈動在管道內(nèi)的分布情況，使氣流脈動能夠控制在合理范圍內(nèi)。

2.2緩沖器減振

天然氣壓縮機在運行過程中，緩沖器能夠有效控制壓力脈動，在實際運行過程中對緩沖器的容積進行合理利用，能夠充分發(fā)揮吸氣、排氣緩沖器的相關(guān)作用。合理利用進氣緩沖器對氣缸上游所產(chǎn)生的設(shè)壓力波能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制，控制其進入管道內(nèi)的有效氣量;應(yīng)用排氣緩沖器不僅能夠有效避免反射波進入氣缸，還能夠有效防止壓力波向排氣管道內(nèi)進入。緩沖器的肖振效果與緩沖器有著非常直接的關(guān)系緩沖器容積以及緩沖器與氣缸的距離都是決定緩沖器實現(xiàn)消振效果的重要因素。要想提高天然氣壓縮機氣流脈動的消振效果，就必須將緩沖器安裝于氣流脈動的發(fā)源位置，也就是將緩沖器安放在壓縮機氣缸的位置，如果緩沖器的安放位置較遠，很難發(fā)揮出理想的緩沖效果，因此緩沖期應(yīng)當(dāng)緊靠氣缸位置進行安裝。

2.3孔板減振

天然氣壓縮機組在運行過程中適當(dāng)增加空板數(shù)量可以有效達到減振效果，如果壓縮機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計不符合緩沖器和氣缸接近的需求，則不會形成良好的緩沖效果。因此需要將大小合適的孔板安裝在緩沖器的法蘭連接處，可以將管道中氣流從駐波改成行波，從而有效提高氣流壓力的均勻性，以便達到更好的緩沖效果，實現(xiàn)了減振目的。

2.4固定支架減振

要想使整個天然氣壓縮機組的設(shè)計能夠充分發(fā)揮其工藝流程設(shè)計需求，并且要具有相應(yīng)的緊湊性，需要在壓縮機組的排氣和吸氣兩個管道處設(shè)置彎頭，確保管道與固定支架能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)合理地降低管道振動效果。首先天然氣壓縮機組的管道布置必須沿著地面進行鋪設(shè)，這樣能夠為管道支撐提供便利，另外在安置過程中必須要盡可能降低彎頭的數(shù)量，從而可以實現(xiàn)降低激振力的效果。其次，在進行管道支撐設(shè)計過程中必須要確保管道支架距離相同，如果支架跨度較大就會導(dǎo)致管道發(fā)生相應(yīng)的振動頻率;管道支架要采用固定支架或者防振管卡，不能夠簡單進行支托甚至吊裝。管卡與管道之間應(yīng)當(dāng)采用石棉橡膠墊來加大管道與管卡之間的接觸面積，并且要保證管卡卡緊，另外管道支架要有獨立基礎(chǔ)，振動管道要采用地面的方式進行鋪設(shè)，只有這樣才能夠有效降低管道發(fā)生振動現(xiàn)象。

3結(jié)束語

綜上所述，天然氣壓縮機在運行過程中之所以會出現(xiàn)管道振動現(xiàn)象，其主要的原因與氣流壓力脈動有著直接關(guān)系，因此對配管在進行設(shè)計過程中需要消減氣流壓力脈動，才能夠有效提高天然氣壓縮機的正常工作效率，減少天然氣相關(guān)設(shè)備元件由于振動而造成的損壞現(xiàn)象，為提高天然氣的正常生產(chǎn)工作效率奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 張梁， 梁政， 馮小波，等. 天然氣壓縮機氣流脈動的消減研究[J]. 壓縮機技術(shù)， 2006（02）：4-6.

[2] 王訓(xùn)鋒. 天然氣壓縮機管路系統(tǒng)氣流脈動及管道振動研究[J]. 石化技術(shù)， 2019.

[3] 何明遠. 海洋石油平臺天然氣壓縮機脈動消減技術(shù)研究[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2018， 000（027）：595.