天然气压缩机站场工艺管道振动分析技术探讨.pdf
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1、第 4 4卷 第 7期 2 0 1 5年 7月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a I n d u s t r y V o 1 4 4N 0 7 J u l y,2 0 1 5 天然气压缩机站场工艺管道振动分析技术探讨 冷 俊 ,吴卓谦 ,廖 凯 。 ,蒋 冲 ,赵 勇 ( 1 西南石油大学 石油与天然气工程学院,四川 成都 6 1 0 5 0 0 ; 2 西南油气田公司输气管理处,四川 成都 6 1 0 0 0 0 ; 3 西南油气 田公司蜀南气矿,四川 泸州 6 4 6 0 0 0 ; 4江西省天然气有限公司,江西 南昌 3 3 0 0
2、2 9 ; 5 兰成渝输油分公司,四川 成都 6 1 0 0 0 0) 摘 要:随着天然气工业的发展,大型压缩机组越来越广泛的应用于天然气长输管道工程。结合工程实际 应用 ,对已有的压缩机站场工艺管道振动分析方法作出改进。通过管道应力分析软件 C AE S A R I I 和科学仿真 计算软件 M a t l a b的联合使用,合理、有效的对天然气压缩机站场工艺管道振动情况进行分析。 关键词:压缩机 ;管道 ;固有频率 ;气柱 ;振动 中图分类号 :T Q 0 5 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 5) 0 7 1 6 9 0 0 3 Di s
3、 e us s i o n 0 n Ana l v s i s M e t h o ds 0 f Pi pe l i ne br a t i o n i n Na t ur a l Ga s Co mpr e s s o r S t a t i o ns LENG J u n ,WU Zh u o q i a n , 三 0 Kai , J I ANG Ch o n g , 0 Y o n g ( 1 S c h o o l o f Oi l & Na t u r a l Ga s E n g i n e e r i n g , S o u t h we s t P e t r o l e u
4、 m Un i v e r s i t y , S i c h u a n Ch e n g d u 6 1 0 0 0 0 Ch i n a ; 2 Ga s M a n a g e me n t Offi c e 。 S o u t h we s t Oi l a n d Ga s Co mp a n y , S i c h u a n C h e n g d u 6 1 0 0 0 0 , Ch i n a ; 3 S h u n a n Ga s F i e l d o f S o u t h we s t Oi l & Ga s F i e l d Co mp a n y , S i
5、 c h u a n S h u n a n 6 4 6 0 0 0 Ch i n a ; 4 J i a n g x i Na t u r a l Ga s Co , L t d , J i a n g x i Na n c h a n g 3 3 0 0 2 9 , Ch i n a ; 5 L a n Ch e n g Yu Oi 1 P r o d u c t T r a n s p o r t a t i o n S u b c o mp a n y , S i e h u a n Ch e n g d u 61 0 0 0 Ch i n a ) Ab s t r a c t : W
6、 i t h t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f n a t u r a l g a s i n d u s t r y , l a r g e - s c a l e c o mp r e s s o r s e t s h a v e b e e n wi d e l y u s e d i n l o n g d i s t a n c e n a t u r a l g a s p i p e l i n e p r o j e c t s B a s e d o n t h e p r a c t i c a l a p p l i c
7、a t i o n i n a c o mp r e s s o r s t a t i o n , t h e a n a l y s i s me t h o d o f p i p e l i n e v i b r a t i o n i n t h e c o mp r e s s o r s t a t i o n wa s i mp r o v e d b y u s i n g C AES AR I I a n d Ma t l a b , a r e a s o n a b l e an d e ffi c i e n t v i b r a t i o n a n a l
8、y s i s me t h o d o f t h e p i p e l i n e o f n a t u r a l g a s c o mp r e s s o r s t a t i o n wa s p u t f o r wa r d Ke y wo r d s : Co mp r e s s o r ; P i p e l i n e ; Re s o n a n t f r e q u e n c y ; Ai r c o l u mn ; Vi b r a t i o n 根据世界石化工业 1 0 0起特大财产毁损事件分 析表 明,由管道振动引发的事故为 1 9 ,排在第
9、二 位 ( 第一位是机械故障 )n 。 在生产实际中,强烈的管道振动, 将会使管路 附件 ,尤其是管道的连接部位 、管道与附件的连接 部位和管道与支架的连接部件等处发生磨损 、 松动; 在振动所产生的交变 应力作用下 ,导致疲劳破坏 ,从而发生管线断 裂、介质外泄,甚至引起严重的生产事故,给生产 和环境造成严重危害。对于压缩机站来说 ,压缩机 进出口管道直接与振动源相连,对其进行振动分析 是很有必要的。 以前 的研究未考虑气柱共振的影响 ,或气柱固 有频率计算结果不太理想,本文根据工程的实际应 用,提出的分析方法考虑了气柱共振影响,同时提 高了气柱固有频率计算的准确度。 1 压缩机站场工艺管道
10、振动 压缩机站场是长距离输气管道的重要组成部 分。压缩机进 出口管道直接与压缩机相连 ,易受振 动源激发,产生振动。如果激发源的振动频率与管 道的固有频率一致或接近将会产生共振,容易造成 对管道的破坏,引发事故。同时管道内填充的气体 也有 自身的固有频率 ,若激发频率接近该频率 ,该 气柱系统也会产生响应 ,引发共振 ,对管道系统造 成破坏 。因此 ,对这两个振动系统进行分析 ,找到 其共振可能发生 的频率范 围,可对压缩机站的工艺 管道设计以及运营维护阶段的事故分析提供帮助。 天然气压缩机 站场工艺 管道的振动 由两个振 动系统构成。一是机械振动系统 ,由管道 、管道附 件、容器、支架等构成
11、,受到激发后产生机械振动 响应。 二是气柱振动系统, 即充斥于管路内的气体, 它具有自己的固有频率,这个系统受到一定的激发 后也会产生振动响应。激发源的振动频率与任一系 统的固有频率接近 ,该 系统就会发生共振。 在对新疆某压缩机站场振动分析过程 中,整理 出一套合理的方法,且对以前的方法作了改进。 收稿 日期 : 2 0 1 4 -1 2 2 2 作者简介 : 冷俊 ( 1 9 8 8 一) ,男,四川成都人 ,硕士在读,研究方向:从事油气储运工程系统安全研究。E - m a i l :l j f o r e v e r l 6 3 c o m 。 第4 4卷第 7 期 冷 俊,等:天然气压
12、缩机站场工艺管道振动分析技术探讨 1 6 9 1 2 振动分析 使 用 管 道 系统 设 计 和应 力 分 析 的专 业 软件 C A E S A R I I 建立管道模型 , 根据该压缩机站场 的实 际情况,设置相应约束,在其动态分析模块中进行 管系固有频率的计算。为了准确的求出气柱各阶固 有频率 ,使用频响函数法替代宋晓辉等口 采用的转 移矩阵法进行气柱固有频率的计算。频响函数法能 有效避免转移矩阵法遗漏气柱某些 阶次固有频率的 现象p 。使用商业数学软件 M A T L A B编制程序计算 得到气柱固有频率,将管系固有频率和气柱固有频 率分别与激发频率 比较。 分析引起振动 的主要原 因
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