基于caesar+ⅱ的往复压缩机管道振动分析.pdf
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1、2 0 1 5 年 第4 期管道技术5P i p e l i n e7 I e c h n i q u ea n d2 0 1 5N o 4基于C A E S A R 的往复压缩机管道振动分析周峤,吴新果 ( 新疆石油勘察设计研究院,新疆乌鲁木齐8 姗2 6 )摘要:为提高往复压缩机管道系统的安全性、稳定性,从设计阶段对往复压缩机管道系统的防振设计方法进行研究,利用基于有限元方法的管道应力分析软件c A E s A R ,对往复压缩机管道系统模型的固有频率进行了分析,提出管道系统优化设计方案。将分析方法应用于实际项目,对工程中往复压缩机管道系统进行建模和求解,解决实际工程中管道系统振动问题,同
2、时证明分析方法的合理性。关键词:C A E s A R ;往复压缩机;振动分析;管道;固有频率中图分类号:T E 9 7 4文献标识码:A文章编号:1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 5 ) 0 4 一0 0 1 3 0 2v i b r a 舫o nA n a l y s i so fl k c i p r o c a t i n gC o m p r e s s o rP i p e l i n eB a s e do nC A E S A R Z H O UQ i a o ,W UX i n g u o( 】i 【i 川i 蛐gP e t r o I e 啪I v 姻廿g a
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4、m p r e s s o rp i p i n gs y s t e mw 酗s t u d i e dd u r i n gt h ed e s i g ns t a g eu s i n gt h ep i p e l i n es t r e s sa n a l y s i ss o f t w a r eC A E S A R w h i c hw 鹊b 鹬e do n 山ef i n i t ee l e m e mm e t h o d 7 I h en a t u r 丑lf I e q u e n c yo ft h er e c i p m c a t i n gc o
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7、i b r a t i o n 锄a l y s i s ;p i p e l i n e ;n a t u r a lf r e q u e n c y0 引言为保证振动分析顺利通过,需要从设计阶段开始对往复压缩机管道的防振设计方法进行研究,使用基于有限元方法的管道应力分析软件C A E s A R 对管道设计结果进行计算与调整,以保证后期工作的顺利进行,并最终保证往复压缩机高效、稳定的运行1 。1 往复压缩机管道防振设计方法1 1防振设计的步骤对于往复压缩机管道振动的控制,主要参考A P I6 1 8 石油化工和天然气工业用往复式压缩机。由于往复压缩机管道的振动控制与压缩机自身设计、缓冲罐
8、大小等因素直接相关,所以根据A P I6 1 8的规定,往复压缩机管道的振动控制应主要由压缩机制造厂负责。管道设计人员在完成配管设计后,应将管道的布置、管道支撑的设置等设计方案提交厂家进行确认,由厂家按A P I6 1 8 中的规定的分析设计方法进行分析认可旧1 。收稿日期:2 0 1 4 1 1 一1 3收修改稿日期:2 0 1 5 0 2 2 41 2 防振设计中应注意的问题1 2 1管道布置对于往复压缩机管道,在进行管道布置时应尽量沿地面敷设。这样有利于管道支撑,一旦在机器运行时出现管道振动问题,也比较容易进一步设置支架和采取减振措施。在进行管道布置时还应尽量减少弯头的数量,以减少激振力
9、的作用。1 2 2 管道支撑形式往复压缩机管道的支撑应采用防振管卡或固定支架,不能采用简单支托,更不能采用吊架。为了增大管卡与管道之间的接触面积,使管卡能够卡紧,防振管卡应尽量采用扁钢,不宜采用圆钢,并且在管卡与管道之间应衬以石棉橡胶垫。如果采用带有管托的防振管卡,则管托应与其生根部位焊接,不能简单放置。防振支架的间距和位置应经过管系固有频率分析后确定。1 2 3 管系固有频率管系固有频率分析的目的,是通过调整管系的固有频率使其避开压缩机的激振频率,从而避免管道发生机械共振。在调整固有频率避开激振频率共振区万方数据1 4P i p e l i n eT e c h n i q u ea n d
10、E q u i p m e n tJ u l 2 0 1 5的同时,应保证管系的最低阶固有频率不低于8H z ,这是为了保证管系具有基本的刚度。如果管系基频过低,即使避开了激振频率,管系受到激振力的作用仍可能产生振动。分析中,宜将管系固有频率控制在压缩机激振频率的1 2 倍以上”。2 振动分析实例2 1 建立模型和处理边界条件某天然气外输处理站项目中有4 台往复压缩机,根据设计参数,使用应力分析软件c A E s A R 对4 台压缩机进排气管系进行模拟,管系模型如图l 所示。图1 压缩机进排气管系模型管系模型边界条件的确定主要包括压缩机进排气管线端部模拟以及管道防振管卡的模拟。为使模型更加精
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