在中學物理中我們都接觸過振動和振動的原理，機械設(shè)計中經(jīng)常會用到振動，振動能給機械設(shè)備帶來好處也有一些弊端。本文是一篇電子設(shè)計工程投稿的論文范文，主要論述了基于化工機械設(shè)備的振動控制研究。

　　【摘 要】振動是指一個狀態(tài)改變的過程，即物體的往復運動。在許多情況下，振動被認為是消極因素。例如，振動會影響精密儀器設(shè)備的功能，降低加工精度和光潔度等。在化工、石油企業(yè)中往復式壓縮機被大量應用，其設(shè)備生產(chǎn)廠家通常將其設(shè)計為通用設(shè)備，沒有根據(jù)用戶的實際要求針對性的優(yōu)化，普遍出現(xiàn)振動現(xiàn)象。本文就此展開相關(guān)論述。

　　【關(guān)鍵詞】振動原因,減震措施,化工機械設(shè)備,往復式壓縮機

　　前 言：往復式壓縮機屬于容積式壓縮機，是使一定容積的氣體順序地吸入和排出封閉空間提高靜壓力的壓縮機。往復式壓縮機的類型比較多，相對結(jié)構(gòu)較為復雜，從結(jié)構(gòu)上研究，一般包含了氣缸、運動機構(gòu)和機體、輔助部件、驅(qū)動機和控制系統(tǒng)。其工作過程可以分為膨脹、吸氣、壓縮、排氣4個環(huán)節(jié)。

　　一 振動原因

　　1)自身結(jié)構(gòu)形成的慣性力與力矩的不平衡。往復式壓縮機在吸排氣過程中，其機體對幾下方面的力積極承受：①壓力氣體在活塞上產(chǎn)生的力進一步傳輸?shù)交钊麠U上，通過十字頭、連桿傳輸?shù)綑C身。②驅(qū)動機產(chǎn)生的作用力。③活塞產(chǎn)生的慣性力。④活塞機曲桿結(jié)構(gòu)本身形成的重力。如果往復式壓縮機設(shè)計機構(gòu)不夠科學合理，全部機組零件沒有對中或者缺少合理的間隙，就會導致機組形成十分嚴重的磨損進而產(chǎn)生摩擦力，上述情況形成的合力會通過某個支點傳輸?shù)綁嚎s機機身，如此一來壓縮機便出現(xiàn)了振動。

　　2)往復式壓縮機氣流脈動。氣流存在于管路中，在輸送過程中采用往復式壓縮機時，在吸排氣過程中壓縮機體現(xiàn)出的間歇與周期特點，所以某一指定點在管理系統(tǒng)中通過氣流的過程中氣流壓力和速度之間的周期變化特點，將其稱作氣流脈動。這一脈動不但隨著位置出現(xiàn)改變，也會隨著時間而發(fā)生變化。一定程度上氣流脈動對其氣柱進行了激發(fā)或者干擾。當激發(fā)頻率等同于管道中氣柱的特有頻率時，便會出現(xiàn)氣柱共振，有效加強了管路中形成的氣流脈動，此時管路的振動也會迅速增加，造成機組或者系統(tǒng)發(fā)生破壞性事故。往復式壓縮機的這一氣流脈動現(xiàn)象會造成很大的危害，比如：影響了壓縮機的容積效率、使壓縮機形成額外功耗、對出口氣閥造成了疲勞損壞、管理系統(tǒng)中的應力發(fā)生周期變化，使得整個壓縮機管路系統(tǒng)以及與其相連的管路系統(tǒng)的振動，進而引發(fā)機組停車、管理系統(tǒng)的斷裂，最終導致了嚴重的泄漏和爆炸問題。

　　3)管路系統(tǒng)設(shè)計缺乏科學性引發(fā)的振動。往復式壓縮機的特點決定了無法抵消氣流脈動。壓力脈動在壓力管道拐彎位置或者截面積上出現(xiàn)了改變引發(fā)了不平衡力，其在管路系統(tǒng)中最大程度發(fā)揮了作用，引起了機械振動。因此對往復式壓縮機管路系統(tǒng)進行缺少科學性的設(shè)計時，就會導致管路振動。例如：壓縮機進出口緩沖罐設(shè)計很小，不能形成良好的緩沖效果，產(chǎn)生了巨大的壓力脈動;設(shè)計閥門位置不科學或者選擇管道管徑不科學，管路長度在氣柱共振范圍內(nèi)引起了管路氣柱和壓縮機吸排氣形成了共振;不夠合理的管路支撐，在壓縮機共振頻率內(nèi)出現(xiàn)了自振頻率，進而引發(fā)了管路機械共振問題;或者缺乏科學的管路支撐，走向十分模糊，增加了管路激振力，形成了極大的實際振幅。

　　4)壓縮機基礎(chǔ)設(shè)計不科學造成的振動。壓縮機必須確保基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)強度，保證基礎(chǔ)振動在允許的范圍內(nèi)，進而促使基礎(chǔ)不會出現(xiàn)沉降。壓縮機一般的基礎(chǔ)質(zhì)量想到與不平衡擾力的15-20倍。允許的基礎(chǔ)最大振幅為200um，最大振動速度一定不高于6.3mm/s，與此同時避免在壓縮機擾力共振范圍內(nèi)落入基礎(chǔ)。

　　二 往復式壓縮機減振措施

　　1)科學選擇氣缸的作用方式。氣缸吸排氣對往復式壓縮機進出口的激發(fā)，形成了氣流脈動。氣流脈動與氣缸對管道形成了直接相關(guān)的作用方式。因此，科學選擇氣缸作用方式，可以從根本上對進出口管道上的氣流脈動有效降低。

　　2)設(shè)置緩沖罐，降低壓力不均勻度。減緩氣流脈動最為簡單與有效的措施便是設(shè)置緩沖罐，經(jīng)過壓縮機排除的氣體通過緩沖罐之后顯著降低了壓力脈動。緩沖罐和氣缸之間距離越短則其緩沖效果越佳;緩沖器和氣缸之間的距離越長，則其緩沖效率越差。在保證足夠的空間距離狀況下，必須盡可能在緊靠壓縮機進出口位置設(shè)置緩沖罐，同時必須認真計算緩沖罐的容積。緩沖器的結(jié)構(gòu)不同，也會形成不同的緩沖效果。緩沖器通常包括了球形和圓筒形緩沖。在容積一定的情況下，球形緩沖器的緩沖效果則越好。

　　3)科學增減消振孔板。孔板可以降低氣流脈動，主要原因在于其屬于一個阻力元件，當出現(xiàn)不同尺寸時，它的局部損失系數(shù)也不同。在足夠大的容積的容器進出口上安裝科學尺寸的孔板，由于損失能量進而降低振幅，這樣可以迅速衰減了管道機械振動。對于容器來講，假如進口管脈動數(shù)值比較大，則應當在進口位置安裝孔板，假如出口脈動數(shù)值較大，則應當在出口位置安裝。將孔徑比值0.5的孔板安裝在128米長的等截面管的氣罐進口法蘭位置，利用單杠單作用空氣壓縮機，測量壓力不均勻度δ，無孔板時δ=20%，有孔板時δ=19%。假如在遠離容器位置安裝同一孔板，δ=11%，效果明顯降低。由于增加消振孔板的同時又出現(xiàn)了局部壓力損失，因此在對孔板選擇的過程中，應當選擇合理的孔徑，通常孔徑比是0.43-0.5，厚度3-5mm。孔板比較厚會增加局部阻力損失，并且形成噪音。孔板的材料等同于管道。孔板的型式應當很好適應法蘭的密封面。

　　4)管道系統(tǒng)局部增加抗振能力。盡量利用標準管件實現(xiàn)壓縮機工藝管道的分支、拐彎以及變徑位置，重要因為標準管件自身擁有較高的強度。對于無法應用標準管件的位置，對于儀表管嘴以及分支管道和主管管徑差距較大造成標準異徑三通不能實現(xiàn)位置，應當采取合理的補強措施，所以在該處集中應力，形成交變的峰值應力，將會很快對結(jié)構(gòu)造成疲勞損壞。同樣，這類管系不適合利用螺紋連接分支管道也應當采取合理的支撐，由于支管比較小，非常容易出現(xiàn)振動。應當盡可能與主管靠近安裝放空、排凝、閥門。

　　5)科學設(shè)置管道支架。①利用獨立基礎(chǔ)的支架基礎(chǔ)。壓縮機的管道應當防止在廠房結(jié)構(gòu)梁上固定，如果無法避免，應當認真分析計算管道振動情況，促使管道系統(tǒng)不會與廠房結(jié)構(gòu)出現(xiàn)共振。振動管道的支架基礎(chǔ)必須和壓縮機、建筑物基礎(chǔ)分離，嚴禁在廠房、構(gòu)架、平臺與設(shè)備上固定振動管道。②采用不等間距布置管道支架。為了避免管道的振動，應當在不等跨的管墩上布置管道，也就是兩個相鄰支架間距不等。其差值通常取100-200mm。一般間距小于3m，支架設(shè)置應當促使管道固有頻率避開激振頻率的0.8-1.2被區(qū)域。③管道支架設(shè)置防振管卡。為了避免機組不平衡轉(zhuǎn)動引起的管道系統(tǒng)振動，必須在進出口緩沖罐位置設(shè)計支承，但是由于管道系統(tǒng)溫度比較高，假如利用固定支架則阻礙了管道熱補償。而防振管卡允許管道的軸向自由度，不但符合了管道系統(tǒng)的熱補償要求，還發(fā)揮了極好的防振功能，因此，在壓縮機管道支架中防振管卡應用十分廣泛。在管道和防振管卡之間設(shè)計一層非金屬板，這樣有效確保了管道與管卡的充分接觸，防止出現(xiàn)間隙，同時對管道的熱膨脹位移進行了考慮。

　　三 結(jié)束語

　　目前往復式壓縮機主要是活塞式空壓機，化工工藝壓縮機，石油、天然氣壓縮機等，擁有十分廣泛的應用范圍，在使用過程中，容易形成振動，對用戶造成了不利影響。因此，需要有目的性的實行技術(shù)改造，實現(xiàn)降振減噪的目標。

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　　電子設(shè)計論文發(fā)表期刊推薦《電子設(shè)計工程》（半月刊）創(chuàng)刊于1993年，由西安三才科技實業(yè)有限公司主辦。中國科技核心期刊（科技論文統(tǒng)計源期刊），原名《國外電子元器件》，主要介紹具有較高學術(shù)水平的、電子領(lǐng)域相關(guān)的理論、技術(shù)、方法的專業(yè)性技術(shù)期刊。