1、概述
某公司装置富氢一单元的作用是将PSA解析气经过增压后，利用膜分离技术提纯氢气。该单元自2016年开工以后，从原料气组分、产品质量等指标来看，均达到设计要求。但在运行中，该单元的PSA解析气压缩机机组存在安全运行问题：机组附属管线振动高，超过API618管线振动值32mm/s。
2、机组振动高的影响
K-801机组压缩机采用四列三级压缩的对称平衡型往复式压缩机。该机组开机运行后频繁出现：
（1）机组管线抱卡振断，抱卡脱落
（2）机组附属管线的导淋焊缝出现撕裂
（3）机组管线法兰螺栓松动，造成静密封点泄漏
3、机组附属管线振动大的原因
（1）入口压力和气量的波动
解析气压缩机机组的原料气为PSA解析气，由于PSA的工作原理为变压吸附，造成机组的入口原料气呈周期性的波动，波动流量在2000NM3/h左右。
（2）管线走向设计弯头较多
机组的一级分离器出口至二级进气管线都布置的较长并且弯头较多。研究表明，压力波动会在弯头等位置产生激振力，因此弯头越多产生的激振力叠加越大。
机组管路图示
3.1针对以上产生振动原因进行分析
本项目的进气气源存在着周期性的排气过程，因此管线内的气体自然的就会形成一个压力的变化ΔP1，这个压力的变化在弯头、三通等位置就会形成一个激振力F1 = ΔP1*A (A 为管道在气流方向垂直的横截面积),而往复式压缩机本身由于其工作原理也会产生一个激振力F2 =ΔP2*A (A 为管道在气流方向垂直的横截面积，ΔP2为压缩机的往复运动产生的压力变化)，如果这两个压力脉动(ΔP1和ΔP2)进行了叠加那么就会放大管线内的激振力F=F1+F2。根据现场测量的情况振动值在16mm/s至41mm/s范围内波动验证了这个分析结论。往复式压缩机在气量一定的情况下振动速度值是相对稳定的，不会有如此剧烈的波动。因此入口压力和气量的波动是产生振动大的一个是根本的原因。现场实测管线振动值与机组机身振动值见下表。
改造前机组管线现场测量值
3.2采取的降振措施
往复式压缩机在气量一定的情况下振动速度值是相对稳定的，不会有如此剧烈的波动。由于本单元机组入口原料气波动的运行特点无法改变，机组固有的振动频率是无法改变的，故本次改造的方向是降低机组附属管线气流脉动和降低管线产生共振的几率。前期分析出，激荡力F = ΔP*A (A 为管道在气流方向垂直的横截面积)，在ΔP一定的情况下，通过降低气流的流通面积能降低激荡力。
研究已表明，利用孔板能降低振动频率。当气流经过压缩进入管道、容器后，在管道、容器中的气流会形成压力驻波，脉动能量较大，如果在合适的位置处加装适当的孔板，能将压力驻波改变成行波[1]，从而降低了管道内压力的不均匀，降低气流脉动。
下图为气体介质在缓冲器及管道内的流动图。
3.3机组改造后的运行数据
通过对机组附属管线的改造，机组开机试运后，机组的附属管线振动值有明显降低。测量值见下表。
改造前机组管线现场测量值
4、结论
经过对富氢一单元压缩机组及附属管线振动情况的现场调研和测量记录，结合振动机理分析，通过在管道及缓冲器中增加孔板和孔管的措施，改变机组管道内介质的流通横截面积和走向，抑制气流脉动所产生的激荡力，将压力驻波改变成行波，降低气流脉动产生的影响，使压缩机附属管线振动降低。
参考文献：
[1]杨国安．往复机械故障诊断及管道减振实用技术［ M］．北京: 中国石化出版社，2012