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进口微型隔膜壓縮機管道系統介紹
发布时间:2018-08-29   点击次数:449次
   进口微型隔膜壓縮機管道系統介紹
  众多研究一致认为,除了分析管道内气流脉动之外,还需要对管系的结构固有频率及振型进行计算分析,以避免发生结构共振。针对进口微型隔膜壓縮機排气管路振动问题,分别进行了气流脉动和管路结构模态分析,重点关注振动严重管路及排气缓冲罐。
  氣流脈動分析
  进口微型隔膜壓縮機管道系统为:工艺气体经过进气缓冲罐进入壓縮機,在2个气缸中压缩后分2路进入同一个排气缓冲罐,后通往排气管网。为防止运行危险,缓冲罐上部与放空管道之间安装有爆破片,当缓冲罐中压力超过一定限度时,爆破片破裂,气体从放空管路排出。因排气管路振动问题明显,目前只对排气管段建立脉动分析模型,具体为从2个气缸排气口经排气管路到排气缓冲罐,然后从缓冲罐出口到排气管网上容器处。
  缓冲罐顶部放空管道因在正常运行时与缓冲罐隔绝,故不在脉动分析范围内。脉动分析时,该排气管路系统被划分为23个单元,28个节点,其中节点10、16为壓縮機的缸体边界条件,节点1,5,19为闭口边界条件,节点20为无反射端。
  管路振動分析
  與脈動分析模型相同,管路振動模態分析模型選取排氣緩沖罐及與其相連管段。不同的是,爲考慮緩沖罐上方放空管對排氣管路系統整體剛度的影響,振動模態分析模型中包括了放空管路。對此模型進行振動模態分析,得到若幹階固有頻率及其振型。
  改造前管路固有频率计算结果如表2所示。由结果可知,管路低阶固有频率较低,管路整体刚度不足。究其原因,一是底部缓冲罐支撑刚度较差;二是较长的竖直缸后排气管段缺少合理支撑,这两者导致管路整体刚度较小,在管道弯头处较大激振力的激发下,就会引起大幅振动。同时,缓冲罐上部较长的放空管道,也缺乏足够的支撑,会与下部缓冲罐相互影响而导致振动加强,对应的固有频率分别为25.3 Hz、27.2 Hz和35.5 Hz。
  该壓縮機激发基频为6.5 Hz,则排气管路第5阶(25.3 Hz)、第7阶(27.2 Hz)固有频率与基频的4倍频(26 Hz)非常接近,容易引起结构共振;气流脉动计算所得大激振力对应的频率为32.7 Hz,与管路第9阶固有频率(35.5 Hz)接近,两者同时作用,容易激起更大幅度的振动。
  3.3振動原因分析
  根據上述對排氣管路建模進行的氣流脈動和管路振動模態分析,可以得出振動的主要原因如下:
  (1)排气管路内气柱阶固有频率为12 Hz,落在气柱共振频率范围内,且对应的振型在振动大的排气管路部分。可以认为管路内低阶气柱共振是引起管路内脉动激振力过大,进而导致管路大幅振动的原因之一。
  (2)管路振動模態分析結果表明,管路低階固有頻率較低,整體剛度偏小,主要因管路支撐不合理,振型在振動嚴重管路部分的固有頻率與激發基頻的倍頻接近,容易引起結構共振,也是引起管路振動較大的原因。
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