面向管道運輸的壓縮機振動測試方法
2023-10-10 14:41:29 2
專利名稱：面向管道運輸的壓縮機振動測試方法
技術領域：
本發明涉及一種測試天然氣管道運輸系統中使用的壓縮機振動狀況的方法，屬於
振動測試技術領域。
背景技術：
近年來，我國的天然氣工業得到了高速發展，相繼建成了陝京線、澀蘭線、西氣東輸線、忠武線和陝京二線等長距離輸送管線，西氣東輸二線等管線也即將建成投產。預計在未來幾年內，國內天然氣管道的總裡程將達到io萬公裡。 天然氣管道運輸系統主要由礦場集氣網、幹線輸氣管道(網)、城市配氣管網以及與此相關的站、場等設備組成。這些設備從氣田的井口裝置開始，經礦場集氣、淨化及幹線輸送，再經配氣網送到用戶，形成一個統一的、密閉的輸氣管道系統。在輸氣管線系統中，壓縮機站與管路構成一個統一的動力系統。壓縮機的出站壓力就是該站所屬管路的起點壓力，終點壓力為下一個壓縮機站的進站壓力。因此，壓縮機組作為壓縮機站的動力之源，其重要性不言而喻，其安全性能越來越受到管道運營者的關注。 由於系統工作狀態的周期性變化或受到外界幹擾，實際的輸氣管線系統將不可避免地在管道內產生流量和壓力的衝擊或脈動，激發流體管道的機械振動和噪聲。這種由壓縮機組造成的管道振動對天然氣管道運輸系統的安全運行是一個不可忽視的隱患，尤其是強烈的振動會使管道本身以及與之相連的構件產生疲勞破壞，從而發生管線斷裂、氣體外洩，甚至引起嚴重的生產事故，給生產和環境造成嚴重危害。因此，有必要對天然氣管道運輸系統中使用的壓縮機組振動狀況採取行之有效的監測措施，以便對壓縮機組的運行狀態進行診斷，儘量降低壓縮機組發生故障的頻率。 在公開號為CN101419115的中國發明專利申請中，提出了一種振動測試裝置，包括馬達、轉動體、連接杆、支柱、滑動杆、支撐杆及至少一個懸掛裝置，其中馬達與轉動體相連，用於帶動轉動體轉動，滑動杆可滑動地裝設於支柱上，連接杆的兩端分別轉動連接於轉動體和滑動杆的下端，支撐杆固定於滑動杆的另一端，懸掛裝置固定於支撐杆上，用於懸掛一待測設備。將待測設備懸掛於懸掛裝置上，開啟振動測試裝置，即可實現對待測設備進行振動測試。振動測試裝置結構簡單，成本低。 但是，以上述振動測試裝置為代表的現有技術並不是針對天然氣管道運輸系統而專門開發的，因此並未充分考慮管道運輸系統中壓縮機組的技術特點，在具體生產實踐中仍然存在很多技術問題需要解決。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種面向管道運輸的壓縮機振動測試方法。利用該方法對壓縮機組的振動狀況進行測試，可以為管道運輸系統的優化設計和科學維護提供技術支持。 為實現上述的發明目的，本發明採用下述的技術方案
—種面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，基于振動分析與監測系統和多個加速度傳感器實現，其中各所述加速度傳感器與壓縮機中需要測試的部位相連，其特徵在於
(1)首先根據壓縮機的特點確定需要進行振動測試的部位； (2)在需要進行振動測試的部位安裝加速度傳感器作為測試通道，將各所述加速度傳感器與所述振動分析與監測系統相連接； (3)利用加速度傳感器採集各測試通道的振動數據，使用專業分析軟體對所述振動數據進行分析； (4)根據分析結果對壓縮機中振動超限的部位採取減小管道振動的技術措施。
其中，在所述步驟(1)中，進行振動測試的部位包括A列的二級壓縮氣缸機架、曲軸箱、B列的三級壓縮氣缸出口機架和壓縮機支撐架底座。 或者，進行振動測試的部位包括B列的三級壓縮氣缸出口機架、A列的二級壓縮氣缸機架、A列的三級壓縮氣缸出口機架和B列二級壓縮氣缸機架。 或者，進行振動測試的部位包括B列的三級壓縮氣缸出口機架、與冷卻箱相連的管道支撐座、冷卻箱和B列的二級壓縮氣缸機架。 在所述步驟(2)中，所述加速度傳感器安裝在壓縮氣缸的十字頭頂部。 所述振動分析與監測系統為ZonicBook/618E振動分析與監測系統。 本壓縮機振動測試方法充分考慮了管道運輸系統中壓縮機組的分布情況和技術
特點，通過分析壓縮機組的振動狀況，可以為深入剖析產生管道運輸系統故障的成因提供
技術基礎。利用該方法可以減少管道運輸系統出現故障的概率，提高天然氣傳輸效率，有效
節約管道運輸系統的維修經費。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的說明。 圖1為在進行壓縮機組振動測試的工作中，用於安裝加速度傳感器的壓縮機組的一個示例； 圖2(a) 圖2(d)分別顯示了在第1實施例的數據採集過程中，4個測試通道的振
動信號情況；
圖3 (a)
動信號情況；
圖4 (a)
動信號情況；
圖5 (a)
動信號情況。
圖3(d)分別顯示了在第2實施例的數據採集過程中，4個測試通道的振圖4 (d)分別顯示了在第3實施例的數據採集過程中，4個測試通道的振圖5 (d)分別顯示了在第4實施例的數據採集過程中，4個測試通道的振
具體實施例方式
下面，首先對用於實施本壓縮機振動測試方法的相關硬體設備進行必要的說明。
在進行管道運輸系統中的壓縮機振動狀況測試時，可以使用ZonicBook/618E振動分析與監測系統。該振動分析與監測系統是專業的振動噪聲測試系統，具有4個轉速輸入通道、1個外觸發輸入通道、1路波形輸出通道，還具有高速乙太網接口以確保連續記錄數據。作為壓縮機故障診斷的重要手段，ZonicBook/618E振動分析與監測系統具有攜帶簡 便、操作簡單和靈敏度高等優勢，運用到壓縮機組的各個機械部位，通過具體的分析，可以 達到故障診斷的目的。 為了振動測試工作的需要，可以根據需要使用計算機及配套分析軟體等。上述振 動分析與監測系統、傳感器及計算機之間可以通過連接纜線進行連接。利用強力磁座將加 速度傳感器與壓縮機所需要測試的部位相連，可同時測量壓縮機組多個位置的振動情況。 進行振動測試時所使用的傳感器為加速度傳感器。這是一種常用的傳感器，在此就不詳細 說明了。此外，在將測試通道擴展時，還可以包括各種擴展模塊等。該擴展模塊通過模塊連 接線與前述的振動分析與監測系統、計算機等進行連接。 需要強調的是，實施本發明所提供的壓縮機振動測試方法並不限於使用上述的 ZonicBook/618E振動分析與監測系統，使用其他具有類似功能的振動測試系統也是可行 的。 下面結合具體的振動測試實施方案對本壓縮機振動測試方法的具體實施步驟展 開詳細的說明。 在某加氣站中，所使用的壓縮機組為三級壓縮，即包括一級壓縮氣缸、二級壓縮氣 缸和三級壓縮氣缸。如圖l所示，該壓縮機組為有十字頭的往復活塞壓縮機，連杆通過十字 頭帶動活塞作往復運動。首先將4個加速度傳感器的位置安裝在每級壓縮氣缸(活塞缸) 的十字頭頂部，其中測試通道1和測試通道2的加速度傳感器分別安裝在一級壓縮氣缸的 兩處十字頭頂部；測試通道3的加速度傳感器安裝在二級壓縮氣缸的十字頭頂部；測試通 道4的加速度傳感器安裝在三級壓縮氣缸的十字頭頂部。 在加速度傳感器安裝完畢之後，利用eZ-Tomas軟體進行第1實施例的測試，所獲 得的各測試通道信號的圖形如圖2(a) 圖2(d)所示。從這些信號圖形可以看出，四個測 試通道信號的振動趨勢是一致的，說明檢測數據真實有效。為了便於進一步的分析，將四個 測試通道的信號合在一起進行比較，可以發現一級壓縮氣缸的測試通道1和測試通道2明 顯比二級壓縮氣缸的測試通道3和三級壓縮氣缸的測試通道4的振動變化明顯。這就提醒 技術人員在採取振動抑制措施時要重點考慮一級壓縮氣缸處的技術處理。
在第2實施例中，發明人利用eZ-Analyst軟體進行測試。在測試時，4個測試通 道的4隻傳感器分別安裝在4個可能產生不均衡振動的部件上。其中，測試通道1安裝在 A列的二級壓縮氣缸機架上；測試通道2安裝在曲軸箱上；測試通道3安裝在B列的三級壓 縮氣缸出口機架上，測試通道4安裝在壓縮機支撐架底座上。此處的A列和B列分別是分 布在曲軸箱兩側的兩列氣缸的代稱，下同。 圖3(a) 圖3(d)分別顯示了數據採集過程中，4個測試通道的振動信號情況。從 圖3(a) 圖3(d)可以看出，測試通道l所測試的位置(A列的二級壓縮氣缸機架)，最大 加速度在2g(g為重力加速度)左右。測試通道2所測試的位置(曲軸箱)，最大加速度在 2. 5g 3. 5g。測試通道3所測試的位置(B列的三級壓縮氣缸出口機架)，振動加速度頻 繁超過10g，最大達到17g。測試通道4所測試的位置(支撐架底座)，最大加速度在5g 6g。 在第3實施例中，發明人仍然利用eZ-Analyst軟體進行測試。在測試時，測試通 道1安裝在B列的三級壓縮氣缸出口機架上，測試通道2安裝在A列的二級壓縮氣缸機架上，測試通道3安裝在A列的三級壓縮氣缸出口機架上，測試通道4安裝在B列二級壓縮氣 缸機架上。 圖4(a) 圖4(d)分別顯示了數據採集過程中，4個測試通道的振動信號情況。從 圖4(a) 圖4(d)可以看出，測試通道1所測試的位置(B列的三級壓縮氣缸出口機架)，最 大加速度頻繁超過10g，最大達到15g。測試通道2所測試的位置(A列的二級壓縮氣缸機 架)，最大加速度在2. 5g左右。測試通道3所測試的位置(A列的三級壓縮氣缸出口機架)， 振動加速度在1.5g 2g之間。測試通道4所測試的位置(B列的二級壓縮氣缸機架)，最 大加速度在3g左右。 在第4實施例中，發明人繼續利用eZ-Analyst軟體進行測試。其中測試通道1安 裝在B列的三級壓縮氣缸出口機架上，測試通道2安裝在冷卻箱相連的管道支撐座上，測試 通道3安裝在冷卻箱上，測試通道4安裝在B列的二級壓縮氣缸機架上。
圖5(a) 圖5(d)分別顯示了數據採集過程中，4個測試通道的振動信號情況。從 圖5(a) 圖5(d)可以看出，測試通道1所測試的位置(B列的三級壓縮氣缸出口機架)，最 大加速度頻繁超過10g，最大達到20g。測試通道2所測試的位置(管道支撐座)，最大加速 度在3.5g左右。測試通道3所測試的位置(冷卻箱)，振動加速度在8g 10g。測試通道 4所測試的位置(B列的二級壓縮氣缸機架)，最大加速度在3g左右。 利用上述壓縮機振動測試方法所獲得的加速度數據，可以準確獲得各級壓縮氣缸 機架、管道支撐座、曲軸箱等處的最大振動峰值的分布情況。通過對振動測試結果的評估， 可以發現部分位置的振動已經大大超過設計標準，例如三級壓縮氣缸出口機架已接近或超 過危險線，需要採取減小管道振動的技術措施。 根據有關研究，管道運輸系統中各元件的質量及其分布、剛度及其分布和管道運 輸系統的支撐情況都是控制其振動大小的重要因素。為了減少振動所帶來的不利影響，可 以在管道系統中的適當位置加裝孔板，將管段內的壓力縱波變成橫波，從而可以降低管段 內的壓力不均勻度，減少氣流脈動。這是實踐證明減小管道振動的有效技術措施。另外，合 理增加支承和改變支承結構，提高管道運輸系統的剛度，也是減小管道振動的重要技術措 施。由此可見，利用本發明所提供的壓縮機振動測試方法對壓縮機組的振動狀況進行測試， 可以為管道運輸系統的優化設計和科學維護提供強有力的技術支持。 以上對本發明所述的面向管道運輸的壓縮機振動測試方法進行了詳細的說明。對 本領域的一般技術人員而言，在不背離本發明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見 的改動，都將構成對本發明專利權的侵犯，將承擔相應的法律責任。
權利要求
一種面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，基于振動分析與監測系統和多個加速度傳感器實現，其中各所述加速度傳感器與壓縮機中需要測試的部位相連，其特徵在於(1)首先根據壓縮機的特點確定需要進行振動測試的部位；(2)在需要進行振動測試的部位安裝加速度傳感器作為測試通道，將各所述加速度傳感器與所述振動分析與監測系統相連接；(3)利用加速度傳感器採集各測試通道的振動數據，使用專業分析軟體對所述振動數據進行分析；(4)根據分析結果對壓縮機中振動超限的部位採取減小管道振動的技術措施。
2. 如權利要求1所述的面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，其特徵在於所述步驟(1)中，進行振動測試的部位包括A列的二級壓縮氣缸機架、曲軸箱、B列的三級壓縮氣缸出口機架和壓縮機支撐架底座。
3. 如權利要求1所述的面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，其特徵在於所述步驟(1)中，進行振動測試的部位包括B列的三級壓縮氣缸出口機架、A列的二級壓縮氣缸機架、A列的三級壓縮氣缸出口機架和B列二級壓縮氣缸機架。
4. 如權利要求1所述的面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，其特徵在於所述步驟(1)中，進行振動測試的部位包括B列的三級壓縮氣缸出口機架、與冷卻箱相連的管道支撐座、冷卻箱和B列的二級壓縮氣缸機架。
5. 如權利要求1所述的面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，其特徵在於所述步驟(2)中，所述加速度傳感器安裝在壓縮氣缸的十字頭頂部。
6. 如權利要求1所述的面向管道運輸的壓縮機振動測試方法，其特徵在於所述振動分析與監測系統為ZonicBook/618E振動分析與監測系統。
全文摘要
本發明公開了一種面向管道運輸的壓縮機振動測試方法。該方法包括如下的步驟(1)首先根據壓縮機的特點確定需要進行振動測試的部位；(2)在需要進行振動測試的部位安裝加速度傳感器作為測試通道，將各加速度傳感器與振動分析與監測系統相連接；(3)利用加速度傳感器採集各測試通道的振動數據，使用專業分析軟體對振動數據進行分析；(4)根據分析結果對壓縮機中振動超限的部位採取減小管道振動的技術措施。利用該方法對管道運輸系統中使用的壓縮機組的振動狀況進行測試，可以為管道運輸系統的優化設計和科學維護提供強有力的技術支持。
文檔編號F04B51/00GK101776074SQ20091009189
公開日2010年7月14日 申請日期2009年8月28日 優先權日2009年8月28日
發明者周永濤, 董紹華, 譚春波, 費凡, 韓忠晨 申請人:中石油北京天然氣管道有限公司