CN107905982B - 一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机领域，并公开了一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，包括缓冲罐、信号采集与处理装置、脉动主动衰减装置和控制装置；脉动主动衰减装置包括活塞缸、驱动装置、第一膜片、第二膜片、泵送装置和连通管，控制装置控制活塞移动最终带动第二膜片振动，产生与管道压力脉动相位相反压力脉动波形，以削弱缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流脉动；第一膜片、缸体在第一膜片和第二膜片之间的部分、第二膜片及连通管共同构成亥姆霍兹共鸣器结构也可削弱缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流脉动。本发明可以显著提高往复式压缩机气流脉动的衰效果，可以大大减小管路中设置的的缓冲罐容积，减少原材料消耗和加工。

Description

一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置

技术领域

本发明属于压缩机领域，更具体地，涉及一种主动衰减气流脉动的装置。

背景技术

往复式压缩机作为一种用于提高气体压力和输送的通用设备，广泛用于化工，石油以及天然气等行业，并由于往复式压缩机压缩气体压力范围广，尤其在高压领域应用广泛。往复式压缩机是一种往复式容积压缩机，活塞在曲柄连杆的带动下进行往复运动，同时气阀在一定压力条件下开启或关闭，导致间歇性吸排气，因而使得吸排气管路中出现压力和速度的周期波动，即气流脉动。过大的气流脉动容易引起管道振动，管道振动容易使管道附件、仪表寿命大大降低，剧烈的管道振动可能会使得管道连接部位发生破裂，可能导致泄露等安全事故。

常用的气流脉动衰减方法有主动衰减和被动衰减，常用的是被动衰减，比如孔板，容器缓冲等，这些被动式气流脉动衰减装置通常适用于一定程度的气流脉动衰减。而主动衰减可以依据相位相反的相干波原理大幅降低压缩机管路系统中的气流脉动，在用于高压领域常常遇到不可调节或加工困难的情况。例如在CN 106382231 A公开一种主动衰减螺杆式压缩机气流脉动装置，在排气轴承座上加工孔道，已达到主动衰减脉动的目的，该孔道一旦加工便不可调节。在专利CN 106469551 A中提出一种管道降噪系统及方法，该系统通过获取管道内的声源信号传递给控制器并根据生源信号产生相应的抑制信号以达到主动降噪的目的，该系统对可以产生与原信号相适应的抑制信号，同时可以根据采集到的信号传递给控制装置使得驱动装置随时产生相适应的脉动频率。但是由于实际脉动衰减过程中脉动流体常常是处于高压状态，故而普通的脉动激发装置很难找到脉高压，寿命长的膜片，故很难运用到高压的往复式压缩机工作管路或者测试管路中。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，可以实现往复式压缩机气流脉动主动衰减并可用于高压工作介质中。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，包括缓冲罐、信号采集与处理装置、脉动主动衰减装置和控制装置，其中，

所述缓冲罐上安装进气管道和排气管道，并且所述缓冲罐的侧壁上设置有膜片安装开口；

所述信号采集与处理装置安装在所述缓冲罐进气管道上，以用于获得缓冲罐进气管道内的气流产生的脉动波形；

所述脉动主动衰减装置包括活塞缸、驱动装置、第一膜片、第二膜片、泵送装置和连通管，所述活塞缸包括安装在所述缓冲罐筒体的侧壁上的缸体和安装在所述缸体内的活塞，所述驱动装置分别与所述活塞和所述控制装置连接，以用于带动所述活塞做往复移动，所述第一膜片安装在所述缸体内，所述第二膜片安装在所述膜片安装开口处，所述第一膜片位于所述活塞和所述第二膜片之间，并且第一膜片与活塞之间存在空间A，第一膜片与第二膜片之间存在空间B，所述泵送装置与所述缸体连接，以用于将流体介质泵入空间A，所述第二膜片上安装所述连通管，所述连通管连通缓冲罐筒体内部和空间B；

所述控制装置基于缓冲罐进气管道内压缩气体产生的脉动波形来控制活塞移动，从而使第一膜片产生振动，进而带动第二膜片振动，以削弱缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流产生的脉动；

此外，所述第一膜片、缸体在第一膜片和第二膜片之间的部分、第二膜片及连通管共同构成亥姆霍兹共鸣器结构，该亥姆霍兹共鸣器结构也可削弱缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流产生的脉动。

优选地，所述第二膜片振动产生的脉动波形相位与缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流的脉动波形相位相差180°。

优选地，所述流体介质为油或水。

优选地，所述连通管为长度可调节的伸缩管。

优选地，所述缸体在对应于所述空间A的位置设置有流体出口，以用于根据空间B内的气体压力来调整空间A内的流体压力。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明主要是产生反相位脉动源，实现流程是信号采集装置采集缓冲罐进口管道的脉动信号，结合脉动信号采集点位置与缓冲罐的之间的距离以及脉动激发装置活塞移动到脉动传递到两膜片需要的时间计算分析产生相应的相位差，并控制驱动装置驱动活塞以一定的频率开始运动，当稳定工作时脉动激发源达到缓冲罐时的脉动相位与管道气流脉动波形的相位相反，以达到脉动衰减的目的。

2)利用两膜片之间的腔体在腔体与缓冲罐间设置一个连通管使之与振动膜片的腔体形成一个亥姆霍兹共鸣器，同时由于连通管内外压力均为缓冲罐内部的压力，故承压小，可设置管长可调节以适应不同的往复式压缩机运转速度。

3)本发明可以显著增加往复式压缩机气流脉动的衰效果，对于大型往复式压缩机管路以及相应的测试系统管路尤其是高压工作管路可以大大减小管路中设置的的缓冲罐容积，减少原材料消耗和加工。另一方面管路中气流脉动降低可以在一定程度上提高仪器仪表的测试精度和使用寿命。更为重要的是大型高压往复式压缩机管路内气流脉动降低可以显著降低管道机械振动，也就是减少管道附件松动和管道连接断裂的可能性，这对于生产安全意义重大。

附图说明

图1是本发明的主视示意图；

图2是本发明中脉动主动衰减装置的部分结构的示意图；

图3是本发明的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图3，一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，包括缓冲罐、信号采集与处理装置、脉动主动衰减装置和控制装置，其中，

所述缓冲罐上安装进气管道1和排气管道14，并且所述缓冲罐的侧壁上设置有膜片安装开口；缓冲罐包括缓冲罐底座13、设置在所述缓冲罐底座13上的缓冲罐裙座12和设置在所述缓冲罐裙座12上的缓冲罐筒体11，进气管道1和排气管道14均设置在所述缓冲罐筒体11的侧壁上；

所述信号采集与处理装置安装在所述缓冲罐进气管道1上，以用于获得缓冲罐进气管道1内的气流产生的脉动波形；

所述脉动主动衰减装置包括活塞缸、驱动装置5、第一膜片7、第二膜片3、泵送装置和连通管2，所述活塞缸包括安装在所述缓冲罐筒体11的侧壁上的缸体和安装在所述缸体内的活塞6，所述驱动装置5分别与所述活塞6和所述控制装置连接，以用于带动所述活塞6做往复移动，所述第一膜片7安装在所述缸体内，所述第二膜片3安装在所述膜片安装开口处，所述第一膜片7位于所述活塞6和所述第二膜片3之间，并且第一膜片7与活塞6之间存在空间A，第一膜片7与第二膜片3之间存在空间B，所述泵送装置与所述缸体连接，以用于将流体介质泵入空间A，所述第二膜片3上安装所述连通管2，所述连通管2连通缓冲罐筒体11内部和空间B；所述泵送装置包括柱塞泵9和连接在柱塞泵9上的流体注入管10，缸体上设置有流体进口8，这样流体注入管10就能将流体介质注入缸体内的空间A处。

所述控制装置基于缓冲罐进气管道1内压缩气体产生的脉动波形来控制活塞6移动，从而使第一膜片7产生振动，进而带动第二膜片3振动，以削弱缓冲罐进气管道1进入缓冲罐筒体11内的气流产生的脉动；

此外，所述第一膜片7、缸体在第一膜片7和第二膜片3之间的部分、第二膜片3及连通管2共同构成亥姆霍兹共鸣器结构，该亥姆霍兹共鸣器结构也可削弱缓冲罐进气管道1进入缓冲罐筒体11内的气流产生的脉动。

进一步，所述第二膜片3振动产生的脉动波形相位与缓冲罐进气管道1进入缓冲罐筒体11内的气流的脉动波形相位相差180°。

进一步，所述流体介质为油或水。

进一步，所述连通管2为长度可调节的伸缩管。

进一步，所述缸体在对应于所述空间A的位置设置有流体出口4，以用于根据空间B内的气体压力来调整空间A内的流体压力。

本发明是一种用于大型往复式压缩机管路系统气流脉动主动衰减装置，主要抑制原理是产生反相位脉动源以及亥姆霍兹共鸣器。实现流程是信号采集装置采集缓冲罐进口管道的脉动信号，结合脉动信号采集点位置与缓冲罐的之间的距离以及脉动激发装置活塞6移动到脉动传递到两膜片需要的时间计算分析产生相应的相位差，并控制驱动装置5驱动活塞6以一定的频率开始运动。当稳定工作时脉动激发源达到缓冲罐时的脉动相位与管道气流脉动波形的相位相差180°，以达到脉动衰减的目的。脉动衰减装置利用在两膜片之间的腔体，和腔体与缓冲罐之间的连通管2构成一个亥姆霍兹共鸣器可以起到削减与亥姆霍兹共鸣器共振频率相同或相近的脉动。

为了实现本发明能够用于大型往复式压缩机高压工作管路，因此需要设置与其高压工作介质相适应的稳定可调的脉动的激发装置，如图1所示，控制装置可以控制驱动装置5按照与信号采集到的脉动信号同频率的脉动波，第一膜片7一侧为压缩性低的油，另一侧为与缓冲罐压力相同的工作介质，根据信号采集装置采集到的压力通过柱塞泵9向注入相应压力的油，待油压满足要求后，活塞6开始运动驱动第二膜片3产生相应相位的压力脉动。

如图1亥姆霍兹共鸣器嵌入安装在压力脉动激发装置中，一方面可以减少单独安装带来的不便，另一方面可以将缓冲罐中的压力引入到两膜片间的腔体中，使脉动激发装置相对简单。此外，由于压缩机装置可能存在变工况运行，因此这里可以将连通管2的管长设置为可调节，以适应往复式压缩机不同的运转速度。

当压缩机停机，管道系统压力逐渐降低时，停止脉动激发装置的工作，并通过流体出口4降低油侧压力。

第二膜片3两侧的压力相当因此膜片承受的压差小，使用寿命长，由于活塞6压缩机压缩的介质为油，而油的基础压力由柱塞泵9提高，可以达到相当高的压力，故该气流脉动主动衰减装置可以用于大型高压往复式压缩机工作管路。同时由于油压的调节范围广，因此本发明的应用工况广。

本发明的驱动频率是根据信号采集装置采集的信号进行工作，因此工作频率可以和压缩机激发的脉动频率相同并且可以根据监测的信号对装置的激发频率进行调节，大大增强了本发明的适应性。

本发明在主体部分的两膜片形成的腔体与缓冲罐之间设置连通管2构成亥姆霍兹共鸣器，相比于同时安装亥姆霍兹共鸣器和脉动激发装置来说更加方便，同时由于连接管的长度可调性，也增加了亥姆霍兹共鸣器衰减脉动的适用性。

通过本发明能够到达主动脉动衰减和亥姆霍兹共鸣器共同衰减气流脉动，因此气流脉动衰减效果好。可以大大减小缓冲罐容积，节省原材料，减少相应的焊接等工作量，同时压力脉动降低可以提高管路中设置的仪器仪表的测试精度和使用寿命，减少管道振动，降低管路附件松动，管道连接断裂的可能性，有利于安全生产。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，包括缓冲罐、信号采集与处理装置、脉动主动衰减装置和控制装置，其中，

所述缓冲罐上安装进气管道和排气管道，并且所述缓冲罐的侧壁上设置有膜片安装开口；

所述信号采集与处理装置安装在所述缓冲罐进气管道上，以用于获得缓冲罐进气管道内的气流产生的脉动波形；

所述脉动主动衰减装置包括活塞缸、驱动装置、第一膜片、第二膜片、泵送装置和连通管，所述活塞缸包括安装在所述缓冲罐筒体的侧壁上的缸体和安装在所述缸体内的活塞，所述驱动装置分别与所述活塞和所述控制装置连接，以用于带动所述活塞做往复移动，所述第一膜片安装在所述缸体内，所述第二膜片安装在所述膜片安装开口处，所述第一膜片位于所述活塞和所述第二膜片之间，并且第一膜片与活塞之间存在空间A，第一膜片与第二膜片之间存在空间B，所述泵送装置与所述缸体连接，以用于将流体介质泵入空间A，所述第二膜片上安装所述连通管，所述连通管连通缓冲罐筒体内部和空间B；

所述控制装置基于缓冲罐进气管道内压缩气体产生的脉动波形来控制活塞移动，从而使第一膜片产生振动，进而带动第二膜片振动，以削弱缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流产生的脉动；

此外，所述第一膜片、缸体在第一膜片和第二膜片之间的部分、第二膜片及连通管共同构成亥姆霍兹共鸣器结构，该亥姆霍兹共鸣器结构也可削弱缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流产生的脉动。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，所述第二膜片振动产生的脉动波形相位与缓冲罐进气管道进入缓冲罐筒体内的气流的脉动波形相位相差180°。

3.根据权利要求1所述的一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，所述流体介质为油或水。

4.根据权利要求1所述的一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，所述连通管为长度可调节的伸缩管。

5.根据权利要求1所述的一种用于大型往复压缩机的隔膜式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，所述缸体在对应于所述空间A的位置设置有流体出口，以用于根据空间B内的气体压力来调整空间A内的流体压力。