CN108087239A - 一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置 - Google Patents
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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管道式主动气流脉动衰减装置，包括缓冲罐底座、缓冲罐罐体、缓冲罐进气管道、缓冲罐排气管道和管线组，所述管线组具有多根管线，它们分别为第一支路管线、第二支路管线、第一返流管和第二返流管；所述第一支路管线和第一返流管连接在一起，以抑制奇数倍频率的脉动；所述第二支路管线和第二返流管连接在一起，以抑制偶数倍频率的脉动。本发明使得两股汇流的流体相位相差相反以起到主动抑制脉动的目的，此外，将管路放置在高压缓冲罐内部，这样可以使得支路管道的承压能力大大降低。另一方面由于管道分段采用因此增加的管长的可调节性以适应不同往复式压缩机运行转速。
Description
技术领域
本发明属于压缩机领域，更具体地，涉及一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置。
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、仪器仪表寿命大大降低，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。因此，提出一种有效的气流脉动衰减装置意义重大。
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，亥姆霍兹共鸣器，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。主动衰减由于产生的压力波与管道传播的压力波相位相反因此可以很大程度上降低压缩机管路系统中的脉动，但通常不可调节或很难用于往复式压缩机管路中。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，以便达到主动衰减脉动的目的，通常由于螺杆式压缩机运行转速较高，同时阳转子齿数通常大于往复式压缩机作用所取值，故螺杆式压缩机脉动频率远高于往复式压缩机产生的脉动频率。故所需L较小，因此该装置难以用于往复式压缩机系统中。另外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，但很难加工出相应的信号产生装置适用于高压流体中。
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管道式主动气流脉动衰减装置，能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管道式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，包括缓冲罐底座、缓冲罐罐体、缓冲罐进气管道、缓冲罐排气管道和管线组，其中，
所述缓冲罐罐体安装在所述缓冲罐底座上；
所述缓冲罐进气管道和缓冲罐排气管道分别安装在所述缓冲罐罐体上；
所述管线组具有多根管线，它们分别为第一支路管线、第二支路管线、第一返流管和第二返流管，所述第一支路管线和第二支路管线的一端分别通过四通接头A和四通接头B安装在所述缓冲罐进气管道上；
所述第一返流管的一端通过所述通过四通接头A安装在所述缓冲罐进气管道上，以使经过第一支路管线和第一返流管流动后的支路气流与缓冲罐进气管道内的主气流汇流时相位相反；
所述第二返流管的一端通过所述通过四通接头B安装在所述缓冲罐进气管道上，以使经过第二支路管线和第二返流管流动后的支路气流与缓冲罐进气管道内的主气流汇流时相位相反；
所述第一支路管线和第一返流管连接，以通过管长来抑制从压缩机中出来的气流的奇数倍频率的脉动；
所述第二支路管线和第二返流管连接，以通过管长来抑制从压缩机中出来的气流的偶数倍频率的脉动。
优选地，还包括管线接头装置，所述管线接头装置具有多个管线接头和多根中间连接管，每个管线接头分别安装在所述缓冲罐罐体上，每根所述中间连接管连接两个所述管线接头，所述第一支路管线和第一返流管通过所述管线接头装置连接，所述第二支路管线和第二返流管也通过所述管线接头装置连接。
优选地，所述缓冲罐罐体内至少设置两根补充管线并且有一根所述补充管线的两端分别连接在一所述管线接头上，以用于连接所述第一支路管线和第一返流管，还有一根所述补充管线的两端分别连接在一所述管线接头上，以用于连接所述第二支路管线和第二返流管，从而通过调整管长来抑制从压缩机中出来的气流的脉动。
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：
本发明依靠脉动在管道内的传播规律，使得两股汇流的流体相位相反以起到主动抑制脉动的目的，与此同时对应高压介质为使得本装置的可实现性，将管路放置在高压缓冲罐内部，这样可以使得支路管道的承压能力大大降低。另一方面由于管道分段采用因此增加的管长的可调节性以适应不同往复式压缩机运行转速。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明管线接口布置示意图；
图3是本发明的管线中x位置处的各参数的示意图。
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管道式主动气流脉动衰减装置，包括缓冲罐底座1、缓冲罐罐体6、缓冲罐进气管道7、缓冲罐排气管道8和管线组，其中，
所述缓冲罐罐体6安装在所述缓冲罐底座1上；
所述缓冲罐进气管道7和缓冲罐排气管道8分别安装在所述缓冲罐罐体6上；
所述管线组具有多根管线，它们分别为第一支路管线3、第二支路管线2、第一返流管线11和第二返流管10，所述第一支路管线3和第二支路管线2的一端分别通过四通接头A和四通接头B安装在所述缓冲罐进气管道7上；
所述第一返流管线11的一端通过所述通过四通接头A安装在所述缓冲罐进气管道7上，以使经过第一支路管线3和第一返流管线11流动后的支路气流与缓冲罐进气管道7内的主气流汇流时相位相反；
所述第二返流管10的一端通过所述通过四通接头B安装在所述缓冲罐进气管道7上，以使经过第二支路管线2和第二返流管10流动后的支路气流与缓冲罐进气管道7内的主气流汇流时相位相反；
所述第一支路管线3和第一返流管线11连接，以通过管长来抑制从压缩机中出来的气流的奇数倍频率的脉动；
所述第二支路管线2和第二返流管10连接，以通过管长来抑制从压缩机中出来的气流的偶数倍频率的脉动。
进一步，还包括管线接头装置，所述管线接头装置具有多个管线接头9和多根中间连接管，每个管线接头9分别安装在所述缓冲罐罐体6上，每根所述中间连接管连接两个所述管线接头9，所述第一支路管线3和第一返流管线11通过所述管线接头装置连接，所述第二支路管线2和第二返流管10也通过所述管线接头装置连接。
进一步，所述缓冲罐罐体6内至少设置两根补充管线并且有一根所述补充管线的两端分别连接在一所述管线接头9上，以用于连接所述第一支路管线3和第一返流管11，还有一根所述补充管线的两端分别连接在一所述管线接头9上，以用于连接所述第二支路管线2和第二返流管10，从而通过调整管长来抑制从压缩机中出来的气流的脉动。图1中示出了两条补充管线，分别为第一补充管线4和第二补充管线5。
本装置是利用往复式压缩机自身排气的脉动性，在管路系统中连接一支路并根据计算确定支路管长，使得脉动流体的经过支路流动后与主路流体汇流时相位相反，以达到主动衰减往复式压缩机管道系统气流脉动。
根据通常情况下，管道中气流压力的脉动值相对于压力的平均值是一个很小的数值，同时压缩机管路系统中的管道管径与管长相比很小，因此可以将往复式压缩机管路中流体的流动简化为一维定常流动，因此我们可以得到在等截面管中脉动压力与流体参数以及和管长的关系即：
其中，x为距离0位置的长度，并且0位置指四通接头流出端端部的位置，为管长x位置处管道内的压力脉动，k＝ω/a，ω为脉动圆频率，a为管道内声速，ρ0为0位置处流体密度，为0位置处管道内的速度脉动，j为复数单位。
实际装置设计中根据往复式压缩机的转速计算脉动频率：
其中，f为气流脉动基频，n为往复式压缩机转速，z根据往复式压缩机气缸作用方式取值，并且单作用式取值为1，双作用式取值为2。
往复式压缩机的气流脉动倍频fm计算：
fm＝m*f，m＝1，2，3，… (3)
基频脉动抑制所需支路管长L与主路管最短管长差可由式(4)计算：
根据往复式压缩机倍频计算式可知，倍频抑制所需要的管长差Lm为：
当Lm＝L时，m＝1，2，3，...，即L的管长差可以抑制奇数倍频率的脉动，同理偶数倍频率的脉动可以用管长差来抑制
以某工况的往复式压缩机计算说明，例如，某双作用式往复式压缩机转速1200r/min，排气压力20MPa,排气温度127℃，计算所得
由于往复式压缩机运行频率较低，故计算所得L较长，因为设置在空间较大的缓冲罐内，支路管线以及返流管线各管线内外压均为缓冲罐内部压力，故管道承受压差小，可使用高压软管等安装方便的管道。实际使用中可根据特定压缩机运行速度设置相应的管长，和补充管线的管长，若压缩机使用工况唯一可取消缓冲罐罐体6上的管线接头9，将支路管线和返流管线设置为一根管，直接将所需管长管道接到四通接口上。当运行工况不唯一，可在缓冲罐中设置相应长度的补充管线，当处于低频工况时，接入相应补充管线接头，增加所需管长。
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 (3)
1.一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，包括缓冲罐底座、缓冲罐罐体、缓冲罐进气管道、缓冲罐排气管道和管线组，其中，
所述缓冲罐罐体安装在所述缓冲罐底座上；
所述缓冲罐进气管道和缓冲罐排气管道分别安装在所述缓冲罐罐体上；
所述管线组具有多根管线，它们分别为第一支路管线、第二支路管线、第一返流管和第二返流管，所述第一支路管线和第二支路管线的一端分别通过四通接头A和四通接头B安装在所述缓冲罐进气管道上；
所述第一返流管的一端通过所述通过四通接头A安装在所述缓冲罐进气管道上，以使经过第一支路管线和第一返流管流动后的支路气流与缓冲罐进气管道内的主气流汇流时相位相反；
所述第二返流管的一端通过所述通过四通接头B安装在所述缓冲罐进气管道上，以使经过第二支路管线和第二返流管流动后的支路气流与缓冲罐进气管道内的主气流汇流时相位相反；
所述第一支路管线和第一返流管连接，以通过管长来抑制从压缩机中出来的气流的奇数倍频率的脉动；
所述第二支路管线和第二返流管连接，以通过管长来抑制从压缩机中出来的气流的偶数倍频率的脉动。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，还包括管线接头装置，所述管线接头装置具有多个管线接头和多根中间连接管，每个管线接头分别安装在所述缓冲罐罐体上，每根所述中间连接管连接两个所述管线接头，所述第一支路管线和第一返流管通过所述管线接头装置连接，所述第二支路管线和第二返流管也通过所述管线接头装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于大型往复压缩机的管道式主动气流脉动衰减装置，其特征在于，所述缓冲罐罐体内至少设置两根补充管线并且有一根所述补充管线的两端分别连接在一所述管线接头上，以用于连接所述第一支路管线和第一返流管，还有一根所述补充管线的两端分别连接在一所述管线接头上，以用于连接所述第二支路管线和第二返流管，从而通过调整管长来抑制从压缩机中出来的气流的脉动。
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