CN108591017B - 一种宽频脉动衰减器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气流脉动衰减器，尤其涉及一种用于压缩机管系的气流脉动衰减器。一种宽频脉动衰减器，其技术方案是：隔板位于圆筒形壳体内部，将圆筒形壳体分割为膨胀腔以及共鸣腔；穿孔管的一端开放，另一端封闭；隔板将穿孔管分割为边界开放段以及边界封闭段，其中，边界开放段位于膨胀腔内，边界封闭段位于共鸣腔内；在边界开放段的管壁上设有n组沿周向等孔径的小孔，用于衰减气流脉动中的高频成分；在边界封闭段的管壁上设有n组沿周向孔径不等的小孔，n组孔径不等的小孔与共鸣腔腔体组成亥姆霍兹共鸣器串联组，用于衰减气流脉动中的低频成分；本发明减小气流对压缩机管系的冲击，保证压缩机安全运行。

Description

一种宽频脉动衰减器
技术领域
本发明涉及一种气流脉动衰减器，尤其涉及一种用于压缩机管系的气流脉动衰减器。
背景技术
往复式压缩机通常是管道输送的动力源，是炼油和化工装置中重要的机械设备，而管道振动是往复式压缩机出口管线常见的故障之一。由于往复式压缩机吸、排气的间歇性，使气流的压力和速度成周期性变化，这种现象称为气流脉动。一旦气流脉动严重，将会导致压缩机机体和管系的强烈振动，这不仅容易导致压缩机机体及管系发生强度破坏，也会减小压缩机的有效容积、改变气阀工况，降低压缩机效率，影响压缩机的经济性和生产安全性。因此，有效衰减气流的剧烈脉动，控制设备振动，是保证压缩机安全高效运行的关键。
现有的抑制气流脉动的方法主要是在压缩机进排气口安装缓冲罐，这种方法虽然可以有效抑制气流脉动，但罐体体积较大，安装使用受限，且抑制频率较窄，对现场工况变化的适应性不强。
发明内容
本发明的目的在于：为达到衰减气流脉动的目的，提供一种能够衰减较宽频带气流脉动的宽频脉动衰减器。
本发明的技术方案为：一种宽频脉动衰减器，它包括：圆筒形壳体、隔板以及穿孔管；
隔板位于圆筒形壳体内部，将圆筒形壳体分割为膨胀腔以及共鸣腔；
穿孔管的一端开放，另一端封闭；穿孔管安装在隔板中心位置，隔板将穿孔管分割为边界开放段以及边界封闭段，其中，边界开放段位于膨胀腔内，边界封闭段位于共鸣腔内；在边界开放段的管壁上设有n组沿周向等孔径的小孔，用于衰减气流脉动中的高频成分，其中n为≥1的自然数；在边界封闭段的管壁上设有n组沿周向孔径不等的小孔，n组孔径不等的小孔与共鸣腔腔体组成亥姆霍兹共鸣器串联组，用于衰减气流脉动中的低频成分；
圆筒形壳体设有沿轴向的进口接管以及沿径向的出口接管，进口接管与出口接管均与膨胀腔相通；进口接管上设有第一连接法兰，出口接管上设有第二连接法兰；
进口接管、出口接管的管径与穿孔管的管径相同。
工作原理为：气流通过进口接管进入膨胀腔，脉动气流在腔体内迅速膨胀，利用膨胀腔的低通滤波原理可以很好地抑制气流脉动中的高频成分，同时穿孔管的边界开放段有助于打散气团，进一步消耗气流脉动的能量。气流经边界开放段进入共鸣腔，共鸣腔腔体内穿孔管边界封闭段的孔管壁上开有n组小孔，不同直径的小孔与其外部共鸣腔腔体构成具有多个共振频率的亥姆霍兹共鸣器串联组，用以衰减多个频率的脉动气流。
进一步的，圆筒形壳体的长径比介于2-4之间，圆筒形壳体的长度过长或直径过大都会影响衰减效果。
上述方案中，具体的，边界开放段上等孔径小孔的孔径为穿孔管管径的1/5，n组等孔径的小孔的总穿孔面积与穿孔管的横截面积相等。
边界封闭段内同样设有n组小孔，每组小孔的孔径不同，边界封闭段内每组小孔的总穿孔面积S由亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式计算得到；
亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式：
Figure GDA0002098966860000021
其中：a为声速，S为每组小孔总穿孔面积，L′为穿孔管壁厚，V为共鸣腔腔体容积；
在已知共振频率f0、声速a、穿孔管壁厚L′、共鸣腔腔体容积V的情况下，得到每组小孔总穿孔面积S。
进一步的，穿孔管以焊接形式安装在隔板中心位置。
本发明具有如下优点：本发明将膨胀腔和穿孔管有机结合形成阻抗性衰减结构加强高频脉动的衰减，同时利用开有不同孔径小孔群的穿孔管段和其外部共鸣腔构成亥姆霍兹共鸣器组，衰减特定频带脉动，特别是低频带脉动。综合两侧腔体结构实现宽频脉动衰减，从而减小气流对压缩机管系的冲击，保证压缩机安全运行。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
其中：1-第一连接法兰、2-进口接管、3-圆筒形壳体、4-边界开放段、5-隔板、6-边界封闭段，7-出口接管、8-第二连接法兰。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
参见附图1，一种宽频脉动衰减器，它包括：圆筒形壳体3、隔板5以及穿孔管；
隔板5位于圆筒形壳体3内部，将圆筒形壳体3分割为膨胀腔以及共鸣腔；
穿孔管的一端开放，另一端封闭；穿孔管安装在隔板5中心位置；隔板5将穿孔管分割为边界开放段4以及边界封闭段6，其中，边界开放段4位于膨胀腔内，边界封闭段6位于共鸣腔内；在边界开放段4的管壁上设有n组沿周向等孔径的小孔，用于衰减气流脉动中的高频成分，其中n为≥1的自然数；在边界封闭段6的管壁上设有n组沿周向孔径不等的小孔，n组孔径不等的小孔与共鸣腔腔体组成亥姆霍兹共鸣器串联组，用于衰减气流脉动中的低频成分；
圆筒形壳体3设有沿轴向的进口接管2以及沿径向的出口接管7，进口接管2与出口接管7均与膨胀腔相通；进口接管2上设有第一连接法兰1，出口接管7上设有第二连接法兰8；
进口接管2、出口接管7的管径与穿孔管的管径相同。
工作原理为：气流通过进口接管2进入膨胀腔，脉动气流在腔体内迅速膨胀，利用膨胀腔的低通滤波原理可以很好地抑制气流脉动中的高频成分，同时穿孔管的边界开放段4有助于打散气团，进一步消耗气流脉动的能量。气流经边界开放段4进入共鸣腔，共鸣腔腔体内穿孔管边界封闭段6的孔管壁上开有n组小孔，不同直径的小孔与其外部共鸣腔腔体构成具有多个共振频率的亥姆霍兹共鸣器串联组，用以衰减多个频率的脉动气流。
实施例2
在实施例1的基础上，对圆筒形壳体3做进一步限定：圆筒形壳体3的长径比介于2-4之间，圆筒形壳体3的长度过长或直径过大都会影响衰减效果。
实施例3
在实施例1或2的基础上，对穿孔管做具体的限定：
边界开放段4上等孔径小孔的孔径为穿孔管管径的1/5，n组等孔径的小孔的总穿孔面积与穿孔管的横截面积相等；
边界封闭段6内每组小孔的总穿孔面积S由亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式计算得到；
亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式：
Figure GDA0002098966860000041
其中：a为声速，S为每组小孔总穿孔面积，L′为穿孔管壁厚，V为共鸣腔腔体容积；
在已知共振频率f0、声速a、穿孔管壁厚L′、共鸣腔腔体容积V的情况下，得到每组小孔总穿孔面积S。
实施例4
参见附图1，一种宽频脉动衰减器，它包括：圆筒形壳体3、隔板5以及穿孔管；
隔板5位于圆筒形壳体3内部，将圆筒形壳体3分割为膨胀腔以及共鸣腔；
穿孔管的一端开放，另一端封闭；穿孔管安装在隔板5中心位置，本例中，穿孔管以焊接形式安装在隔板5中心位置；隔板5将穿孔管分割为边界开放段4以及边界封闭段6，其中，边界开放段4位于膨胀腔内，边界封闭段6位于共鸣腔内；在边界开放段4的管壁上设有4组沿周向等孔径的小孔，用于衰减气流脉动中的高频成分，4组沿周向等孔径的小孔间距相等，孔径为穿孔管管径的1/5，总穿孔面积与穿孔管的横截面积相等；在边界封闭段6的管壁上设有4组沿周向孔径不等的小孔，4组孔径不等的小孔与共鸣腔腔体组成亥姆霍兹共鸣器串联组，用于衰减气流脉动中的低频成分，4组沿周向孔径不等的小孔间距相等，孔径依次递减，每组具体孔径根据亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式计算得到；
圆筒形壳体3设有沿轴向的进口接管2以及沿径向的出口接管7，进口接管2与出口接管7均与膨胀腔相通；进口接管2上设有第一连接法兰1，出口接管7上设有第二连接法兰8；
进口接管2、出口接管7的管径与穿孔管的管径相同。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种宽频脉动衰减器，其特征在于：它包括：圆筒形壳体(3)、隔板(5)以及穿孔管；
所述隔板(5)位于所述圆筒形壳体(3)内部，将所述圆筒形壳体(3)分割为膨胀腔以及共鸣腔；
所述穿孔管的一端开放，另一端封闭；所述穿孔管安装在所述隔板(5)中心位置，所述隔板(5)将所述穿孔管分割为边界开放段(4)以及边界封闭段(6)，其中，所述边界开放段(4)位于所述膨胀腔内，所述边界封闭段(6)位于所述共鸣腔内；在所述边界开放段(4)的管壁上设有n组沿周向等孔径的小孔，用于衰减气流脉动中的高频成分，其中n为≥1的自然数；在所述边界封闭段(6)的管壁上设有n组沿周向孔径不等的小孔，n组孔径不等的小孔与所述共鸣腔腔体组成亥姆霍兹共鸣器串联组，用于衰减气流脉动中的低频成分；
所述圆筒形壳体(3)设有沿轴向的进口接管(2)以及沿径向的出口接管(7)，所述进口接管(2)与所述出口接管(7)均与所述膨胀腔相通；所述进口接管(2)上设有第一连接法兰(1)，所述出口接管(7)上设有第二连接法兰(8)；
所述进口接管(2)、所述出口接管(7)的管径与所述穿孔管的管径相同；
所述边界开放段(4)上等孔径小孔的孔径为所述穿孔管管径的1/5，n组等孔径的小孔的总穿孔面积与所述穿孔管的横截面积相等。
2.如权利要求1所述的一种宽频脉动衰减器，其特征在于：所述圆筒形壳体(3)的长径比介于2-4之间。
3.如权利要求1或2所述的一种宽频脉动衰减器，其特征在于：所述边界封闭段(6)内每组小孔的总穿孔面积S，由亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式计算得到；
亥姆霍兹共鸣器共振频率计算公式：
Figure FDA0002334517770000021
其中：a为声速，S为每组小孔的总穿孔面积，L′为穿孔管壁厚，V为共鸣腔腔体容积；
在已知共振频率f0、声速a、穿孔管壁厚L′、共鸣腔腔体容积V的情况下，得到每组小孔的总穿孔面积S。
4.如权利要求1或2所述的一种宽频脉动衰减器，其特征在于：所述穿孔管以焊接形式安装在所述隔板(5)中心位置。
5.如权利要求1所述的一种宽频脉动衰减器，其特征在于：所述边界开放段(4)上等孔径小孔共有4组，等间隔设置。
6.如权利要求5所述的一种宽频脉动衰减器，其特征在于：所述边界封闭段(6)上孔径不等的小孔共有4组，等间距设置，孔径依次递减。
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