摘  要

摘要

在離心壓縮機的FAT(注：FAT = Factory Acceptance Test工廠驗收測試， SAT = Site Acceptance Test現場驗收測試）過程中，觀察到非同步振動。主頻率與a）轉子系統固有頻率和b）擴壓器中的典型旋轉失速頻率不同。調查發現，下游流量控制閥產生壓力脈動，導致轉子振動。作為實際解決方案，對流量控制閥的位置進行了修改，從而降低了壓力波動和振幅。CFD分析定性地說明了實際現象。

出廠測試配置

基礎信息

壓縮機：8 級，2 段 

測試條件 Gas = CO2(100%) 

入口Ps=1 barG，出口 Pd=63 barG 

N= 8910rpm(100%) 9356rpm(105%) 

Power = 6900kW(approx)

次同步振動（SSV）特征 

     隨著排放壓力的增加觀察到 SSV。

     幾個頻率占主導地位。

     某些頻率隨著排放壓力的變化而變化。

根本原因

• 典型頻率不是系統固有頻率（70Hz）并且 log dec 足夠大（大約= 0.7，）——實際不排除某原因激起轉子共振，因為65Hz

注：評估系統穩定性的指標叫對數遞減率log dec，是波形前一個峰的振幅與后一個峰的振幅的比值的自然對數。如果系統穩定，log dec>0，否則<0.

• 旋轉失速？——流動角符合 Senoo 標準。下圖表明機組以合理的余量滿足 Senoo 標準

  

  
  

• 管道系統？——彎管和/或閥門有時會產生強烈的渦流，這可能會激發轉子。

  注：采集壓力波形并做FFT!壓力脈動測量，觀察到壓力脈動，主導為0.052MPa，65Hz。與振動譜中65Hz一致。

  

• 由于車間空間有限，車間管道布置復雜，彎頭、閥門、孔口之間的距離很近。可在車間管道系統中產生激振力。主閥與孔口調換位置進行測試。

交換后的 SSV，大幅降低 SSV 振動幅度。因此，激振力產生于車間管道系統，而不是壓縮機。FAT 成功完成！

非定常 CFD 分析驗證

非定常 CFD 分析驗證

1 推測的根本原因

   ? 壓縮機下游產生壓力波動。

   ? 它傳播到壓縮機排氣，并導致轉子振動。

2. 驗證程序 

   ? 對 1) 管道和 2) 壓縮機進行單獨的 CFD。

   ? 確認 1) 管道系統產生激振力 2) 壓縮機可以被管道系統產生的  

      力激振

管道CFD分析結果

管道系統CFD總結 ：

• 根據非定常CFD分析，通過調換主閥和孔板，可以改善靜壓波動水平。

• CFD 結果顯示；觀察到 10、25、40 Hz 的壓力波動。這些波動可以減少 30% - 50%。

• CFD 定性地說明了實際現象。CFD 和測量之間的壓力波動幅度不同。這是因為壓縮機排氣給了恒定壓力作為邊界條件。

壓縮機排氣CFD分析模型

[Case-1] 壓縮機 Pd = 6.7 Mpa（恒定）

[Case-2] 基于壓力脈動測量，壓縮機 Pd 隨流量波動。

壓縮機CFD分析結果：

激振力和合成振動幅值

在第 8 個葉輪上由 Fr 以 60Hz 激發，

計算激勵，其合成振動幅度為 7.3um (p-p)，與實際 SSV 幅度相似。

總 結

總結

• 根據 CFD，如果壓縮機排氣壓力因車間管道的外力而波動，作用在轉子上的力會增加。

• Case 2 分析表明觀察到不同的頻率，例如 110Hz，即使壓縮機排氣僅在 65Hz 波動。

• 振動幅值由第 8 級葉輪 65Hz 的激振力計算得出，在探頭位置產生 7.3μm，與實際水平（6.5μm）非常相似。

教 訓 

教訓 

在高壓試驗條件下，即使是車間下游管道系統也可能產生激振力，從而導致壓縮機轉子振動。

應充分考慮車間管道系統

文章來源：VIBOSS振呼