专利名称：面向管道运输的压缩机振动测试方法
技术领域：
本发明涉及一种测试天然气管道运输系统中使用的压縮机振动状况的方法，属于
振动测试技术领域。
背景技术：
近年来，我国的天然气工业得到了高速发展，相继建成了陕京线、涩兰线、西气东输线、忠武线和陕京二线等长距离输送管线，西气东输二线等管线也即将建成投产。预计在未来几年内，国内天然气管道的总里程将达到io万公里。 天然气管道运输系统主要由矿场集气网、干线输气管道(网)、城市配气管网以及与此相关的站、场等设备组成。这些设备从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化及干线输送，再经配气网送到用户，形成一个统一的、密闭的输气管道系统。在输气管线系统中，压縮机站与管路构成一个统一的动力系统。压縮机的出站压力就是该站所属管路的起点压力，终点压力为下一个压縮机站的进站压力。因此，压縮机组作为压縮机站的动力之源，其重要性不言而喻，其安全性能越来越受到管道运营者的关注。 由于系统工作状态的周期性变化或受到外界干扰，实际的输气管线系统将不可避免地在管道内产生流量和压力的冲击或脉动，激发流体管道的机械振动和噪声。这种由压縮机组造成的管道振动对天然气管道运输系统的安全运行是一个不可忽视的隐患，尤其是强烈的振动会使管道本身以及与之相连的构件产生疲劳破坏，从而发生管线断裂、气体外泄，甚至引起严重的生产事故，给生产和环境造成严重危害。因此，有必要对天然气管道运输系统中使用的压縮机组振动状况采取行之有效的监测措施，以便对压縮机组的运行状态进行诊断，尽量降低压縮机组发生故障的频率。 在公开号为CN101419115的中国发明专利申请中，提出了一种振动测试装置，包括马达、转动体、连接杆、支柱、滑动杆、支撑杆及至少一个悬挂装置，其中马达与转动体相连，用于带动转动体转动，滑动杆可滑动地装设于支柱上，连接杆的两端分别转动连接于转动体和滑动杆的下端，支撑杆固定于滑动杆的另一端，悬挂装置固定于支撑杆上，用于悬挂一待测设备。将待测设备悬挂于悬挂装置上，开启振动测试装置，即可实现对待测设备进行振动测试。振动测试装置结构简单，成本低。 但是，以上述振动测试装置为代表的现有技术并不是针对天然气管道运输系统而专门开发的，因此并未充分考虑管道运输系统中压縮机组的技术特点，在具体生产实践中仍然存在很多技术问题需要解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种面向管道运输的压縮机振动测试方法。利用该方法对压縮机组的振动状况进行测试，可以为管道运输系统的优化设计和科学维护提供技术支持。 为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案
—种面向管道运输的压縮机振动测试方法，基于振动分析与监测系统和多个加速度传感器实现，其中各所述加速度传感器与压縮机中需要测试的部位相连，其特征在于
(1)首先根据压縮机的特点确定需要进行振动测试的部位； (2)在需要进行振动测试的部位安装加速度传感器作为测试通道，将各所述加速度传感器与所述振动分析与监测系统相连接； (3)利用加速度传感器采集各测试通道的振动数据，使用专业分析软件对所述振动数据进行分析； (4)根据分析结果对压縮机中振动超限的部位采取减小管道振动的技术措施。
其中，在所述步骤(1)中，进行振动测试的部位包括A列的二级压縮气缸机架、曲轴箱、B列的三级压縮气缸出口机架和压縮机支撑架底座。 或者，进行振动测试的部位包括B列的三级压縮气缸出口机架、A列的二级压縮气缸机架、A列的三级压縮气缸出口机架和B列二级压縮气缸机架。 或者，进行振动测试的部位包括B列的三级压縮气缸出口机架、与冷却箱相连的管道支撑座、冷却箱和B列的二级压縮气缸机架。 在所述步骤(2)中，所述加速度传感器安装在压縮气缸的十字头顶部。 所述振动分析与监测系统为ZonicBook/618E振动分析与监测系统。 本压縮机振动测试方法充分考虑了管道运输系统中压縮机组的分布情况和技术
特点，通过分析压縮机组的振动状况，可以为深入剖析产生管道运输系统故障的成因提供
技术基础。利用该方法可以减少管道运输系统出现故障的概率，提高天然气传输效率，有效
节约管道运输系统的维修经费。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。 图1为在进行压縮机组振动测试的工作中，用于安装加速度传感器的压縮机组的一个示例； 图2(a) 图2(d)分别显示了在第1实施例的数据采集过程中，4个测试通道的振
动信号情况；
图3 (a)
动信号情况；
图4 (a)
动信号情况；
图5 (a)
动信号情况。
图3(d)分别显示了在第2实施例的数据采集过程中，4个测试通道的振图4 (d)分别显示了在第3实施例的数据采集过程中，4个测试通道的振图5 (d)分别显示了在第4实施例的数据采集过程中，4个测试通道的振
具体实施例方式
下面，首先对用于实施本压縮机振动测试方法的相关硬件设备进行必要的说明。
在进行管道运输系统中的压縮机振动状况测试时，可以使用ZonicBook/618E振动分析与监测系统。该振动分析与监测系统是专业的振动噪声测试系统，具有4个转速输入通道、1个外触发输入通道、1路波形输出通道，还具有高速以太网接口以确保连续记录数据。作为压縮机故障诊断的重要手段，ZonicBook/618E振动分析与监测系统具有携带简 便、操作简单和灵敏度高等优势，运用到压縮机组的各个机械部位，通过具体的分析，可以 达到故障诊断的目的。 为了振动测试工作的需要，可以根据需要使用计算机及配套分析软件等。上述振 动分析与监测系统、传感器及计算机之间可以通过连接缆线进行连接。利用强力磁座将加 速度传感器与压縮机所需要测试的部位相连，可同时测量压縮机组多个位置的振动情况。 进行振动测试时所使用的传感器为加速度传感器。这是一种常用的传感器，在此就不详细 说明了。此外，在将测试通道扩展时，还可以包括各种扩展模块等。该扩展模块通过模块连 接线与前述的振动分析与监测系统、计算机等进行连接。 需要强调的是，实施本发明所提供的压縮机振动测试方法并不限于使用上述的 ZonicBook/618E振动分析与监测系统，使用其他具有类似功能的振动测试系统也是可行 的。 下面结合具体的振动测试实施方案对本压縮机振动测试方法的具体实施步骤展 开详细的说明。 在某加气站中，所使用的压縮机组为三级压縮，即包括一级压縮气缸、二级压縮气 缸和三级压縮气缸。如图l所示，该压縮机组为有十字头的往复活塞压縮机，连杆通过十字 头带动活塞作往复运动。首先将4个加速度传感器的位置安装在每级压縮气缸(活塞缸) 的十字头顶部，其中测试通道1和测试通道2的加速度传感器分别安装在一级压縮气缸的 两处十字头顶部；测试通道3的加速度传感器安装在二级压縮气缸的十字头顶部；测试通 道4的加速度传感器安装在三级压縮气缸的十字头顶部。 在加速度传感器安装完毕之后，利用eZ-Tomas软件进行第1实施例的测试，所获 得的各测试通道信号的图形如图2(a) 图2(d)所示。从这些信号图形可以看出，四个测 试通道信号的振动趋势是一致的，说明检测数据真实有效。为了便于进一步的分析，将四个 测试通道的信号合在一起进行比较，可以发现一级压縮气缸的测试通道1和测试通道2明 显比二级压縮气缸的测试通道3和三级压縮气缸的测试通道4的振动变化明显。这就提醒 技术人员在采取振动抑制措施时要重点考虑一级压縮气缸处的技术处理。
在第2实施例中，发明人利用eZ-Analyst软件进行测试。在测试时，4个测试通 道的4只传感器分别安装在4个可能产生不均衡振动的部件上。其中，测试通道1安装在 A列的二级压縮气缸机架上；测试通道2安装在曲轴箱上；测试通道3安装在B列的三级压 縮气缸出口机架上，测试通道4安装在压縮机支撑架底座上。此处的A列和B列分别是分 布在曲轴箱两侧的两列气缸的代称，下同。 图3(a) 图3(d)分别显示了数据采集过程中，4个测试通道的振动信号情况。从 图3(a) 图3(d)可以看出，测试通道l所测试的位置(A列的二级压縮气缸机架)，最大 加速度在2g(g为重力加速度)左右。测试通道2所测试的位置(曲轴箱)，最大加速度在 2. 5g 3. 5g。测试通道3所测试的位置(B列的三级压縮气缸出口机架)，振动加速度频 繁超过10g，最大达到17g。测试通道4所测试的位置(支撑架底座)，最大加速度在5g 6g。 在第3实施例中，发明人仍然利用eZ-Analyst软件进行测试。在测试时，测试通 道1安装在B列的三级压縮气缸出口机架上，测试通道2安装在A列的二级压縮气缸机架上，测试通道3安装在A列的三级压縮气缸出口机架上，测试通道4安装在B列二级压縮气 缸机架上。 图4(a) 图4(d)分别显示了数据采集过程中，4个测试通道的振动信号情况。从 图4(a) 图4(d)可以看出，测试通道1所测试的位置(B列的三级压縮气缸出口机架)，最 大加速度频繁超过10g，最大达到15g。测试通道2所测试的位置(A列的二级压縮气缸机 架)，最大加速度在2. 5g左右。测试通道3所测试的位置(A列的三级压縮气缸出口机架)， 振动加速度在1.5g 2g之间。测试通道4所测试的位置(B列的二级压縮气缸机架)，最 大加速度在3g左右。 在第4实施例中，发明人继续利用eZ-Analyst软件进行测试。其中测试通道1安 装在B列的三级压縮气缸出口机架上，测试通道2安装在冷却箱相连的管道支撑座上，测试 通道3安装在冷却箱上，测试通道4安装在B列的二级压縮气缸机架上。
图5(a) 图5(d)分别显示了数据采集过程中，4个测试通道的振动信号情况。从 图5(a) 图5(d)可以看出，测试通道1所测试的位置(B列的三级压縮气缸出口机架)，最 大加速度频繁超过10g，最大达到20g。测试通道2所测试的位置(管道支撑座)，最大加速 度在3.5g左右。测试通道3所测试的位置(冷却箱)，振动加速度在8g 10g。测试通道 4所测试的位置(B列的二级压縮气缸机架)，最大加速度在3g左右。 利用上述压縮机振动测试方法所获得的加速度数据，可以准确获得各级压縮气缸 机架、管道支撑座、曲轴箱等处的最大振动峰值的分布情况。通过对振动测试结果的评估， 可以发现部分位置的振动已经大大超过设计标准，例如三级压縮气缸出口机架已接近或超 过危险线，需要采取减小管道振动的技术措施。 根据有关研究，管道运输系统中各元件的质量及其分布、刚度及其分布和管道运 输系统的支撑情况都是控制其振动大小的重要因素。为了减少振动所带来的不利影响，可 以在管道系统中的适当位置加装孔板，将管段内的压力纵波变成横波，从而可以降低管段 内的压力不均匀度，减少气流脉动。这是实践证明减小管道振动的有效技术措施。另外，合 理增加支承和改变支承结构，提高管道运输系统的刚度，也是减小管道振动的重要技术措 施。由此可见，利用本发明所提供的压縮机振动测试方法对压縮机组的振动状况进行测试， 可以为管道运输系统的优化设计和科学维护提供强有力的技术支持。 以上对本发明所述的面向管道运输的压縮机振动测试方法进行了详细的说明。对 本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见 的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求
一种面向管道运输的压缩机振动测试方法，基于振动分析与监测系统和多个加速度传感器实现，其中各所述加速度传感器与压缩机中需要测试的部位相连，其特征在于(1)首先根据压缩机的特点确定需要进行振动测试的部位；(2)在需要进行振动测试的部位安装加速度传感器作为测试通道，将各所述加速度传感器与所述振动分析与监测系统相连接；(3)利用加速度传感器采集各测试通道的振动数据，使用专业分析软件对所述振动数据进行分析；(4)根据分析结果对压缩机中振动超限的部位采取减小管道振动的技术措施。
2. 如权利要求1所述的面向管道运输的压縮机振动测试方法，其特征在于所述步骤(1)中，进行振动测试的部位包括A列的二级压縮气缸机架、曲轴箱、B列的三级压縮气缸出口机架和压縮机支撑架底座。
3. 如权利要求1所述的面向管道运输的压縮机振动测试方法，其特征在于所述步骤(1)中，进行振动测试的部位包括B列的三级压縮气缸出口机架、A列的二级压縮气缸机架、A列的三级压縮气缸出口机架和B列二级压縮气缸机架。
4. 如权利要求1所述的面向管道运输的压縮机振动测试方法，其特征在于所述步骤(1)中，进行振动测试的部位包括B列的三级压縮气缸出口机架、与冷却箱相连的管道支撑座、冷却箱和B列的二级压縮气缸机架。
5. 如权利要求1所述的面向管道运输的压縮机振动测试方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述加速度传感器安装在压縮气缸的十字头顶部。
6. 如权利要求1所述的面向管道运输的压縮机振动测试方法，其特征在于所述振动分析与监测系统为ZonicBook/618E振动分析与监测系统。
全文摘要
本发明公开了一种面向管道运输的压缩机振动测试方法。该方法包括如下的步骤(1)首先根据压缩机的特点确定需要进行振动测试的部位；(2)在需要进行振动测试的部位安装加速度传感器作为测试通道，将各加速度传感器与振动分析与监测系统相连接；(3)利用加速度传感器采集各测试通道的振动数据，使用专业分析软件对振动数据进行分析；(4)根据分析结果对压缩机中振动超限的部位采取减小管道振动的技术措施。利用该方法对管道运输系统中使用的压缩机组的振动状况进行测试，可以为管道运输系统的优化设计和科学维护提供强有力的技术支持。
文档编号F04B51/00GK101776074SQ20091009189
公开日2010年7月14日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者周永涛, 董绍华, 谭春波, 费凡, 韩忠晨 申请人:中石油北京天然气管道有限公司