制冷压缩机与设备第三章 活塞式制冷压缩机的震动和噪声
活塞式压缩机振动原因分析及解决措施
活塞式压缩机振动原因分析及解决措施摘要：随着当今社会的不断发展和生产技术水平的不断提高，生产和生活中对活塞式压缩机的需求也日益渐高。
因此，积极采用科学的手段，对活塞式压缩机的管道振动原因及防振措施进行分析的意义就显得非常重要。
关键词：活塞式压缩机；振动原因；解决措施1现状和存在的问题某公司年产50万吨合成氨80万吨尿素项目低温甲醇洗装置循环氢压缩机为上海东方压缩机制造有限公司设计并制造的往复式压缩机；循环氢压缩机共有3列气缸并联，缸体为双作用式成对置型分布，Ⅰ缸单独使用一个进气缓冲罐和排气缓冲罐，Ⅱ缸和Ⅲ缸共享一个进气缓冲罐和排气缓冲罐。
压缩机自安装试车以来，始终存在机组Ⅱ缸和Ⅲ缸垂直方向上振动值偏高的问题，曾出现缓冲罐焊缝振断的情况。
下面，笔者就针对压缩机的振动原因展开分析。
2活塞式压缩机的概述2.1活塞式压缩机的原理单级压缩机所能提高的压力范围十分有限，对于要求气体工作压力更高的场合，采用单级压缩不仅不经济，有时甚至是不可能实现的，所以必须采用多级压缩。
多级压缩是将气体的总压力分成若干级，按先后级次把气体逐级进行压缩，并在级与级间将气体进行冷却。
其理论循环由三个连续压缩的单级理论循环组成，为便于分析比较，假设循环中各级吸气和排气无阻力损失，且各级压缩按绝热过程（或多变指数相同的过程）进行；每级气体排出经冷却后的温度与第一级的吸气温度相同（即完全冷却）；不计泄漏以及余隙容积的影响。
2.2活塞式压缩机的特点当压缩机的时，其绝热循环功比等温循环功高，压力比越大，这种现象越严重。
为了使耗功降低以及不使排气温度过高而影响润滑油的性能，并考虑其它因素，总是把较大的压力比分成两级、三级以及多级压缩，保证每级压力比都处于较小而可行的范围内。
多级压缩具有下列特点：（1）经济性好，可以节省耗功。
（2）降低排气温度，提高安全可靠性。
多级压缩虽然具有一系列的优点，然而也并不是级数越多越好，这是因为：①级数增加使结构趋于复杂，整个装置的制造费用、尺寸和重量等都有所增加。
活塞式空气压缩机的振动分析与处理
活塞式空气压缩机的振动分析与处理活塞式压缩机是通过气缸、气阀和活塞构成的不断变化的容积来完成工作的，本文将从惯性力、气流脉动等方面来分析其产生振动的原因，并从设备的安装、检修、维护和操作等方面提出了减小振动的有效方法。
1.概述空气压缩机作为矿山风动设备、工具动力的提供者，被广泛应用。
玉溪矿业大红山铜矿作为全国最大的井采矿山之一，专门设置了地表集中供风站，为井下风动设备提供高压用风。
空压站主要安装有7台D-100/8e型活塞式空气压缩机，压缩机零部件使用寿命、连接件的强度和密封性受到其安装质量、气流的脉动和本身的惯性力所引起的机组和管道震动的影响，导致压缩机出现曲轴箱地脚螺栓松动、裂纹、中体支座螺栓振断、风包支撑点裂纹等一系列问题，严重影响压缩机的安全运行。
因此，不仅设计部门要重点考虑减少压缩机震动的问题，我们使用单位也应在安装、检修、维护和操作中特别注意这一问题。
2.振动分类及产生的原因活塞式压缩机的振动就其产生的原因可分为两大类：（1）惯性力引起的机械振动；（2）气流脉动引起的振动。
它包括气柱共振和管道机械共振。
2.1.由于惯性力引起的机械振动活塞式压缩机的惯性力分为两种：曲轴旋转的旋转惯性力和十字头组件、活塞往复运动的往复惯性力。
其中，旋转惯性力Ir=Mr×R×2（Mr旋转运动件总质量，R曲轴旋转半径，曲轴旋转角速度）；往复运动惯性力Is=Ms×R×2(cos+×cos2)（Ms往复运动件总质量，R曲轴旋转半径，曲轴旋转角速度，曲轴转角，=R/L连杆长径比）。
从计算公式可知，在设计时，可以通过曲拐错角、列和级的合理配置来减小或平衡往复惯性力，或是通过加平衡块来平衡旋转惯性力。
但是，在实际工作中，总会有一部分无法达到平衡的往复惯性力，而这部分往复惯性力（或称为力矩）就是产生机组机械振动的根源。
2.2.气流脉动引起的振动活塞式压缩机在运转过程中，由于吸气、排气的间歇性使得管路中气流的速度和压力呈现出周期性的变化，这便是气流脉动现象。
现代制冷机组振动与噪声控制探讨
现代制冷机组振动与噪声控制探讨摘要螺杆式制冷机组作为石油化工行业生产中的关键设备，是丙烯腈装置制冷系统中的关键组成部分。
而其中螺杆式压缩机的转速与运行功率都较高，导致螺杆式制冷机组成为整个系统中的主要振动与噪声来源，对实际生产与人们生活造成不利影响，因此要加强对制冷机组振动与噪声方面的控制，避免振动与噪声的加剧都导致故障的累积。
关键词制冷机组；振动与噪音；控制螺杆式制冷机组的机构相对简单、紧凑且可靠性极高，即便是在高压缩比的情况下，仍然能够维持较高的输气系数与较低的排气温度，在石油化工行业的空调冷水系统中有着广泛的应用[1]。
然而，螺杆式制冷机组的振动与噪声问题一直困扰着人们，目前对于制冷机组振动与噪声特性的研究主要集中在制冷压缩机产生振动与噪声方面，而针对制冷压缩机置于整体制冷机组之后的振动与噪声控制系统研究较为匮乏。
文章结合理论研究与实际测试，对制冷机组的振动与噪声产生机理进行分析，并提出针对性的控制措施。
1 制冷机组的构成螺杆式制冷机组主要由两台半封闭螺杆式的制冷压缩机、一台组合式冷凝器、一台组合式蒸发器以及一个底座机架等部件组成。
制冷压缩机主要是安装在冷凝器、蒸发器的支架上，并且结合减振橡胶垫进行安裝，其进排气管路与冷凝器、蒸发器之间为刚性连接。
此外，冷凝器、蒸发器的刚性支架与制冷机组公共底座机脚相连，制冷机组侧面则通过减震器与背向基座相连接，底部则安装在地基基座上，采用刚性连接。
2 制冷机组的振动与噪声分析2.1 振动与噪声的类别及成因制冷压缩机作为机组中的唯一的运动部件，是螺杆式制冷机组产生振动与噪声的主要来源，其产生的噪音主要分为气流噪声、耦合噪声以及电机噪声。
具体成因为：①气流噪声。
主要原因是因为制冷介质在压缩机中做周期性的吸入-压缩-排出运动，当制冷介质与排出管道相连通时，两者之间产生的压差，会造成气流出现喷注的噪声。
②耦合噪声。
制冷压缩机的排气管道会表现出气流压力高且流速较快的特点，而气流流态有所转变的位置（比如弯头等），会造成气流与管道的相互作用，进而产生耦合噪声。
制冷压缩机第三章一、十一节讲解
定义式：
l
Vy Vx
（3-4）
推荐值：
l 0.97 ~ 0.99
λl的数值不能从示功图上直接求得，但气缸内制冷剂泄漏会引起示功图中过程线的变化。 压缩过程中，若高压腔蒸气因排气阀不严密漏入气缸，则压缩线变陡；若蒸气通过气缸和 吸气阀的不严密处由气缸漏出，则曲线变平坦，膨胀过程相反。 要减少泄漏损失，必须注意气阀的设计、制造和安装质量，防止发生延迟关闭引起的蒸气 倒流。
V" V " p 1 V' V'
（3-2）
P 1 P s 0 。）
（吸气容积损失ΔV”是由于吸气终了汽缸压力不等于ΔPs0所引起，一般
计算
v
Ps 0
（3-9）
根据多变压缩过程方程计算，令压缩过程指数等于1。令c=0，得到近似式（3-10）
Ps1 : 吸气终了相对压力损失； 吸气压力损失； Ps1 Ps 0 P 1: Ps 0 Ps1 Ps和 λp主要受 P s1 P s 0的影响，c的影响是次要的 。随 0 c的增大，λp下降；
定义式：
经验公式：
Vx t V"
Vx——折算容积； V”——实际吸入气体容积。
（3-3）
对顺流立式压缩机
T l T 0 / Tk
Ts 0 T0 T T1 aTk b
（3-12）
对全封闭压缩机
（3-13）
T0——蒸发温度，K ； Tk——冷凝温度，K ； T1——吸气终了温度，K ； θ——吸气过热度，K； a：反映T1随Tk变化的系数，a=1.0~1.15,随压缩机尺寸减小， a值趋近1.15； b：反映压缩机向周围空气散热对T1的影响。b=0.25~0.8。当压缩机尺寸较大，向外界散热强度较弱 （机壳自由空气冷却）时，b取较大值。
往复活塞式冰箱压缩机气流脉动噪音探析
和 排 出过程 中是有 间隔 的，因此 ，这 种每次循
环 的吸气和排气 不连续性 产生 了气流 波动 。 当高 速 流动 的 制 冷剂 气 体 从 阀组 的 出 口 高速 喷射 出来 ， 与周 围 的气 体 激烈 混 合 时产
发 ；压缩机 的电磁噪 声相 对于气 流噪声和 机械 噪 声相 比是较 弱的 。压缩 机的整 体噪声 实际上 是 由上述三者 综合叠加而 成 ，在 实际 的分析 中 是很难 分 出是 哪个因素所 引起 的，用人 耳朵也 很难判 断，但 从试 验分析 的频谱 图中 ，可 以看
（ ）气流 的脉动 还会 引起压 缩机 排气量 ５ 的增加或 减少 ，引起 某些指示 功率增加 ，使气
Ｈ 及１０ ￣４ ０ ｚ 间有一个突 出峰 ；电机 噪 ｚ ８０ ０ ０Ｈ 之 声的频 段主要是在１０ ０ ｚ 间为高 峰段 。 ５ ￣７ ０ 之 Ｈ 由于影 响往复活塞 式冰箱压 缩机 的噪 声 因素 很 多，在很 多文献 中有 研究 ，这里不再详 述 ，本 文主要是对气流脉动噪声进行探 讨分析 。
性 并呈宽频 带特性 ，很易被其 它噪声 因素所激
性工作过程 。由于压缩机 在每运行 一转的过程
中要经过 吸入 ，排 出 的过程 ，且在 每次 的吸入
的各段频 率与管道 、消音盖 、壳体 、簧等零件 的固有频 率相 同时，就会产 生共 振 ，引起共 鸣
噪声 。有 时与制冷系 统的管道 ，箱体 ，底板等 部 件的 固有频 率相 同时，也会产 生共鸣噪声 ， 试 验表 明 ，此 共鸣频 率一 般在２ ０ ０ ｚ ０ ￣５ ０Ｈ 范
一
向制冷 器 具传 递 ， 引起 共 鸣噪 声 ，造 成制 冷 器具 箱体有 很明显 的振感，有时还会 使制冷
《制冷压缩机》第3章_滚动转子式制冷压缩机
一、转子的受力分析
排气口
R A
A
e
O
l
L
1
p s 0 吸气口
1
T
O1
r
1. 气体合力
Fg L1L p ps0
由几何关系：
L1
2r
sin
1
2
对三角形AOO1有：
n
令p pdk ,可求得排气开始角 .
压力—转角曲线
V
V
Vmax
0
P
p
V
pdk
ps0
2
4
Vd
四、功率及效率
1. 等熵功率 Pts qma hdk hs0 3600
2. 指示功率 Pi Pts i
i
T l
1
1
(2) 吸气孔口前边缘角 (3) 排气开始角
(4) 排气孔口后边缘角
(5) 排气孔口前边缘角
V
容积—转角、压力—转角图
p
P
V
0
2
4
气体的吸气、压缩时进行吸气、压缩、排气的过程，故可以认为压缩机一个工 作循环仍是在一转中完成的。
• 由于往复运动：
•
1.转速受到限制，机器体积大而笨重；
•
2.结构复杂、易损件多、维修工作量大；
•
3.运转时有振动；
• 由于进、排气过程：
•
4.排气不连续、气体压力有脉动；
•
5.进气阀
制冷压缩机
《制冷压缩机》PPT课件
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6
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（3）按压缩机与电动机的组合形式分：开启式和 封闭式（半封闭和全封闭）
（4）按压缩机的级数分：单机单级和单机双级制 冷压缩机
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二、活塞式制冷压缩机的总体结构和主要零件
对于一台典型的大型活塞式制冷压缩机， 它的零部件可分为： （1）机体 （2）传动机构 （3）配气机构 （4）润滑油系统 （5）卸载机构 （6）轴封装置
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所有制冷压缩机，根据其结构特点和工作原 理，均有其最佳冷量使用范围。因此，当使用的 冷量和条件不同时，应选用不同形式的压缩机， 以获得最佳运行效果。
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5
第一节 活塞式制冷压缩机的构造
一、活塞式制冷压缩机的分类
（1）按压缩机汽缸分布形式分：直立形、V形、 W形、S形（扇形）和Y形（星形）
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一、活塞式制冷压缩机的工作过程
活塞式制冷压缩机的工作过程包括吸气、压缩、 排气三个过程。
压缩机完成一个工作过程，每只气缸吸入的低
压气体体积为：
Vg
D2 4
S（m2）
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若压缩机的气缸数为Z，转速为n（r/min）， 则其每秒钟吸入的气体体积为：
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第三节 螺杆式制冷压缩机
一、螺杆式制冷压缩机的结构和工作原理
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二、螺杆式制冷压缩机的运行调节
制冷设备安装工程施工及验收规范(上)
制冷设备安装工程施工及验收规范（上）制冷设备安装工程施工及验收规范(上)第一章总则第1.0.1条为了保证制冷设备安装工程施工的质量，特制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于制冷机组、制冷压缩机和附属设备，以及活塞式、螺杆式、离心式、吸收式、蒸汽喷射式等制冷设备安装工程的施工及验收。
制冷设备安装工程施工及难民的通用技术要求，应按国家标准《机械设备安装工程施工及验收规范》TJ231(一)-75“通用规定”执行。
现场组装的活塞式制冷压缩机和化工工艺采用的大型离心式制冷压缩机的安装应按国家标准《机械设备安装工程施工及验收规范》TJ231(五)-78中的有关规定执行。
第1.0.3条制冷设备的拆卸和清先，应符合下列要求:一、对于制冷机组、整体安装的制冷压缩机及吸收式制冷设备，一般应进行外表清洗并检查机组内的真空情况(或充气内压状况);符合有关设备文件规定的设备，其内部零件可不拆洗，但如超过保险期或有明显缺陷时，也应进行清洗;二、对于现场组装的各种型式的制冷设备，安装前应把主机零部件、附属设备和管道进行清洗。
清洗后应将清洗剂和水分除净并应检查零部件表面有无损伤及缺陷，合格后应在表面涂上一薄弱支冷冻机油。
第1.0.4条安装氨制冷设备时，要现场配制的零部件，严禁采用铜和铜合金材料。
第1.0.5条制冷设备的安装，必须采用专用制冷阀门和仪表;制冷设备的法兰、螺纹接头等处的密封材料，应选用耐油石棉胶板、聚四氟乙烯膜带、甘油一氧化铝或氯丁橡胶密封液等。
第1.0.6条制冷制备管道的焊接，应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的有关规定。
第1.0.7条制冷设备的安装，应符合现行的有关设备工程设计规范和设备技术文件的要求。
第二章制冷机组的安装及试运转第2.0.1条制冷机组系指包括压缩机、电动机及其成套附属设备在内的整体式或组装式制冷装置。
第2.0.2条制冷机组应在底座的基准面上找正、找平。
第2.0.3条制冷机组的自控元件、安全保护继电器、电器仪表的接线和管道连接应正确。
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mjr 2a
mwj
0.5mj
a b
r rw
mw
mwr
mwj
a b
r rw
(mr
0.5mj)
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角度式压缩机的平衡方法
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五、其他减振方法
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第二节 活塞式制冷压缩机的噪声
（1）噪声源 机械噪声、流体噪声、电磁噪声。 （2）降噪措施 提高装配精度、改进结构、降 低气流脉动等。
mc1 (0.3 ~ 0.4)mc mc2 (0.6 ~ 0.7)mc
经转化后有：
A点mj mp mc1 B点mr ms mc2
5
三、曲柄连杆机构的惯性力
1.往复惯性力
Fj mjaj
(mp mc1)r 2 cos cos2
mjr 2 cos mjr 2 cos2
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小结
1.曲柄连杆机构质量转化分为两部分。 一部分集中在活塞销中心，做往复直线运 动；另一部分集中在曲柄中心，做旋转运 动。
2.压缩机的惯性力可以通过气缸轴线的 合理布置和在曲柄相反方向加平衡块这两 种方法加以平衡。
3.噪声指示已成为评价压缩机与制冷量、 能耗、可靠性指标的重要因素。
r (1 cos ) r(1 cos 2 )
4
r L , t
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aj r 2 (cos cos 2 )
往复加速度ar来自r 2 旋转加速度
2
二、曲柄连杆机构运动部件的质量转化 1.活塞与曲柄
ms2 2 ms2rr 2 ms ms1 ( r)ms2
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思考题
1.曲柄连杆机构运动部件质量转化的方 法是怎样的？
2.连杆部件的质量转化的原则是什么？ 3.曲柄连杆机构惯性力是如何计算的？ 4.活塞式制冷压缩机惯性力平衡的方法 是怎样的？ 5.活塞式制冷压缩机常用的减振措施有 哪些？ 6.活塞式制冷压缩机噪音可分为几类？
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ms2r ( r)ms2
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2.连杆
替代系统 ——分布质量 转换成集中质 量。
mc mc1 mc2 mc1L1 mc2L2
小头质量:
mc1
mc
L2 L
大头质量:
mc2
mc
L1 L
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对我国自制的压 缩机连杆，其质量分 配为：
降低振动和噪声是制冷压缩机的 重要目标。往复式制冷压缩机的振动 主要起因于压缩机曲柄—连杆机构运 动时形成的惯性力。
往复式压缩机的噪声 包括机械噪声、流体噪声 和电磁噪声。对不同的噪 声源应采取不同的降低噪 声的措施。
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第一节 活塞式压缩机的振动
一、曲柄—连杆机构的运动方程
x OC OA (L r ) (r cos L cos )
Fj1 Fj2
0.29 ~ 0.17
一阶往复惯性力 二阶往复惯性力
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2.旋转惯性力
Fr mrar ms mc2 r 2
惯性力矩:双曲拐多缸机的往复惯性力和离心 惯性力不在同一平面，因而产生力矩引起振动。
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四、活塞式压缩机的惯性力平衡
1.单缸压缩机的惯性力平衡
旋转惯性力：
mwr mr (r rw ) (ms mc2 ) r rw
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往复惯性力：
mw mwr mwj
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2.多缸压缩机的惯性力平衡
—— 设置平衡块
mwrrw 2b mrrw 2a
mwr
mr
a b
r rw
mwjrw 2b
1 2
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