(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111585743.6 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 吴晓南　王旭昇　余思颖　 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种CNG加气站往复式压缩机管道系统减振 方法 (57)摘要 本发明公开了一种CNG加气站往复式压缩机 管道系统减振 方法。 通过建立往复式压缩机管线 模型， 对进气管道出口管道、 安全放散管道等进 行网格无关性验证； 然后基于有限元分析软件计 算压缩机管系各个管道结构固有频率与气柱固 有频率， 提出压缩机管系振动校核标准并根据共 振校核标准对压缩机管系进行共振分析； 对管道 内气体和管道之间进行双向瞬态 流固耦合， 监控 管道位移情况和气体脉动情况， 根据API618规定 对压缩机 管系进行校核； 最后基于模 型计算提出 消减结构 共振和气柱共振的具体应用措施。 本发 明拟合了有 限元软件及流固耦合分析方法对管 系求解计算， 并提出CNG压缩机管系振动校核标 准对计算结果进行校核， 提出了一种消减结构 共 振和气柱共 振的具体 应用措施。 权利要求书1页 说明书10页 附图16页 CN 114218733 A 2022.03.22 CN 114218733 A 1.一种CNG加气站往复式压缩机管道系统减 振方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 建立往复式压缩机模型， 对进气管道出口管道、 安全放散管道、 排污管道进行网格 无关性验证； S2、 提出CNG压缩机管系振动校核标准并根据共 振校核标准； S3、 对管线结构、 气柱固有频率进行计算及进行共 振分析； S4、 对管道内气体和管道之间进行双 向瞬态流固耦合， 监控管道位移情况和气体脉动 情况， 根据API618规定对压缩机管系进行 校核； S5、 提出消减结构共 振和气柱共 振的具体 应用措施。 具体包括以下子步骤： S51、 避免结构共 振措施； S52、 避免气柱共 振措施。 2.如权利要求1所述的CNG加气站往复式压缩机管道减振方法， 其特征在于， 所述步骤 S2提出的校核标准是： 共 振校核标准； 气流脉动校核标准； 应力校核与振幅校核标准。 3.如权利要求1所述的CNG加气站往复式压缩机管道减振方法， 其特征在于， 所述步骤 S2的共振分析基于ANSYS有限元 软件对管道系统进行计算并进行共 振分析。 4.如权利要求1所述的CNG加气站往复式压缩机管道减振方法， 其特征在于， 所述步骤 S5的方法是： 以避免结构共 振和气柱共 振为目标， 包括增 加管卡以及增 加汇管内径。 5.如权利要求1所述的CNG加气站往复式压缩机管道减振方法， 其特征在于， 所述步骤 S1中， 利用流程模拟软件Solidworks， 基于受压缩机振动影响最大的压缩机房管沟内管段 建立模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114218733 A 2一种CNG加气站往复式压缩机管道系统减振方 法 技术领域 [0001]本发明涉及能源利用技术领域， 尤其是CNG加气站往复式压缩机管道系统减振方 法。 背景技术 [0002]经济社会发展离不开持续有效的能源供给。 推动 清洁、 低碳、 高效的天然气发电系 统替代燃煤发电系统， 是我国绿色能源改革的重要措施。 目前， 汽车持有量在不断增加， 基 于此大背 景下， 天然气汽车有着相当广阔的发展空间。 从天然气汽车总量上看， 增速最快的 是CNG汽车。 随着CNG汽车 数量的不断增多， CNG加气站呈高速发展趋势。 [0003]往复式压缩机又叫往复活塞式压缩机、 活塞式压缩机， 目前被广泛地运用于CNG加 气站中。 从机械结构上看， 往复式压缩机是由运动机构与机体部件、 电机、 气缸部 分、 控制系 统以及辅助部件构成， 其工作原理如图1所示。 [0004]因活塞会周期性地排气、 吸气， 往复式压缩机在运行时会造成管道中的天然气形 成脉动压力， 由于流体的撞击管道很有 可能会出现振动， 导致装置的运行 受到一定影响。 此 外， 管道结构振动系统以及流体振动系统的频率是固定不变的， 如果压缩机运行 的振动频 率和其中一个相似或者一致， 那么管道系统会形成共振， 导致加气站的安全生产运作受到 显著影响。 [0005]陕西某化工 企业某分厂于2006年发生了火灾， 并引发爆炸。 究其缘由， 是因为该厂 一氢气压缩机出口管道出现了振动， 造成阀门突然脱落， 许多氢气迅速泄漏， 由此引发火 灾。 河南某化肥生产工厂于2007年开展了压缩机单机调试工作时， 将氢气与氮气混合气体 等工艺气 体引进来 实施压缩 试车， 导致管道出现了剧烈振动， 出口管道焊接位置断裂， 气体 泄漏而引起火灾， 导致许多人就此丧命。 四川某CNG加气站于1996年也爆发了气体泄漏事 故， 此次事故之所以会发生， 主要是因为在很长时间内压缩机出 口管道都处在微小振动环 境中， 管道出现疲劳断裂， 由此引起天然气泄漏。 [0006]北京科技大学的陈杰教授针对100起CNG加气站具有代表性的事故案例进行了统 计， 他认为当前CNG加气站主要存在以下这些安全问题， 即： 压缩机及其管系振动问题、 天然 气气质问题、 售气机质量问题、 储气容器问题、 误操作、 CNG汽车不合格气瓶 问题。 在所有事 故中， 因压缩机及其管系振动引发的事故占比排名第三 位， 达到了16％。 [0007]往复式压缩机管道系统(下文简称CNG压缩机管系)是CNG加气站的关键构成， 其运 行状态与站场的经营效益以及生产的安全息息相关。 如果管道系统出现振动， 势必会造成 巨大的负面影响， 如： 长时间位移造成仪表、 管路支架等附件的连接位置发生松动， 提高法 兰处连接螺栓发生断裂的几率； 管道破裂引起 天然气泄漏， 造成爆 炸事故发生； 管道振动严 重， 会形成较大噪音， 员工若长期处于较差的环境中工作， 其身心健康必然会受到影响。 由 此可见， CNG压缩机管系振动引起的后果， 小则会对员工的身心发展形成不利， 大则会造成 天然气泄漏， 引起火灾 甚至是爆炸， 有时甚至会 对CNG生产运行的安全性产生影响。 [0008]所以， 对CNG压缩机管系运行过程中形成的振动进行剖析， 分析振动对管系产生的说　明　书 1/10 页 3 CN 114218733 A 3