陈利仪

摘要：对商超项目中使用制冷活塞压缩机组配套水冷冷凝器的制冷系统中曾出现管道啸叫声的原因进行分析。在现场通过关小冷却水系统中的进出水蝶阀以提高制冷系统中的高压压力、调整压缩机组安装的水平度、增加设备安装的减振块以达到调整排气的固有频率;通过一系列的改造措施，有效地减小了管道啸叫声的发生，消除共振，提高制冷系统的安全。

关键词：啸叫声;固有频率;共振;冷凝压力

上海某超市内低温机组在运行中，在吸气压力下降到0.5bar以下且同时有两台压缩机在运转，此时制冷机组排气集管到油分离器出口整一段管道会出现强烈的噪音，此噪音较一般运行制冷系统声音高，而且是一阵阵的，间隙性的。此现象目前对系统制冷性能安全等并无影响，但是目前这种啸叫声并不是正常的，为此采用了多种方式，试图分析出制冷活塞压缩机在运行过程中产生啸叫声的原因并解决此现象。

一、啸叫声产生的现象

此项目低温系统是采用比泽尔活塞压缩机（型号为4GE–23，制冷系统为R22系统）为核心部件的三并联活塞压缩机组，其压缩机的主要参数见表1。

目前此项目运行中，如果在单台运行的时候，全压力范围内均无出现异常噪音值，总体运行噪音测试值在78左右，如果是2台或3台同时运转时，当压力在0.5 bar（相对饱蒸发温度–17℃）以上，机组运行无异常噪音值，总噪音测试值在82左右，当压力下降到0.5bar以下，机组开始出现非连续的，间歇性异常噪音，测试噪音值在90以上。

在现场进行的测试，啸叫声的存在时排气管的振动值与啸叫声停止后排气管的振动值进行测试，测试结果如表2、3，由表可以得出，发生啸叫声时，管道内部振动“加速度”、“速度”数值较大，管道“振幅”基本平稳，在合格范围内，且经过计算负荷基准仍在合格范围内。因此目前该系统除噪音较大之外，并不会对系统管道产生安全、泄漏等问题。

二、啸叫声产生的原因

制冷活塞式压缩机吸排气为间歇性，气流的压力与速度呈周期性变化，且气流脉动大，在排气管的弯头、异径管、阀件、直管段等部位会产生较大的激振力，当激发频率与气体固有频率相等时，就会形成强烈的脉动，引起管道产生强烈的啸叫声。

当一台运行时，活塞压缩机的排气虽为一段一段的，但是并没有产生碰撞冲突，固有频率不等于激发频率，因此并没有产生强烈的啸叫声。当吸气压力上升时，活塞压缩机的排气固有频率也不等于激发频率，同样不会产生强烈的啸叫声。当在12bar的冷凝压力下，吸入压力在0.5bar以下时，此工况下与管道直径和管道的长度等共同影响下，固有频率开始接近激发频率，因此开始产生强烈的啸叫声。如果将冷凝压力上升，不同工况下气体的固有频率将发生变化，与激发频率会有偏差，会减小或降低啸叫声。

三、如何减小排气啸叫声

活塞式压缩机排气的这种共振是因为活塞压缩机吸排气非连续引起的，此啸叫声无法完全避免和消除，只能尽量避开排气气体固有频率与激发频率的偏差从而减小排气管的啸叫声。目前常用的方法有以下几种：

（一）在排气集管增加消音器

在排气集管上增加消音器来减小此部分气流声，消音器的容积计算：根据《API–618–2007石油化工和天然气工业用往复式压缩机》7.9.3.2计算最小排气缓冲容积：

排气管消音器的容积为31.5L。

目前在排气管增加消音器的应用不多，最主要的还是控制系统的冷凝压力作为主要手段。

（二）增加排气管段的支架

曾在一个项目中，压缩机运行的过程中也出现了异常的噪音，经过排查，压缩机后面的排气管固定支架在运输过程中出现了松动，现场工作人员对压缩机所有固定架进行拧紧后，此噪音消失。

（三）控制冷凝压力

冷凝压力偏低，压缩机排气速度较快，在负荷较低时，每次吸入的气体快速地排出，使吸排气之间的气流脉动更快，在项目现场通过关小进出水管的蝶阀，将冷凝压力提高至14bar，此时压缩机运行的噪音值就没有异常了。因此调整冷凝压力，改变系统中气体固有的频率使之与共有激发频率相差越大，就能减小运行噪音。

控制系统冷凝压力的方式主要有：

1、在排气管道上增加排气压力调节阀。排气压力调节阀可以根据需要进行调节排气压力，在北方地区应用尤其重要，因为北方地区温度较低，即使室外的冷凝器风扇、水泵均不运转了，但是冷凝压力也是偏低的。

2、对于水冷冷凝器，在水侧回路中，进出水管上增设一个电动三通阀，通过冷凝压力的信号才驱动此三通阀的开启，从面控制排气压力。

3、对于蒸发式冷凝器、风冷冷凝器，通过控制水泵、風扇的转动以达到控制冷凝压力的办法。

（四）在压缩机的排气阀中增加一个消音孔板

通过在压缩机排气阀中增加一个节流用的消音孔板，有效地减小气流脉动，减小管路的振动。

消音孔板带有一定的节流作用，在管道中使用需经过十分注意，常用在低功率的压缩机的排气阀片中，我公司一般在7.5HP以下的压缩机排气阀出口安装消音孔板。消音效果显著。

（五）在安装过程中，注意调整压缩机组安装的水平度

安装基础一般为混凝土墩结构，在浇注和抹平过程中很难达到一个机组安装所要求的水平度，因此在制冷压缩机组安装的过程中，就需要对设备的基础进行找平，可通过设置小尺寸的钢板多块叠加的方式进行找平设备安装的水平度。

（六）设备安装与混凝土基础需设置减振块

减振块在设备安装运行中起到的作用：可以消除共振传导，避免设备的振动对基座或其他设备造成影响，同时避免其他设备的振动对设备的损害。一般对于制冷压缩机组安装固定所采用的减振块一般为橡胶减震垫、橡胶减振器、弹簧减振器。

四、结论

制冷活塞压缩机组在运行过程中，由于自身结构的特性，压缩机的吸气排存在一定的间隙性，因此在运行过程中，如果气体的固有频率与共振的激发频率相近或相等时，系统中会出现异常噪音、共振引起管裂等多种问题。通过对制冷系统中曾出现管道啸叫声的原因进行分析。在现场通过关小冷却水系统中的进出水蝶阀以提高制冷系统中的高压压力、调整压缩机组安装的水平度、增加设备安装的减振块以达到调整排气的固有频率;通过一系列的改造措施，有效地减小了管道啸叫声的发生，消除共振，提高制冷系统的安全。

参考文献

丘亮新.大型压缩机管道振动分析和减振技术对策[J].福建工程学院学报，2005（08）.

美国石油协会.石油化工和天然气工业用往复式压缩机——API-618标准[S].第五版，2017.12.

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