气流脉动往往是引起往复式压缩机管路系统发生振动的主要原因。随着压缩机在各个领域内的广泛使用,导致由气流脉动引发的管路系统振动问题也频频产生,并时常伴随有仪表损坏、管道破裂、流体泄露等安全事故发生。因此,研究压缩机管路系统气流脉动抑制方法具有重要的理论意义和工程价值。本文基于平面波动理论,从理论分析、气流脉动实验研究、脉动抑制方法研究及工程应用四个方面进行了研究。主要内容如下:(1)气流脉动基本理论分析。以平面波动理论为基础,分别对有无线性阻尼波动方程进行了推导,并通过转移矩阵法建立管路系统中脉动气流的传递矩阵,得到简单管路及复杂管路系统中压力脉动的计算方法。对压力脉动剧烈程度的标准压力不均匀度进行了介绍。(2)气流脉动实验研究。使用立式双缸固定式空气压缩机为供气源,搭建往复式压缩机管路系统气流脉动实验平台,真实模拟气流脉动传递现象。借助动态压力传感器、高速数据采集仪及图形化多功能组态软件得到管系中气流压力脉动的分布规律。实验结果显示大容积缓冲罐的气流脉动抑制效果优于小缓冲罐。(3)气流脉动抑制方法研究。结合往复式压缩机管路系统气流脉动实验平台,借助气流脉动分析软件并根据实验台的实际尺寸建立气流脉动数值分析模型,研究压缩机管路系统内脉动气流的分布规律,并将数值计算的结果与实验台的实验测量结果进行比较,偏差在10%以内,证明了数值分析计算模型的正确性。借助经过实验验证过的管路气流脉动分析模型,研究压缩机及管路系统气流脉动抑制方法即缓冲罐的结构尺寸参数、缓冲罐进出口管的布置方法、缓冲罐出口管道的走向对其抑制气流脉动效果的影响。以实验台中缓冲罐体积90 L、气缸与缓冲罐间接管直径Φ58×6、接管长度400 mm为模型基础并总结大量模拟数据后发现,气缸与缓冲罐间的接管长度每增加100 mm,气流脉动幅值相应地增加25%—45%;缓冲罐的体积每增大30 L,气流脉动幅值相应地降低约14%—19%;当接管直径小于50 mm时,气流脉动压力随着接管直径的增大而减小,但当接管直径大于50 mm时,再增加接管的直径时气流脉动的降低不再明显;缓冲罐长径比的变化所引起的脉动压力的变化幅度较小,且当缓冲罐容积逐渐增大时,缓冲罐的直径增大相比于长度增加在对压缩机管路系统气流压力脉动的抑制作用中起到更加显著的影响。最后,以数值模拟方法研究了缓冲罐出口管路走向以及进出口管路布置方法对气流脉动抑制效果的影响,模拟结果显示,弯头角度为45°时,测点处气流脉动幅值最低;进出口管路布置在罐体一端相较于罐体两端,其测点处气流压力脉动幅值增加了19%。研究成果可以为工程设计人员提供有价值的参考。(4)气流脉动抑制方法的工程应用。利用本文总结出的气流脉动抑制方法及规律,针对某化工厂一往复式压缩机管线振动异常的工程实例,建立其数值分析模型,结合实际工况提出整改措施,经过仿真分析后,压缩机管路系统内各节点处的气流脉动幅值都被控制在API618标准线以下。