大型往复式压缩机作为气体增压和运送气体的动力设备,是石油、机械、化工以及冶金等行业中不可或缺的重要设备之一。由于大型往复式压缩机间歇性和周期性的吸排气,管道内无法避免的会出现气流脉动。气流脉动不但会对压缩机的工作性能产生影响,并且其产生的气柱共振会引起管道的剧烈振动,严重威胁生产安全。因此,对大型往复式压缩机管道内气流脉动的研究具有重要的理论意义和实际工程应用价值。本文主要从理论分析、气流脉动的抑制和试验测试三个方面对气流脉动进行了研究,主要研究内容如下:1、基于平面波动理论和网络传递矩阵方法,建立了大型往复式压缩机管道气流脉动分析的网络计算模型,并开发了Matlab程序代码。利用所开发的计算分析算法,分别对管道系统内的气柱固有频率和脉动压力进行了计算与分析,并对比了参考文献中的计算结果。比较结果表明,本文计算值与参考文献计算值吻合,验证了网络计算模型和气流脉动分析程序代码的正确性。2、针对两个实际工程案例,建立了管道系统的网络计算模型,应用所开发的计算分析算法,进行了气流脉动分析,为管道设计提供支持。案例一分析了一个大型往复式六列六缸压缩机组排气管道系统内的气流脉动,计算了气柱的前十阶固有频率和各节点的脉动压力幅值。结果表明,该管道系统的前十阶气柱固有频率范围在1~25 Hz之间,可以很好的避开压缩机的激发频率33.13 Hz,说明该系统不会产生低阶气柱共振。另外,该管道系统压缩机各排气端点的压力不均匀度?的最大值为5.87%,小于API618标准的允许值7%,并且缓冲罐出口的压力不均匀度?最大值为0.25%,小于允许值0.65%,这说明该管道系统设计合理,不会引起较强的振动。案例二针对一个大型往复式双缸压缩机组,分别分析了进气和排气管道系统内的气流脉动。分析结果显示,进气管道和排气管道内均会发生气柱共振。对于进气管道,建议在两个进气缓冲罐出口法兰处各添加一个孔板,将进气缓冲罐与压缩机之间的连接直管的管长减小,并将进口处的管长增加。对于排气管道,建议在排气缓冲罐进口法兰处各添加一个孔板,将排气缓冲罐的长度增加,将压缩机与排气缓冲罐之间的管长减小,并将排气缓冲罐之后的水平直管管长增加。改造后,进、排气管道由于孔板产生的压降占管路平均绝对压力的百分比分别为0.44%和0.11%,均小于API618标准的许用压降1.02%。并且,压缩机的激发频率33.33 Hz不在进、排气管道气柱的共振区内,管道不会产生气柱共振。此外,压缩机进气口处的?为6%,压缩机排气口处的?为3.98%,均小于允许值7%;进气缓冲罐进口处的?为0.55%,小于允许值0.8%;排气缓冲罐出口处的?为0.57%,小于允许值0.634%。各点处的脉动压力的幅值均在标准许可的范围内,说明改造方案可行。3、为了验证理论分析结果,设计了两套气流脉动试验测试方案,分别为实际机组测试试验和小型声学试验。实际机组的测试针对案例二中的管道系统,使用压力传感器测取脉动压力信号的时域图,并经过快速傅里叶变换将时域图变换为频域图,进而得到压力不均匀度和各阶频谱峰值大小情况。小型声学试验包括气柱固有频率的测试和脉动压力的测试。在气柱固有频率的测试中,采用信号发生器代替压缩机作为频率的激发源,使用扫频法测试气柱的各阶固有频率。在脉动压力的测试中,通过压力传感器测试缓冲罐内的压力波动,进而求出压力不均匀度。