在油气储运、化工工艺、天然气开采等过程中,往复式压缩机主要用于提供高压气体。曲轴作为压缩机的核心零件,在机组运转过程中受到大小、方向随曲轴转角呈周期性变化的激励载荷作用。此外,随着对超大型压缩机的需求持续增长,机组轴系具有较小的刚度,质量分布不均匀,使轴系的固有频率减小。如果机组的工作转速与临界转速相近,会使机组发生共振,甚至会造成轴系断裂失效。根据API标准规定,用户应当根据厂家做出的振动分析报告进行工况调节,避免往复式压缩机组发生共振,对保证机组的正常运行有很好的指导意义。根据压缩机工艺参数及天然气成分,通过热力学计算,选择合适的压缩机、联轴器、驱动机,进而可以得到机组的运动学参数、动力学参数。同时,采用选型软件Ariel Performance进行工况分析,得到机组振动分析所需要的载荷数据。使用三维建模软件Pro-E建立往复式压缩机、膜片式联轴器、三相异步电动机的装配体模型。然后,将模型导入有限元软件ANSYS Workbench中,对往复式压缩机曲轴、电动机转轴进行静力学分析,可以判断机组的曲轴、转轴满足静强度要求。应用有限元软件ANSYS Workbench对往复式压缩机曲轴、电动机转轴进行自由模态分析,获得固有特性。此外,在Pro-E中得到机组轴系的当量转动惯量,在ANSYS Workbench中得到机组轴系的当量刚度。建立机组轴系的集中质量模型,采用ANSYS APDL进行自由振动分析,得到机组的临界转速、模态振型,可以判断机组满足转速要求。采用多体动力学软件RecurDyn创建往复式压缩机组的多刚体动力学模型,然后将电动机转轴简化成模态柔性体,将弹性膜片简化成弹簧,将曲轴简化成有限元柔性体,得到刚柔耦合动力学模型。通过仿真分析得到机组的运动学参数、动力学参数,同时还可以得到曲轴、转轴的应力、应变、变形。最终,可以判断机组满足动强度要求。