活塞式压缩机活塞周期性的吸、排气会使管路内的气流发生气流脉动。气流脉动不仅造成连接管道上的控制仪表失灵、气阀工况变坏、压缩机容积效率降低,而且对安全生产造成很大的威胁。强烈的气流脉动,使管道发生剧烈振动,轻则造成泄漏,重则由破裂而引起爆炸,造成严重事故。因此对活塞式压缩机管道振动的研究具有十分重要的理论意义和现实意义。 本文应用平面波动理论建立了简单管道内气柱固有频率和压力脉动的计算方程;复杂管道内气柱固有频率和压力脉动的计算则分别采用转移矩阵法与刚度矩阵法。并利用MATLAB软件建立了管道内气流脉动的计算机程序,将气流脉动以图像的形式表达出了管道内各点的压力脉动情况,方便了压缩机管道的设计。 对管道结构的固有频率和动力响应也进行了分析与计算。采用有限元法建立不同管道元件的单元刚度矩阵和单元质量矩阵,最终形成管道结构的总刚度矩阵和总质量矩阵。然后应用子空间叠代法和振型叠加法对管道的运动微分方程进行求解,建立了管道结构的动力有限元方程,得到管道结构的模态和动力响应参数。 提出了在主机设计中消减气流脉动、设置缓冲器、设置气流脉动衰减器和孔板、避免气柱共振和结构共振等管道的振动控制措施。这些措施和方法,不仅在配管的设计阶段中,而且在压缩机工作时,安全运转受到威胁而不能作大的调整时,都具有重要的指导意义。