脉动大、结构不共振
以降低脉动为主，例如改进缓冲器或设置孔板，同时检查弯头附近支架是否足够。
压力脉动是什么，为什么要单独测
压力脉动是管内流体压力围绕平均值的周期性或准周期性波动。它以声波的形式沿管道传播，在管端、容器、阀门和支管处反射叠加，因此管线不同位置的脉动幅值可能相差很大。常规压力表和变送器经过阻尼处理，只反映平均压力，看不到这种快速波动，必须使用频响足够的动态压力传感器和高采样率的采集系统才能测到。
压力脉动的影响不止管道振动一项。对往复式压缩机，进出口脉动过大会影响气阀的启闭，缩短阀片寿命，改变实际排量和功耗；对计量仪表，脉动会造成流量计读数偏差；对管道和容器，脉动产生的交变力会推动管道振动，长期作用导致焊缝和支管疲劳。因此在往复式机组的设计验证、投运调试、振动治理和性能异常排查中，压力脉动测试都是必要的一环。
脉动的主要来源与频率
不同设备产生脉动的机理不同，频率也各有规律。现场分析时先根据设备参数算出可能的脉动频率，再与实测频谱对照，是确认来源最有效的方法。
| 设备类型 | 脉动产生机理 | 主要频率成分 | 现场注意 |
|---|---|---|---|
| 往复式压缩机 | 气阀间断开启，吸排气流量呈脉冲状 | 转速乘以每转吸排次数及其倍频，单作用与双作用不同 | 多缸相位关系使某些阶次叠加或抵消，卸荷与余隙调节会改变脉动谱 |
| 往复泵与柱塞泵 | 各柱塞排液流量随曲柄转角周期变化 | 柱塞数乘以转速及其倍频 | 吸入侧脉动可能引起汽蚀，进口阀、出口阀磨损也会改变脉动 |
| 离心泵 | 叶片经过蜗舌或导叶时的动静干涉 | 叶片数乘以转速的叶片通过频率及其倍频 | 叶轮与蜗舌间隙小时更强，偏离设计流量时还会出现低频不稳定脉动 |
| 离心压缩机与风机 | 叶片通过、旋转失速与喘振 | 叶片通过频率；失速多为低于转速的频率；喘振为低频大幅振荡 | 喘振时流量和压力剧烈波动，需结合防喘振控制记录分析 |
| 螺杆压缩机 | 齿间容积周期性排出 | 阳转子齿数乘以阳转子转速及其倍频 | 排气口与管路容积匹配不当时脉动明显 |
| 阀门与流动 | 涡脱落、阀门节流与阀芯颤动 | 与流速和几何尺寸有关，随流量变化 | 支管口涡脱落可能激起支管内的声学共振 |
气柱共振：脉动为什么会被放大
管道里的气柱或液柱和一根琴弦一样有自己的声学固有频率。固有频率由管段长度、介质声速和两端的边界条件决定：连接大容器、缓冲罐或大管的一端相当于开口端，盲端、关闭的阀门或小孔相当于闭口端；两端边界相同时对应半波长型共振，一端开口一端闭口时对应四分之一波长型共振。介质声速随组分、温度和压力变化，因此同一条管线在不同工况下共振频率会移动，开车、换介质或季节变化后出现的新问题，往往与此有关。
当设备的某个脉动频率落在气柱固有频率附近时，管内会形成驻波，闭口端和压力腹点处脉动最大，开口端附近速度波动最大而压力波动较小。盲端支管，比如安全阀支管、关闭的旁路和备用接口，是气柱共振的高发位置。气柱共振属于流体声学问题，改变管道支架只能减轻管道响应，不能消除脉动本身；与管道机械共振必须区分开。
| 判别要点 | 气柱共振 | 管道机械共振 |
|---|---|---|
| 动态压力 | 共振频率处脉动明显放大，沿管线呈驻波分布 | 脉动不一定大，压力谱可能没有突出峰 |
| 锤击试验 | 敲击测得的结构固有频率与问题频率不一致 | 结构固有频率与问题频率接近 |
| 对支架改变的反应 | 加固支架后振动转移，脉动不变 | 加固支架后固有频率改变，振动明显下降 |
| 对介质与温度的反应 | 介质组分、温度改变时问题频率随声速移动 | 与介质声速关系不大 |
| 有效措施 | 改变管长、增加容积、设置孔板、调整转速 | 改变支架间距和刚度、增加阻尼 |
脉动怎样转化为管道振动
压力脉动本身是作用在管壁上的均匀压力，在直管段内各个方向相互平衡，不会产生横向推力。只有在流向或截面改变的位置，比如弯头、三通、异径管、盲端和阀门，脉动压力乘以不平衡面积才形成交变的激振力。所以同样的脉动幅值，弯头多、走向复杂的管线振动更突出，而长直管段可能并不明显。
管道最终的振动大小取决于两个因素：激振力有多大，以及结构在该频率下的动态放大有多大。脉动大但管道固有频率远离脉动频率时，振动可能并不严重；脉动不大但管道恰好共振时，振动仍可能很大。因此诊断时需要同时测量动态压力、管道振动和管道固有频率，三者对照才能确定该从流体侧还是结构侧入手。
脉动小、结构共振
以调整管道支架、改变固有频率为主，脉动侧可不做大的改动。
脉动大、结构也共振
流体侧和结构侧都要处理，单独处理一侧往往效果有限。
脉动和振动都不大但仍有开裂
检查支管、焊接质量和局部应力集中，必要时做动应变测量。
测压点选择与取压方式
- 确定测量位置通常选在压缩机或泵的缸体进出口、缓冲器前后、孔板前后、弯头和三通附近以及盲端支管末端；怀疑气柱共振时，沿管线设置多个测点，才能看出驻波分布。
- 选择取压接口尽量利用短而通径较大的接口，传感器靠近管壁安装；细长的引压管自身会形成声学共振，使测得的脉动被放大或衰减，频率也会失真。
- 选择传感器根据静压和预计脉动幅值选择量程，频响覆盖关心的最高频率；需要同时了解静压时选用能测静压的类型，只关心动态分量时可选用仅测动态压力的类型。
- 处理高温与危险介质高温介质需采用冷却或隔离措施保护传感器，可燃有毒介质的取压和拆装须按工艺安全要求办理作业许可并由运行方配合。
- 同步测量动态压力与管道振动、设备转速键相同步采集，便于比较频率、相位和时间关系。
- 覆盖工况在不同负荷、转速、卸荷级或余隙设置、单机与并联运行下分别测量，记录每个工况的平均压力、温度和流量。
测量数据怎么读
读脉动数据，先看时域波形和峰峰值，再看频谱。脉动幅值通常用峰峰值表示，并常与平均压力相比较，评价按相关标准、设计要求或设备制造方的规定执行。频谱中的各个峰要逐一与设备的脉动频率对应：落在转速乘以作用次数及其倍频上的，来自设备本身；与设备频率无关、但随介质温度变化而移动的，多与气柱共振或流动激励有关。
沿管线多个测点的幅值分布很有价值：闭口端和压力腹点幅值大，压力节点附近幅值小，据此可以推断共振的阶次和范围。不同工况之间的对比同样重要，如果某一转速或负荷下脉动突然增大，往往说明脉动频率扫过了气柱固有频率。最后把脉动数据与管道振动数据放在一起，判断振动最大的管段是否正好对应脉动大的位置和不平衡面积集中的管件。
- 设备进出口脉动大而缓冲器后明显降低，说明缓冲器在起作用。
- 缓冲器后仍然较大，需要检查缓冲器容积、内部结构和接管长度。
- 盲端支管末端脉动远大于主管，提示支管存在气柱共振。
- 脉动频率与管道振动主频一致，且振动最大处在弯头附近，说明脉动是主要激振源。
缓冲器、孔板与其他抑制措施
| 措施 | 作用原理 | 适用情形 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 缓冲器 | 利用容积吸收流量波动，起到声学低通滤波作用 | 往复式压缩机和往复泵进出口 | 应尽量靠近缸口，容积和接管长度需经声学计算 |
| 带内件的声学滤波器 | 在缓冲器内设置挡板和扼流管，形成更强的滤波 | 单纯容积不足以抑制低阶脉动 | 会增加压降，内件焊缝本身也需关注疲劳 |
| 孔板 | 在脉动速度大的位置引入阻尼，消耗脉动能量 | 缓冲器接管处或气柱共振速度腹点附近 | 会产生压降，位置不当效果很差 |
| 改变管长或支管长度 | 使气柱固有频率避开主要脉动频率 | 盲端支管和两容器之间的连接管 | 需复核所有运行工况下的声速变化 |
| 调整转速或工况 | 让脉动频率离开共振区 | 变频驱动或可调负荷的设备 | 需考虑工艺要求，并确认新工况下没有其他共振 |
| 离心泵结构调整 | 增大叶轮与蜗舌或导叶的间隙，采用叶片错列的叶轮 | 叶片通过频率脉动突出 | 需与设备制造方确认对性能的影响 |
抑制措施的效果取决于具体的管系声学特性，改动方案应经过脉动分析计算，并在实施后复测验证。
测试前需要准备的资料
- 设备参数：类型、转速范围、缸数和作用方式、柱塞数或叶片数、螺杆齿数，以及负荷调节方式。
- 介质组分、运行温度和压力范围，用于估算声速和气柱固有频率。
- 管道轴测图，标明缓冲器、孔板、阀门、盲端支管和容器的位置与尺寸。
- 缓冲器和声学滤波器的设计资料，以及原设计阶段的脉动分析报告。
- 可用的取压接口位置与规格，是否需要新开接口及其审批要求。
- 问题出现的工况、时间和变化过程，以及气阀、仪表和管道的历史故障记录。
现场测试怎么安排
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成；测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的，可以与失效分析一并安排。
常见问题
普通压力表能不能测压力脉动？
不能。普通压力表和变送器带有阻尼，只反映平均压力，快速波动被平滑掉了。测压力脉动需要频响足够的动态压力传感器，安装在短而通畅的接口上，并以较高采样率记录，才能得到真实的幅值和频率。
压力脉动大一定会导致管道振动大吗？
不一定。脉动只有在弯头、三通、盲端等处才形成激振力，振动大小还取决于管道在该频率下是否接近共振。所以要同时测动态压力、管道振动和固有频率，才能判断该从流体侧还是结构侧治理。
已经装了缓冲器，为什么脉动还是大？
常见原因有缓冲器容积不足、距离缸口太远、接管过长、内部挡板损坏，或下游管段发生气柱共振。测量缓冲器前后和下游多个位置的脉动，比较衰减效果和分布，就能判断问题出在缓冲器本身还是管线声学特性。
孔板应该装在哪里？
孔板主要靠消耗脉动能量起作用，装在脉动速度大的位置效果最好，例如缓冲器接管口或气柱共振的速度腹点附近。位置和孔径应根据脉动分析确定，同时核算压降对工艺的影响，装后需复测确认效果。
换了介质或者季节变化后振动变了，是什么原因？
介质声速随组分和温度变化，气柱固有频率随之移动。原来避开的共振可能在新工况下与脉动频率重合，导致脉动和振动突然增大。可以在新工况下测量脉动分布，判断是否出现了新的气柱共振。