随着国内外天然气行业发展,液化天然气LNG(Liquefied Natural Gas,简称LNG)和压缩天然气CNG(Compressed Natural Gas,简称CNG)加气站技术逐渐成为国内交通领域的主要能源站,基于这两种站场类型,发展起来了L-CNG(由液化天然气转化为压缩天然气的加气站)和HCNG(混氢天然气)加气站。LNG往复式增压柱塞泵组在L-CNG加气站动力设备的整个系统中发挥着重要作用,其特殊的低温工况,对轴封的动环和静环、柱塞泵的柱塞和缸套等相对运动的零件,即要求线膨胀系数相近的材料来制作,又要求零件的线膨胀系数须小于或等于被包络零件的线膨胀系数,以防止冷收缩时产生卡死现象。特别是对那些耦合要求很严格的运动零件在最后一道精加工之前,必须作深冷处理,深冷温度一般应等于或低于工作温度,处理时间为1-4小时。针对于这种及其严格和独特的工艺要求,回转式柱塞泵难以实现,为此,目前加气站大多采用往复式柱塞泵。但LNG往复式柱塞泵组在与其他泵相比,振动、噪声严重,另外由于与LNG往复式柱塞泵组的连接管道存在管道压力振动,在L-CNG加气站运行中容易引起工艺系统压力表、压力温度传感器等安全附件失效,潜在的管道损坏造成安全事故风险巨大。本文以LNG往复式增压柱塞泵组及连接管道为研究对象,从泵组流体振动到机械振动、从输入动力端各组件模态分析到输出端连接管管道流固耦合模型建立、从管道振动研究到管道管卡及在管道系统合理加装吸振器有效减振,全面研究分析了LNG往复式增压柱塞泵组及输出管道的振动机理和如何规避共振、降低振动及噪声的有效方法。对今后进一步研究LNG往复式增压柱塞泵组、连接管道减振提供一定的理论支撑,对企业在建设安全可靠的LNG场站具有一定的指导意义。本文首先介绍了L-CNG加气站工作原理,指出LNG往复式增压柱塞泵组及管道在运行过程振动引起的一些问题;简述国内外对低温往复式增压柱塞泵、机体、曲轴系统、输液管道系统的研究发展情况。其次针对LNG往复式增压柱塞泵组及连接管道,理论研究分析了流量脉动、空化现象等方面对LNG往复式增压柱塞泵组振动的影响及管道内流体特性对管道固有频率的影响;研究分析柱塞腔的流体作用力、曲柄连杆机构上受到的各个力与曲柄转角?的关系,理论研究曲轴受力和通过曲轴传导到轴承上的力情况以及柱塞缸内高压流体的压力、往复惯性力对曲轴系振动的影响。再次基于AMESim机械、流体、控制等模型元件,搭建了LNG往复式增压柱塞泵组的仿真模型,通过仿真研究双缸单作用柱塞泵的流量、压力变化规律和吸排液阀的启闭特性,研究流体振动特性。以模态分析理论为基础,对LNG往复式增压柱塞泵组动力端的曲轴、连杆和机体建立了有限元分析模型,运用ANSYS软件计算分析了曲轴、连杆和机体在约束状态下的十阶固有频率、模态振型,分析曲轴、连杆和机体的动态特性及薄弱环节,对今后LNG往复式增压柱塞泵组本体的优化设计提供一定的理论指导。最后基于LNG往复式增压柱塞泵组振动与连接管道振动的相互关系,研究了其连接管道的振动特性及管道减振技术,供后续设计、建设最优的LNG站点工艺系统所借鉴。