【壓縮機網(wǎng)】前言

 

　　離心式壓縮機其實就是一個復雜的，精密的轉(zhuǎn)動設備，其主要作用是為氣體介質(zhì)加壓，進而配合相應裝置的工藝要求。壓縮機一般包括轉(zhuǎn)子和定子兩大部分，轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪、平衡盤等等部件；定子包括機殼、隔板、密封以及軸承等等。電動機或汽輪機帶動壓縮機的轉(zhuǎn)動主軸開始旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下，氣體流速將通過葉輪及擴壓器大幅提高，后續(xù)加工氣體能夠快速順暢地通過，失去了大量氣體后變成空氣稀薄空間的壓縮機內(nèi)空間，還會加大壓縮機自身的壓力，氣體就可以以更快的速度離開葉輪。氣體在擴壓器內(nèi)部經(jīng)歷了一個能量的轉(zhuǎn)換過程，其轉(zhuǎn)速在擴壓器里開始減慢，這樣，氣體的轉(zhuǎn)動動能就被轉(zhuǎn)換成了壓縮機本身的靜止的壓縮能，進而提高氣體介質(zhì)壓力。

 

　　離心式壓縮機作為一種精密的轉(zhuǎn)動設備，其轉(zhuǎn)速通常較高，一般在10000rad/min左右。如何保證一臺機組在如此高速旋轉(zhuǎn)之下能夠保持長期穩(wěn)定運行，除了保證關鍵部件材質(zhì)和加工精度之外，其在現(xiàn)場安裝過程中的工藝及質(zhì)量控制也是一個非常重要的環(huán)節(jié)。下面從空分裝置用組現(xiàn)場安裝的角度出發(fā)，著重闡述離心式壓縮機組安裝工藝和質(zhì)量控制。

 

　　壓縮機基礎安裝

 

　　在空分裝置中，驅(qū)動離心式壓縮機的方式有：汽輪機驅(qū)動、電動機驅(qū)動、膨脹機輔助驅(qū)動。通常情況下，前兩種形式布置在壓縮機廠房內(nèi)，第三種形式膨脹機通常布置在冷箱周圍。

 

　　對于汽輪機驅(qū)動時（一臺汽輪機驅(qū)動兩臺離心式壓縮機），離心式壓縮機組及其附屬設備通常選用剛架式基礎分層布置，驅(qū)動機與壓縮機布置在二層平臺上，附屬設備布置在一層平臺上。

 

　　對于電動機驅(qū)動，一種是電動機一拖二（一臺電動機驅(qū)動2臺離心式壓縮機）時通常采用剛架式基礎布置，另一種是電動機一拖一（1臺電動機驅(qū)動1臺離心式壓縮機）時通常采用塊式基礎。布置型式與汽輪機驅(qū)動大致相同。

 

　　對于膨脹機驅(qū)動時（此時膨脹機和離心式壓縮機通常撬裝在一起，前者稱為膨脹端，后者稱為增壓端），離心式壓縮機組及其附屬設備通常選用塊式基礎，此情形下通常是附屬設備布置在離心式壓縮機組的周圍。

 

　　壓縮機廠房布置

 

　　根據(jù)離心式壓縮機的具體使用環(huán)境，一般壓縮機組采用廠房內(nèi)布置，應注意在壓縮機廠房內(nèi)布置時的幾種不同形式。通常情況下，對于大型離心式壓縮機，應重點從其部件重量較大，方便吊裝的角度考慮廠房設計和各設備單元的布置。而對于小型離心式壓縮機，考慮到其檢維修部件重量較小、運行過程中產(chǎn)生噪音相對較小，也可根據(jù)實際運行環(huán)境考慮可露天布置。在滿足生產(chǎn)、方便維修和符合環(huán)境保護的條件下，壓縮機廠房推薦設計成敞開或半敞開式（半敞開式可設計成操作平臺以下敞開，平臺以上封閉或部分封閉的方案）。

 

　　壓縮機組及其附屬設備的安裝

 

　　空分裝置的離心壓縮機組，通常由空氣壓縮機、空氣增壓機、驅(qū)動機（汽輪機、電動機或膨脹機）、油站、段間冷卻器和高位油箱等設備組成。空氣壓縮機宜布置在被抽吸的設備附近，其附屬設備宜靠近機組布置；而吸風口應布置在有害氣體及固體塵埃散發(fā)源的全年z*小頻率風向的下風側(cè)，且與散發(fā)碳氫化合物（尤其是乙炔）等有害氣體發(fā)生源應有一定的安全距離。

 

　　目前空分裝置中空氣壓縮機通常選用單軸懸臂水平剖分式離心式壓縮機，空氣增壓機通常選用垂直剖分單級多輪式離心壓縮機或齒輪式多軸三段離心式壓縮機。其中單軸壓縮機采用內(nèi)置式氣體冷卻器，結構緊湊，由于冷卻器布置在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)，具有吸音的作用，同時單軸壓縮機葉輪線速度較小，因此整機噪音較小。由于單級壓縮比小且級間有三個中冷，氣體出口溫度較低。但與齒輪式多軸壓縮機相比，單軸壓縮機耗水量要增加不少。而齒輪式多軸壓縮機采用外置式氣體冷卻器，相對來說占地面積較大，無論是級間管道還是冷卻水管道的設計、安裝工作量都要比單軸壓縮機多。

 

　　離心式壓縮機、驅(qū)動機等均為高速運轉(zhuǎn)機械，軸承、軸瓦處轉(zhuǎn)動摩擦發(fā)熱，為防止軸承、軸瓦超溫燒損，保證機組正常運行，必須設置潤滑油系統(tǒng)，通常稱為油站。油站包括油箱、高位油箱和油泵、冷油器、濾油器等。油站（潤滑油和控制油系統(tǒng)）宜靠近壓縮機布置并應滿足標高要求和油冷卻器的檢修要求。油箱中的油量必須高于機組正常運行時的z*低液位，以此作為衡量壓縮機所需油量的主要指標。此要求不包括經(jīng)安全閥直接回油箱的油量和油管道中及高位油箱充滿油時的油量。正常操作油箱的z*高油位應為油箱容積的80％，z*低油位為油箱容積的60％，同時油箱應設有z*高或z*低油位報警系統(tǒng)。油箱z*低點應設排污閥門。為防止?jié)櫥团c空氣長期接觸，氧化變質(zhì)，油箱上部空間應充氮氣，保證密封性的同時使油箱內(nèi)保持一定的微負壓，進而增加回油的流動性。高位油箱應位于機組上方，其容量和安裝高度應滿足壓縮機6分鐘墮轉(zhuǎn)時的供油要求。一般可設在室外，在寒冷地區(qū)宜設在室內(nèi)。室外設置的高位油箱應采取保溫措施，寒冷地區(qū)高位油箱應設外蒸汽加熱盤管。高位油箱應盡量布置室外鋼支架上，不得布置在廠房的屋架部位，并應設平臺和直爬梯。

 

　　當壓縮機布置在廠房內(nèi)時，除應考慮壓縮機本身的占地要求外，還應該符合：機組與廠房墻壁的凈距應滿足壓縮機或驅(qū)動機的關鍵部件，如轉(zhuǎn)子、軸承等的檢修要求；機組一側(cè)應有檢修時放置機組部件的場地，其大小應能放置機組z*大部件并能進行檢修作業(yè)，多臺機組可考慮合用檢修場地；雙層布置的壓縮機廠房，應按機組的z*大檢修部件設置吊裝孔和選用航車；壓縮機的基礎應與廠房結構分開；壓縮機和驅(qū)動機的全部一次儀表盤，應布置在靠近驅(qū)動機的側(cè)面或端部，儀表盤后應有檢修通道。

 

　　離心式壓縮機的配管

 

　　對離心式壓縮機（包括汽輪機）的管道布置，除應滿足管道布置的常規(guī)設計原則外，通常不要求進行振動分析，但必須對管道系進行應力分析，并應符合管口受力要求。設計計算中應考慮設備管口位移，安裝時應保證管路無應力連接。

 

　　離心式壓縮機的殼體有兩種形式：垂直剖分型用于高壓，其機前不得有管道及其它障礙物；水平剖分型用于中、低壓，其機上部不得有管道及其它障礙物。進出口管口一般朝下，機殼體中心支撐，在運行中其熱脹量應由管道上的膨脹節(jié)吸收。進出口管道的布置在滿足熱補償和允許受力條件下，應盡量減少彎頭數(shù)量，以減少壓降損失。

 

　　壓縮機的管道在熱脹的同時又伴有振動，為防止振動，對熱脹管道必須有固定，但是固定又會限制熱脹，因此應從以下各方面考慮：（1）由于壓縮機出入口管道內(nèi)的脈動流引起壓力波動，變化范圍較大。因此，出口管道上不得設置波形補償器，以防止在高壓力時產(chǎn)生過大的應力而造成破壞。（2）除小管徑（DN≤40）管道外，振動管道的支架不應在廠房、構架、平臺和設備上生根，一般可在水泥基礎上安裝預埋鋼板，作為支架生根之用。（3）壓縮機管道應具有一定的柔性，以自補償吸收管道的熱脹。（4）管道如果需用蒸汽吹掃，蒸汽的溫度高于介質(zhì)溫度時，應按蒸汽的溫度考慮管道的柔性。（5）與壓縮機進出口管道相接的小直徑（DN≤40）分支管道接頭應采用加強管接頭和角撐板，使其有一定的強度，以防止焊縫破裂。

 

　　空氣管道的布置

 

　　壓縮機出口管道不宜直接彎頭，其z*短直管段宜為公稱直徑DN的3～5倍。原則上各段入口均應采取氣液分離措施。為防止異、雜物進入壓縮機，應在靠近入口的管道上設置一段可拆卸的短管，以便安裝臨時粗濾器。出口管道不宜直接彎頭，其z*短直管段宜為公稱直徑DN的3～5倍；出口至分離罐的管道應布置成“無袋形”；管道布置應利于支架設計；應注意噪聲水平，必要時采取降噪聲的措施，例如在管道上加裝降噪板；壓縮機出入口的切斷閥應布置在操作面上，必要時增加閥門伸長桿。出口管與工藝系統(tǒng)相接時，應在切斷閥前設置止回閥。閥門的位置不得影響壓縮機的操作和維修。安全閥應布置在便于調(diào)整的位置。

 

　　蒸汽管道的布置

 

　　當采用汽輪機驅(qū)動離心式壓縮機時，需選用高壓蒸汽作為汽輪機的動力源，這樣高壓蒸汽管道的布置是設計工作的重中之重。由于高壓蒸汽管道的溫度較高，且包含安裝、吹掃打靶、操作等多種復雜組合的工況，再加上汽輪機主進汽口對力、熱位移等極其敏感，故在管道布置設計時需特別注意。通常采用管道自然補償、彈簧支吊架相結合的方式，盡量減小高壓蒸汽管道在汽輪機主進汽口處的力、熱位移，以滿足汽輪機主進汽口的安全允許使用。

 

　　油管道的布置

 

　　潤滑油和控制油系統(tǒng)管道的布置方式通常是供油管道布置在機組的一側(cè)，回油管道布置在機組的另一側(cè)，這樣可避免供回油管道之間的交叉，方便安裝、拆卸。其中對供回油管道的具體要求如下：供油管道的設計應符合以下要求：為保證潤滑油的質(zhì)量，從過濾器出口至機組各供油點的所有管道、管件、閥門等的材質(zhì)均應為不銹鋼；回油管道的設計應符合以下要求：全部回油管道及其管件的材質(zhì)均應為不銹鋼；回油管道管徑應保證油在管內(nèi)1/2截面內(nèi)流動，并順暢無阻地流入油箱，回油總管在流動方向上應有向下4%～5%的坡度；為便于潤滑油管道去污清洗及酸洗鈍化，管道應分段采用法蘭連接，管道z*長段不宜大于4m，每根管道彎頭數(shù)量不應多于2個。

 

　　循環(huán)冷卻水管道的布置

 

　　循環(huán)冷卻水管道按常規(guī)管道設計要求設計即可，但是需注意的是：空氣壓縮機、空氣增壓機的循環(huán)冷卻水用量較大，循環(huán)冷卻水管的規(guī)格較大，通過設置彈簧支吊架或者膨脹節(jié)的方式減少循環(huán)冷卻水管道的沉降對設備管口的影響。

 

　　結語

 

　　離心式壓縮機組及其附屬設備的布置，應滿足制造廠的要求。離心式壓縮機的管道布置需充分考慮管道應力，保證不超設備管口允許受力和允許位移。此外離心式壓縮機的使用過程中，維修和維護是相當重要的環(huán)節(jié)，作為相關工作人員應該認真學習并且經(jīng)常監(jiān)督。不僅僅要熟練掌握它的使用要求，而且要掌握大量的維修知識。一定要保持機器的良好工作狀態(tài)，保證機組的順利安全運行。

 

　　參考文獻

 

　　［1］張德姜，修長征.全國壓力管道設計審批人員培訓教材[M].北京：中國石化出版社，2005.

 

　　［2］HG/T 20673-2005.壓縮機廠房建筑設計規(guī)定[S].

 

　　［3］HG/T 20546-2009.化工裝置設備布置設計規(guī)定[S]．