【壓縮機網】各個裝置中離心壓縮機組的高效、穩定、長周期運行始終是裝置設備管理人員研究的方向及追求的目標。目前，我們國家的化工、化肥、煉油等裝置在運行的離心壓縮機組還有20世紀進口的部分機型或國產相對落后的機型，在裝置提高效率、降低能耗的運行要求下，離心壓縮機的改造首當其沖。在各裝置中離心壓縮機往往處于核心位置，因此，成功的改造尤其重要，在提高效率的同時，離心壓縮機的改造往往伴隨新技術的應用及產能的提高。所以改造的前期論證、工藝系統設計、壓縮機系統設計、施工、試車及最后的標定等各環節，如何實施，有哪些要點，注意什么，如何達到最終效果……這些都是設備管理人員首先需要考慮的。

　　1 內件改造與整機改造的不同關注點

　　內件改造通常適合小范圍改動，例如，更改某級隔板及葉輪或某段隔板及葉輪，以達到提升效率、提高產能、降低振動或降低推力的目的。

　　整機改造通常適用于大范圍改動，但整機改造需要考慮的更多。例如，如何設計機組、基礎是否利舊？技術確認更為復雜，但是可以解決一些內件改造無法解決的問題，例如，缸體存在問題、軸承箱存在問題、干氣密封改造等。

　　無論選擇內件改造還是整機改造，都需要因地制宜，綜合考慮，選擇最優方案。

　　2 如何確定改造的工藝數據

　　工藝數據對改造成功至關重要，因為機組是在系統內運行的。運行參數可以理解為壓縮機與系統共同的工作點，而離心壓縮機大多為透平驅動，是變工況操作的，這就要求壓縮機必須存在一定的適應性。因為是改造，管網及系統內其他設備均使用了相當長的一段時間，其性能例如，壓力損失、效率、結垢情況等也與全新狀態截然不同，這些都需要考慮在內。

　　工藝數據是綜合確定的，既要考慮產能及系統要求，還要綜合考慮系統存在的工況變化，參考改造前的運行數據，盡量多的提出運行工況，涵蓋以后的操作范圍。在機組設計過程中，充分考慮機組的變工況適應性。

　　提出工藝數據后，整個裝置及系統的改造也應同步進行，否則，極易出現機組與工藝系統不匹配的情況。最后，確定的壓縮機運行點應該是在曲線中間位置，壓縮機效率最高，管網適應性最好，同時遠離喘振線。

　　3 基礎、管線等外圍條件的確認

　　外圍條件主要包括機組基礎是否利舊，管線管口方位是否需要變更，管口載荷考慮足夠，與驅動機的配合包括聯軸器間距、中心高、轉速等，以及透平控制系統的匹配，機組潤滑油系統、干氣密封系統參數的匹配等。

　　一般情況下，基礎重新施工工期很長，多數選擇利舊。因此，就需要考慮基礎強度問題。壓縮機作用于基礎上有靜載荷和動載荷，取決于壓縮機的轉速、總體質量、重心與質心的偏離程度等，結合標準規范，基礎能否利舊，往往需要壓縮機設計與基礎校核反饋迭代核算，最終確定機組型號。對于整機改造，在原則上新機重量、重心、轉速等不應偏離太大，最好不高于原機。

　　管口載荷及熱位移對于控制機組振動也很關鍵，尤其是汽輪機。汽輪機在熱膨脹時如果管線應力過大，或管線熱膨脹與汽輪機不一致時，相當于限制了汽輪機的熱膨脹，汽輪機脹差的出現是非常危險的。

　　4 壓縮機結構設計注意點

　　在確定機組改造單位后，應該對原有機組測繪并進行數值模擬，測繪包括轉子和隔板及其他部件。利用計算機技術對原有機組進行流場、氣動性能、性能曲線的繪制，效率的計算。只有這樣，才能確定原有機組的特性，新設計機組的特性不應相差過多。

　　機組設計完畢后可以進行試制，并進行氣動性能試驗，以驗證機組性能。

　　離心壓縮機一般的擴容改造主要有以下途徑：改變進氣壓力；改變流道的幾何尺寸和角度；采用導葉產生負預旋、提高轉速、更換壓縮機等。

　　因此，在壓縮機設計選型時，在測繪原有機組的基礎上，壓縮機葉輪和隔板流道設計及內部結構優化是非常關鍵的。依據工藝數據，壓縮機結構設計要充分考慮各個工況。除此之外，壓縮機管口布置、軸承箱結構等，均應該統籌考慮。

　　5 防喘振條件及措施

　　當離心式壓縮機進口流量減少到一定程度時，便會發生喘振，而維持壓縮機運行的喘振流量要不低于壓縮機運行的最小流量，即離心式壓縮機在不同的轉速下運行時會得到不同的機組喘振時的性能參數，將這些喘振點的參數標在性能曲線圖上，并連接起來，就可以得到離心壓縮機的喘振線。

　　如果壓縮機入口的進氣量低于機器的喘振流量，必將導致喘振的發生，而在生產實踐中可以通過以下措施來防止喘振的發生：

　　(1)壓力調節：壓縮機在高于設定壓力的條件下工作時，可通過進口節流的方式維持出口壓力，或打開防喘振調節閥將部分壓力放空。也可加裝旁通管，采用旁通回流的方法，使排出壓力保持在設定的壓力下，使其流量維持在所限定的最低流量之內。

　　(2)變頻器調速：壓縮機在開始運行時，負荷最大，傳感器把所測量的數據傳至PLC（可編程控制器），PLC經過運算輸出運行頻率到變頻器，控制變頻器。隨著壓縮機的運行，PLC根據壓差與流量的降低發出信號，控制變頻器降低電源頻率，從而降低了運行中壓縮機的轉速，避免了壓縮機的喘振，并減少了不必要的能量損失。

　　(3)合理控制防喘振安全裕度：根據離心壓縮機性能曲線，在喘振線右側采用了一條防喘振線作為防喘振調節器的給定值曲線，它與喘振線之間的這的區域是壓縮機的安全邊界，稱為安全裕度。它是在一定工作轉速下，正常流量與該轉速下喘振流量之比值。當壓縮機工作點到達防喘振線時，防喘振調節閥打開，以使工作點右移進入安全區，從而避免喘振的發生。

　　6 離心式壓縮機的工況調節方法

　　(1)離心式壓縮機的最大流量工況

　　當流量達到最大時的工況即為最大流量工況，造成這種工況有兩種可能：

　　一是級中某流道喉部處的氣流達到臨界狀態，這時氣體的容積流量已是最大值，任憑壓縮機的背壓再降低，流量也不可能增加，這種工況也稱為“阻塞”工況。

　　二是流道內并沒有達到臨界狀態，即未出現“阻塞”工況，但壓縮機在較大的流量下，機內流動損失很大，所能提供的排氣壓力已很小，幾乎接近零能量，僅能夠用來克服排氣管道中的阻力以維持這樣大的流量，這就是離心式壓縮機的最大流量工況。

　　與最大流量工況對應的就是最小流量工況，就是我們上面提到的“喘振工況”。這里不再做介紹。

　　(2)離心式壓縮機的工況調節方法

　　由于生產上工藝參數不可避免地會有變化，所以經常需要對壓縮機進行手動或自動調節，使壓縮機能適應生產要求在變工況下操作，以保持生產系統的穩定。壓縮機的轉速具有改變壓縮機性能曲線的功能，但效率是不變的，因此，它是壓縮機調節方法的最好形式。

　　離心式壓縮機的調節一般有兩種：一是等壓調節，即在背壓不變的前提下調節流量；一種是等流量調節，即在保證流量不變的情況下調節壓縮機的排氣壓力。

　　具體說有以下五種調節方式：　

　　1）出口流量調節。　

　　2）進口流量調節。　

　　3）改變轉速調節。　

　　4）轉動進口導葉調節。　

　　5）部分放空或回流調節。

　　7 離心式壓縮機高速轉子的振動及隔振

　　離心壓縮機屬于高速回轉機械，工作時也難免出現振動，而且有時會產生劇烈的振動，所以振動也是離心機的重要問題之一。研究離心機的振動特性，目的就是減小離心機在運轉中產生的振動，以保證其正常運轉。

　　離心機振動的原因，主要來自回轉部分的不平衡，不平衡質量大，振動就嚴重，反之振動量就小。為了避免和減小振動，設計時應使離心機的工作轉速（即不平衡力和力矩的頻率）遠離其系統的臨界轉速。這是一方面的措施，另一方面是保證制造和裝配質量。如果制造和裝配達不到規定的技術條件，例如轉子的平衡、加工精度、配合的要求及材料質量的均勻性等，也會引起和加劇離心機的振動。此外，在使用和操作上也應注意保證機器的平衡問題，如果布料不均、局部漏料、塌料、混入大塊異物以及連接件構動等，也都會引起振動。

　　因此，對一臺離心壓縮機的振動問題，要按具體情況具體分析。例如原來運轉振動很小的離心機，在檢修拆裝其回轉部分以后振動加劇，就應考慮是否是由于轉子的平衡受到影響所致，必要時就需要重新進行一次轉子的平衡試驗。空轉時振動不大而加料后振動變大，很多情況往往是新的機器使用時良好，而使用相當一段時間后振動愈來愈大，這就需要從轉動部分的磨損和腐蝕、物料情況以及各連接零件（包括地腳螺栓）是否松動等方面的原因去加以分析和研究。

　　對于定型產品的離心機等，在沒有經過仔細核算之前，不得隨意改變其轉速；更不許在高速回轉的轉子上任意補焊、拆除或添加零件和質量。

　　從制造和裝配方面來說，避免振動的關鍵問題，仍是力求回轉部分的平衡，以盡量減小引起振動的不平衡力和力矩。

　　離心壓縮機轉子（包括轉鼓和軸等），在零件加工組裝完成后，必須進行平衡試驗和校正，平衡試驗包括靜平衡和動平衡。

　　（1）靜平衡

　　靜平衡裝置有導軌式、天平式、滾柱式等，一般常用導軌式。導軌的截面有圓形、矩形、菱形和梯形，其中以圓形截面精度最高，但一般只用于平衡輕型零件。

　　檢查轉子靜平的方法是：將轉子整體置于水平的兩根硬鋼軌上，觀察其是否能達到“隨遇平衡”，即在任意位置時都能平衡。當質心偏移時，轉子只能停留在當其質心處于最下邊位置時，此時可以在質心對面，轉子的上方，選擇某一半徑處加一質量，以達到“隨遇平衡”，或在質心方向上減一質量的方法加以平衡。

　　一個零件是僅需作靜平衡，還是需作動平衡，主要與其工作轉速n及長徑比L/D有關，有專業的平衡圖進行選擇。在實際生產時零件的靜平衡，一般作到“隨遇平衡”就可以了。

　　（2）動平衡

　　對于軸向尺寸較長的樣子，常常不僅存在離心慣性力G，而且還產生了離心慣性力矩，作靜平衡時離心慣性力可以平衡，但旋轉時會產生離心慣性力偶，M=ce，這種轉子的不平衡情況稱為動不平衡。

　　經過平衡后的轉子，就在連接轉鼓和軸的對應部位打上記號，一般不許隨意拆開。如果必須拆開時，應按原記號裝上，以免影響平衡。

　　8 考慮拆裝方案

　　施工前，施工方案與吊裝方案是必須的，尤其是吊裝方案。整機改造時，一般分體拆裝，但機組底座多數為整體結構。需要一次吊裝就位。在某化工廠，三缸聯合底座（12m×3m×1.5m）采用多點吊裝法，由2臺汽車吊與2臺行車多點吊裝接力倒運的方式通過機房側面吊裝就位。施工進度統籌控制這里不再贅述。

　　9 試車

　　最后是壓縮機試車，有了良好的設計基礎及安裝質量控制，試車就有了保證。在試車過程中，尤其是新機組試車，必須關注機械性的參數變化，例如，汽輪機的熱膨脹左右脹差是否在允許范圍內、蒸汽管線的熱膨脹方向與膨脹值、壓縮機的缸體溫度、喘振流量等。第一時間收集數據，第一時間分析。

來源：本站原創