【壓縮機(jī)網(wǎng)】前言

 

　　離心式壓縮機(jī)其實(shí)就是一個(gè)復(fù)雜的，精密的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其主要作用是為氣體介質(zhì)加壓，進(jìn)而配合相應(yīng)裝置的工藝要求。壓縮機(jī)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(jī)殼、隔板、密封以及軸承等等。電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(kuò)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(jī)內(nèi)空間，還會(huì)加大壓縮機(jī)自身的壓力，氣體就可以以更快的速度離開葉輪。氣體在擴(kuò)壓器內(nèi)部經(jīng)歷了一個(gè)能量的轉(zhuǎn)換過程，其轉(zhuǎn)速在擴(kuò)壓器里開始減慢，這樣，氣體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能就被轉(zhuǎn)換成了壓縮機(jī)本身的靜止的壓縮能，進(jìn)而提高氣體介質(zhì)壓力。

 

　　離心式壓縮機(jī)作為一種精密的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其轉(zhuǎn)速通常較高，一般在10000rad/min左右。如何保證一臺機(jī)組在如此高速旋轉(zhuǎn)之下能夠保持長期穩(wěn)定運(yùn)行，除了保證關(guān)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(gè)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(jī)組安裝工藝和質(zhì)量控制。

 

　　壓縮機(jī)基礎(chǔ)安裝

 

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

 

　　對于汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)（一臺汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺離心式壓縮機(jī)），離心式壓縮機(jī)組及其附屬設(shè)備通常選用剛架式基礎(chǔ)分層布置，驅(qū)動(dòng)機(jī)與壓縮機(jī)布置在二層平臺上，附屬設(shè)備布置在一層平臺上。

 

　　對于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，一種是電動(dòng)機(jī)一拖二（一臺電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2臺離心式壓縮機(jī)）時(shí)通常采用剛架式基礎(chǔ)布置，另一種是電動(dòng)機(jī)一拖一（1臺電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)1臺離心式壓縮機(jī)）時(shí)通常采用塊式基礎(chǔ)。布置型式與汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)大致相同。

 

　　對于膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)（此時(shí)膨脹機(jī)和離心式壓縮機(jī)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(jī)組及其附屬設(shè)備通常選用塊式基礎(chǔ)，此情形下通常是附屬設(shè)備布置在離心式壓縮機(jī)組的周圍。

 

　　壓縮機(jī)廠房布置

 

　　根據(jù)離心式壓縮機(jī)的具體使用環(huán)境，一般壓縮機(jī)組采用廠房內(nèi)布置，應(yīng)注意在壓縮機(jī)廠房內(nèi)布置時(shí)的幾種不同形式。通常情況下，對于大型離心式壓縮機(jī)，應(yīng)重點(diǎn)從其部件重量較大，方便吊裝的角度考慮廠房設(shè)計(jì)和各設(shè)備單元的布置。而對于小型離心式壓縮機(jī)，考慮到其檢維修部件重量較小、運(yùn)行過程中產(chǎn)生噪音相對較小，也可根據(jù)實(shí)際運(yùn)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(hù)的條件下，壓縮機(jī)廠房推薦設(shè)計(jì)成敞開或半敞開式（半敞開式可設(shè)計(jì)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(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝

 

　　空分裝置的離心壓縮機(jī)組，通常由空氣壓縮機(jī)、空氣增壓機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)（汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)或膨脹機(jī)）、油站、段間冷卻器和高位油箱等設(shè)備組成?？諝鈮嚎s機(jī)宜布置在被抽吸的設(shè)備附近，其附屬設(shè)備宜靠近機(jī)組布置；而吸風(fēng)口應(yīng)布置在有害氣體及固體塵埃散發(fā)源的全年z*小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，且與散發(fā)碳?xì)浠衔铮ㄓ绕涫且胰玻┑扔泻怏w發(fā)生源應(yīng)有一定的安全距離。

 

　　目前空分裝置中空氣壓縮機(jī)通常選用單軸懸臂水平剖分式離心式壓縮機(jī)，空氣增壓機(jī)通常選用垂直剖分單級多輪式離心壓縮機(jī)或齒輪式多軸三段離心式壓縮機(jī)。其中單軸壓縮機(jī)采用內(nèi)置式氣體冷卻器，結(jié)構(gòu)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(shí)單軸壓縮機(jī)葉輪線速度較小，因此整機(jī)噪音較小。由于單級壓縮比小且級間有三個(gè)中冷，氣體出口溫度較低。但與齒輪式多軸壓縮機(jī)相比，單軸壓縮機(jī)耗水量要增加不少。而齒輪式多軸壓縮機(jī)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(shè)計(jì)、安裝工作量都要比單軸壓縮機(jī)多。

 

　　離心式壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)等均為高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，軸承、軸瓦處轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦發(fā)熱，為防止軸承、軸瓦超溫?zé)龘p，保證機(jī)組正常運(yùn)行，必須設(shè)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(jī)布置并應(yīng)滿足標(biāo)高要求和油冷卻器的檢修要求。油箱中的油量必須高于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的z*低液位，以此作為衡量壓縮機(jī)所需油量的主要指標(biāo)。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(shí)的油量。正常操作油箱的z*高油位應(yīng)為油箱容積的80％，z*低油位為油箱容積的60％，同時(shí)油箱應(yīng)設(shè)有z*高或z*低油位報(bào)警系統(tǒng)。油箱z*低點(diǎn)應(yīng)設(shè)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(yīng)充氮?dú)?，保證密封性的同時(shí)使油箱內(nèi)保持一定的微負(fù)壓，進(jìn)而增加回油的流動(dòng)性。高位油箱應(yīng)位于機(jī)組上方，其容量和安裝高度應(yīng)滿足壓縮機(jī)6分鐘墮轉(zhuǎn)時(shí)的供油要求。一般可設(shè)在室外，在寒冷地區(qū)宜設(shè)在室內(nèi)。室外設(shè)置的高位油箱應(yīng)采取保溫措施，寒冷地區(qū)高位油箱應(yīng)設(shè)外蒸汽加熱盤管。高位油箱應(yīng)盡量布置室外鋼支架上，不得布置在廠房的屋架部位，并應(yīng)設(shè)平臺和直爬梯。

 

　　當(dāng)壓縮機(jī)布置在廠房內(nèi)時(shí)，除應(yīng)考慮壓縮機(jī)本身的占地要求外，還應(yīng)該符合：機(jī)組與廠房墻壁的凈距應(yīng)滿足壓縮機(jī)或驅(qū)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，如轉(zhuǎn)子、軸承等的檢修要求；機(jī)組一側(cè)應(yīng)有檢修時(shí)放置機(jī)組部件的場地，其大小應(yīng)能放置機(jī)組z*大部件并能進(jìn)行檢修作業(yè)，多臺機(jī)組可考慮合用檢修場地；雙層布置的壓縮機(jī)廠房，應(yīng)按機(jī)組的z*大檢修部件設(shè)置吊裝孔和選用航車；壓縮機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)與廠房結(jié)構(gòu)分開；壓縮機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)的全部一次儀表盤，應(yīng)布置在靠近驅(qū)動(dòng)機(jī)的側(cè)面或端部，儀表盤后應(yīng)有檢修通道。

 

　　離心式壓縮機(jī)的配管

 

　　對離心式壓縮機(jī)（包括汽輪機(jī)）的管道布置，除應(yīng)滿足管道布置的常規(guī)設(shè)計(jì)原則外，通常不要求進(jìn)行振動(dòng)分析，但必須對管道系進(jìn)行應(yīng)力分析，并應(yīng)符合管口受力要求。設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)考慮設(shè)備管口位移，安裝時(shí)應(yīng)保證管路無應(yīng)力連接。

 

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

 

　　壓縮機(jī)的管道在熱脹的同時(shí)又伴有振動(dòng)，為防止振動(dòng)，對熱脹管道必須有固定，但是固定又會(huì)限制熱脹，因此應(yīng)從以下各方面考慮：（1）由于壓縮機(jī)出入口管道內(nèi)的脈動(dòng)流引起壓力波動(dòng)，變化范圍較大。因此，出口管道上不得設(shè)置波形補(bǔ)償器，以防止在高壓力時(shí)產(chǎn)生過大的應(yīng)力而造成破壞。（2）除小管徑（DN≤40）管道外，振動(dòng)管道的支架不應(yīng)在廠房、構(gòu)架、平臺和設(shè)備上生根，一般可在水泥基礎(chǔ)上安裝預(yù)埋鋼板，作為支架生根之用。（3）壓縮機(jī)管道應(yīng)具有一定的柔性，以自補(bǔ)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(shí)，應(yīng)按蒸汽的溫度考慮管道的柔性。（5）與壓縮機(jī)進(jìn)出口管道相接的小直徑（DN≤40）分支管道接頭應(yīng)采用加強(qiáng)管接頭和角撐板，使其有一定的強(qiáng)度，以防止焊縫破裂。

 

　　空氣管道的布置

 

　　壓縮機(jī)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(yīng)采取氣液分離措施。為防止異、雜物進(jìn)入壓縮機(jī)，應(yīng)在靠近入口的管道上設(shè)置一段可拆卸的短管，以便安裝臨時(shí)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(yīng)布置成“無袋形”；管道布置應(yīng)利于支架設(shè)計(jì)；應(yīng)注意噪聲水平，必要時(shí)采取降噪聲的措施，例如在管道上加裝降噪板；壓縮機(jī)出入口的切斷閥應(yīng)布置在操作面上，必要時(shí)增加閥門伸長桿。出口管與工藝系統(tǒng)相接時(shí)，應(yīng)在切斷閥前設(shè)置止回閥。閥門的位置不得影響壓縮機(jī)的操作和維修。安全閥應(yīng)布置在便于調(diào)整的位置。

 

　　蒸汽管道的布置

 

　　當(dāng)采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)時(shí)，需選用高壓蒸汽作為汽輪機(jī)的動(dòng)力源，這樣高壓蒸汽管道的布置是設(shè)計(jì)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(fù)雜組合的工況，再加上汽輪機(jī)主進(jìn)汽口對力、熱位移等極其敏感，故在管道布置設(shè)計(jì)時(shí)需特別注意。通常采用管道自然補(bǔ)償、彈簧支吊架相結(jié)合的方式，盡量減小高壓蒸汽管道在汽輪機(jī)主進(jìn)汽口處的力、熱位移，以滿足汽輪機(jī)主進(jìn)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(jī)組的一側(cè)，回油管道布置在機(jī)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(shè)計(jì)應(yīng)符合以下要求：為保證潤滑油的質(zhì)量，從過濾器出口至機(jī)組各供油點(diǎn)的所有管道、管件、閥門等的材質(zhì)均應(yīng)為不銹鋼；回油管道的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下要求：全部回油管道及其管件的材質(zhì)均應(yīng)為不銹鋼；回油管道管徑應(yīng)保證油在管內(nèi)1/2截面內(nèi)流動(dòng)，并順暢無阻地流入油箱，回油總管在流動(dòng)方向上應(yīng)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(yīng)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(yīng)多于2個(gè)。

 

　　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(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)即可，但是需注意的是：空氣壓縮機(jī)、空氣增壓機(jī)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(shè)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(shè)備管口的影響。

 

　　結(jié)語

 

　　離心式壓縮機(jī)組及其附屬設(shè)備的布置，應(yīng)滿足制造廠的要求。離心式壓縮機(jī)的管道布置需充分考慮管道應(yīng)力，保證不超設(shè)備管口允許受力和允許位移。此外離心式壓縮機(jī)的使用過程中，維修和維護(hù)是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，作為相關(guān)工作人員應(yīng)該認(rèn)真學(xué)習(xí)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(jī)器的良好工作狀態(tài)，保證機(jī)組的順利安全運(yùn)行。

 

　　參考文獻(xiàn)

 

　　［1］張德姜，修長征.全國壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)教材[M].北京：中國石化出版社，2005.

 

　?。?］HG/T 20673-2005.壓縮機(jī)廠房建筑設(shè)計(jì)規(guī)定[S].

 

　?。?］HG/T 20546-2009.化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定[S]．