新型离心式预设压缩设备研讨剖析

大型离心式压缩机是生产装置的核心设备， 无论是在生产上的作用， 还是从整个装置单体设备投资方面， 都具有举足轻重的作用。随着装置规模的不断扩大， 单体设备的体积也逐渐增大， 从而使设备的制造、运输、安装、调试等难度也逐渐加大； 大型离心式压缩机技术较为复杂、安装精度要求较高； 使用中发生故障或事故， 往往造成的后果非常严重， 损失也相当惨重， 因此为它所设置的保护系统也相当复杂， 安装后都要进行单机试运转。通过试运转可以达到：检查设备各系统的配置是否符合设计要求；检验和调整机组各部分的运动机构是否达到设计要求 ；检验和调整电气， 仪表自动控制系统及其配套设施的正确性和灵敏性；检验机组的油、气 （汽 ）、水等系统， 工艺管路系统及其设备的严密性；检验机组的振动、轴位移、轴温、压力等工艺参数指标， 并对设备设计、制造和安装质量进行全面的考核， 发现并消除隐患， 确保压缩机安全使用。

陕西延长石油集团有限责任公司炼化公司 （以下简称炼化公司 ）投资总额 48亿元， 建成了 120 10 4 t/a重整、140 10 4 t/a柴油加氢、60 10 4 t/a气体分离、20 10 4 t/a聚丙烯装置及其配套项目等，共有大型离心式压缩机三套， 对其试车过程中存在问题及解决办法作一简要总结， 作为借鉴。

2 三台大型离心式压缩机情况介绍

三台大型离心式压缩机分别是气分装置丙烷压缩机、重整循环氢压缩机和柴油加氢循环氢压缩机，三台驱动机中两台背压式汽轮机， 由杭州汽轮机股份有限公司生产， 一台为凝汽式结构， 由西门子能源行业股份公司生产。三台主机中两台由沈阳鼓风机集团有限公司生产， 其中一台为筒形， 一台为水平剖分式； 一台由德莱赛兰公司生产， 为筒形结构。原计划重整循环氢压缩机也采用国产机器， 国内只有沈阳鼓风机集团有限公司可以生产， 且需要由两个缸组成， 轴系较长。后经多方论证， 我们采用了进口单缸压缩机。

压缩机组主要技术参数所示。

3 试车过程中出现的问题、原因分析及对策

为了确保试车工作的顺利进行， 建设方和总包方各有一名领导负责， 由总承包方、安装单位、制造单位、建设单位四家人员组成试车小组。炼化公司在公司范围内抽调了有丰富管理、操作、维护经验的机、电、仪人员安排在试车小组中。试车前由总包单位依据设计文件、随机资料、国家相关标准、规范制定了试车方案， 试车小组成员对试车方案进行了认真详细讨论后定稿。

3. 1 丙烷压缩机组

首先对汽轮机进行单机试车， 在试车暖机过程中， 发现汽轮机后支座右侧 （站在汽轮机输出端， 面向汽轮机 ）猫爪翘起的偏移量太大 （设计量为 0 22 mm， 实际测量已达 0 4 mm左右 ）， 其它在 0 05 mm以内， 后对汽轮机进出口管线安装情况与图纸进行核对， 发现出口管线限位设施未安装， 弹簧支座左侧拉杆部分。被迫停机降温， 待机组管线降至常温时， 进行拉杆安装， 安装完成后对机组情况检查并调整， 然后开始升温暖机， 当出口管线温度升高到120 左右时， 原来翘起的猫爪偏移量又偏大， 总承包方人员调整拉杆， 发现力度不够， 被迫再次停机降温， 并安装了弹簧支座右侧的顶丝机构， 再暖管升温暖机， 当温度升高到 120 左右时， 通过调整拉杆和顶丝， 虽然原来翘起的猫爪的量可以控制在范围内， 但与该猫爪对角的猫爪的翘起量超标， 总承包方人员通过调整其它吊架， 使汽轮机的4个猫爪的翘起量在要求的范围内， 暖机达到要求后， 按照试车方案进行试车， 汽轮机各项测试参数良好。

汽轮机与主机连接后， 进行机组试车， 介质为空气， 出入口通大气， 机组采用随机携带的试车密封。

在暖管过程中， 又发现与汽轮机进行单机试车相同的问题， 后经总包单位试车人员多次调整多个支吊架， 满足试运行条件后进行试运行， 机组运行平稳，只是猫爪偏移量随温度变化， 且超出技术条件要求，需要通过适时调整出口管线的调整系统和悬挂系统。

关于这个问题， 我们与总包方进行了专题交流，我们认为， 汽轮机出口管线设计有问题。规范要求汽轮机管道安装的配对法兰在自由状态下， 应与机器法兰平行且同心， 允许偏差为平行度 0 15 mm，径向位移 0 5 mm； 在运行中与蒸汽轮机连接的任意一管口上合力 Fr 和合力矩 M r 满足关系式0 914Fr+M r？ 26 689De（连接管道的当量直径 ）等要求。这样方能保证汽轮机冷热态猫爪在垂直方向的位移 0 22 mm.设计人员答复， 管线应力计算没有问题， 只是管线在首次安装时未安装应有的约束， 导致应力中心偏移。但根据试车过程中多次冷热变化时的调整分析， 及对机组管线安装现场的详细检查， 我们认为这个解释不能使人信服， 一是管线经过多次冷热变化与调整， 冷态不能满足热态，热态不能满足冷态； 二是管线上的许多支座设计为滑移式， 但实际有一部分不能有效滑移； 三是原设计汽轮机出口管线上的拉杆并不能满足管线应力要求。设计人员答应进一步核算， 建议在适当时候对汽轮机出口管线进行重新安装。

3. 2 重整循环氢压缩机

首先对汽轮机进行单机试车， 在西门子售后服务人员指挥下， 该汽轮机多次未能达到额定转速， 均因振动值过大停机， 且每次从 3 000 r/m in 左右开始， 随转速增长振动渐大， 但每次振动部位不同， 有时在前端轴承处， 有时在后端轴承处， 且试一次振动值增长较转速更快， 第四次试车转速还不到3 800 r/ m in， 震动值已达 70 m.通过离线式震动测试仪测量， 只有一倍频。西门子能源行业股份公司售后人员对汽轮机前后轴瓦也进行过检测， 轴瓦状态良好，同时又对汽轮机凝汽系统各部分做了详细检查、检测， 符合设计文件要求。我们又从中石化外单位聘请专家分析， 一致认为可能是转子不平衡， 或转子上有松动物。西门子能源行业股份公司服务人员与西门子能源行业股份公司有关人员联系并将现场情况及采集数据传回西门子能源行业股份公司本部， 西门子能源行业股份公司本部回讯建议降蒸汽参数试验， 按照出厂试车参数进行。通过降参数操作， 机器运行平稳， 顺利进行了机械性能及汽轮机自保等各项测试， 测试数据良好， 符合设备技术文件要求。其次进行主辅机同步试车， 介质使用氮气， 转速 4 800 r/m in， 压力 0 14 MPa， 密封为正式干气密封， 密封气采用氮气， 整机组试车顺利， 性能良好， 各项参数符合技术文件要求。

3. 3 柴油加氢循环氢压缩机

首先进行汽轮机单机试车， 顺利通过各项测试，性能良好。

其次进行汽轮机联动压缩机试车， 介质为空气，压缩机进出口通大气， 密封采用随机携带的试车密封。当转速接近 7 000 r/m in时， 汽轮机输出端轴封泄露较大， 且转速越高， 漏量越大， 同时压缩机进出口端排污口大量润滑油流出， 被迫停机检查。通过检查， 汽轮机轴封完好， 间隙值在要求范围内。*后分析认为： 压缩机试车密封不能满足封挡润滑油作用， 保护气通量太大。试车时， 汽轮机轴封泄露是因为压缩机密封气、隔离气通量太大， 导致汽轮机输出端轴承箱内压力较大， 致使润滑油泄露。经过对密封气等检查、调整， 对机组试车前各项工作检查， 符合试车条件， 再次试车， 当转速上升到 1 500 r/m in时， 压缩机出口管线上的单向阀发出连续的敲击声， 转速越高， 声音越大， 当转速达 3 000 r/ m in时， 由于声音较大， 被迫停车检查。由于单向阀为西班牙进口阀门， 且为焊接结构， 通过对其结构分析， 阀盖密封是其专有结构材料， 现场无备料， 将国内代理商请到现场， 也没有相关密封材料， 所以不能贸然打开检查， *后， 通过对流程和阀门的分析 （流程所示）， 我们决定将离第二个单向阀*近的法兰闸阀拆下， 以便对单向阀进行检查。打开法兰后有相当多的油流出， 我们认为是机组试车密封不能很好密封， 导致润滑油吸入机组流道太多， 单向阀发出连续的敲击声是因为气流携带大量油雾， 对单向阀阀瓣的冲击力增大， 黏附力增大， 两个单向阀阀瓣交替开闭， 在冲击力、黏附力、气体压力、阀瓣重力共同作用下， 形成对阀座的撞击， 发出的声响。为了消除影响， 我们将压缩机流道进行了彻底清理， 对压缩机密封气进行了调整后，又进行试车， 工作进展顺利。

以上三台机组， 经过单机试车的考核， 在装置投产后， 很好的投入生产运行。

4 建议

a. 大型设备的进出口管线， 尤其是汽轮机蒸汽进出口管线的配管相当重要， 由于其出口管线， 管线规格大、刚性强、温度较高、膨胀量大， 直接影响汽轮机长周期安全平稳运行， 因此， 对其配管的应力、膨胀量的释放导向、弹簧支吊架的安装位置、弹簧支吊架的选型、管线滑移支座的设置、管线限位形式、限位点的选定等等， 应进行反复论证、核算， 确保管线配好后， 在运行中与蒸汽轮机连接的任意管口合力Fr 和合力矩 M r 满足关系式 0 914Fr + M r 26 689D e（连接管道的当量直径 ）等要求。

b. 国产压缩机试车密封应进行改进， 确保试车过程中润滑油不能进入工艺气流道， 造成对流道的污染， 或者制定严格的试车方案， 直接用正规密封试车， 一方面， 减少现场工作量； 另一方面， 确保润滑油不会到处窜。

c. 压缩机及其配套系统安装一定要用有经验的专业安装单位， 这样在试车前的许多工作， 设备与电仪人员能够默契地配合完成， 否则遗留问题较多， 导致试车工作不能按预定程序顺利进行。

d. 设备本体连接的机械及仪表接口一定要用材料质量过关的， 接口形式便于密封的， 这样可以减少或杜绝跑、冒、滴、漏等问题， 国产机器要在治理跑、冒、滴、漏上多下功夫。

e. 国产设备体外仪电走线凌乱， 应多参考国外设备， 提高国产设备的整体质量及外观美体设计水平。

f. 机组本身和配套系统的固有可靠性， 是实现高质量顺利完成试车和设备安、稳、长、满、优运行的前提， 所以设备及其配套系统前期选型、设计、制造各环节是关键、是决定性因素， 即产品质量是做出来的， 而不是检验出来的。因此， 设备前期的各个环节的管理应严格把关， 必要时应请专职监理人员。