浅谈往复式天然气压缩机装配要点及质量控制

浅谈往复式天然气压缩机装配要点及质量控制

蔡少君

中石化石油机械股份有限公司三机分公司

摘要：往复式压缩机广泛用于石化和燃气工业，具有噪音低，振动小，效率高等特点，但其结构复杂，零部件多。往复式压缩机组装是最基本的一项工作，组装的好坏会影响到设备的寿命和运转的状况，并且要注意其安装的质量。为了更好地保证往复式压缩机的安全运转，文章从理论上阐明了往复式压缩机的基本原理，然后详细地分析了往复气压气机的组装过程，最后指出了其安装过程中应注意的几个问题以及应采取的质量管理方法。对往复式天然气压缩机的组装工作有一定的指导意义。

关键词：往复式天然气压缩机；装配要点；质量控制

Abstract: Reciprocating compressor is widely used in petrochemical and gas industry, with low noise, low vibration，high efficiency, but its structure is complex, many parts. Reciprocating compressor assembly is the most basic work, the quality of assembly will affect the life and operation of the equipment, and pay attention to the quality of its installation. In order to ensure the safe operation of the reciprocating compressor, the basic principle of the reciprocating compressor is explained theoretically, and then the assembly process of the reciprocating air compressor is analyzed in detail. Finally, several problems should be paid attention to in the installation process and the quality management methods should be taken are pointed out. It has certain guiding significance for the assembly work of reciprocating natural gas compressor.

Key words: reciprocating natural gas compressor; Assembly points; Quality control

往复式压缩机在正常运转的过程中，能够通过曲轴旋转带动活塞做往复运动，使得气缸内的容积发生周期性的变化，从而对气体进行加压、传递等工作。当活塞在气缸内进行往复运动时，当活塞向机体端移动时，气缸内的容积增大，导致气缸内压力小于进气管线的压力，进气阀打开，排气阀关闭，气体进入气缸完成进气过程，当活塞向缸盖端移动时，气缸内容积减小，导致气缸内压力增大，此时排气阀打开，进气阀关闭，完成压缩过程。往复式压缩机技术在油田中得到了广泛的使用，但是它的构造非常的复杂，而且在一般的情况下，它的缸体会受到很大的磨损。其它零件也有必要例行保养或修理过程中进行替换。

在天然气压缩装置的运转中，往复式压缩机的角色举足轻重。同样，压缩机的安装调试也非常关键。为此，为了确保往复式压缩机能高效地运作并延长其使用寿命，操作人员必须高度重视并严格控制其安装和调试工作的质量。因此，本文对往复式压缩机的装配要点进行了深入挖掘和概括，并提出了有效的质量管理策略，以便于操作人员能更准确地安装往复式压缩机。

1 往复式压缩机的组成

要深入理解往复式压缩机的安装要点和质量控管，你必须对其构造有充分的理解。简单来讲，往复式压缩机主要由主机、驱动机、辅助设备三个部分组成，它们共同构筑了机器的基本结构。

工艺气系统、润滑系统、冷却系统和调控系统，这些重要组件对往复式压缩机的运转效率和特性产生了决定性的影响，它们在压缩机中的作用不可或缺。往复式压缩机根据气缸数量分为不同列数，一般有2、4、6列，更加进气压力、排气压力及排量要求等参数设置合理的压缩级数。驱动机可以选择发动机和电动机。冷却形式可以选择空气冷却或水冷却。

连杆作为往复压缩机中的关键驱动和主输入部件，其职责是将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动，最终实现压缩机的吸气和排气过程。往复压缩的工作流程可以分解为四个部分：首先是扩张阶段，此时活塞的运动会使得工作腔体的总容积增大，从而使得腔内剩余气体的压强因容积增大而降低，此刻气阀处于关闭状态，只有当压力值降至一定程度时才能被打开；接下来，由于压力差的作用，进气阀被打开，这就进入了吸气阶段，在此期间，随工作腔的容积增大，气体不断被吸入；然后进入压缩阶段，此时活塞的反向运动使得工作腔的总容积迅速减小，从而使得腔内的压强迅速上升，此刻的气阀关闭；最终阶段为排气阶段，在这一阶段中，当工作腔的压强超过排气管的压强，排气阀被打开，气体就会开始被排出。

2 往复式压缩机装配要点及质量控制措施

2.1装配前自制件的验收

对于大多数压缩机厂家而言，自制件主要指压缩机主机的各零部件，对自制件的验收主要参考依据为零部加工图纸和加工工艺。主要分为外观验收和质量验收。

自制件外观验收：

①零件无毛刺、飞边、锈蚀；外观物缺陷；

②喷漆颜色是否按照图纸要求，是否均匀；

质量验收：

①对照图纸看形状、尺寸、大小是否符合要求；

②对照图纸复验原材料的化学成份、力学性能满足标准要求；

③对照图纸要求确认各零部件试验是否满足要求，如机体的煤油渗漏试验，曲轴、连杆、活塞杆等的超声波、磁粉探伤是否满足要求，气缸、活塞水压试验是否满足要求。

2.2装配前外购件的验收

对于压缩机配套的外购件，需要厂商及相关负责人员联合执行对现场机械和包装箱里设备的验收程序。应统计被列在包装单上的包装箱数量，并进行包装完整度的检查。按照双方签订的技术协议和会签图纸核对包装箱内物品的数量和规格是否符合包装单上的描述；配合施工资料和随机数据，进行参数验证。确保产品资质证明、产品使用说明书、整机和零部件设计图、性能曲线，以及专用工具、安装零部件、所需材料都在现场。肉眼观察外购件本体和附属物的表层油漆是否脱落、绝缘层是否遭到破坏，或者有无气孔、锈点、撞击痕或开裂等情况。检查安装过程中可能用到的压力计和温度计，看是否有任何损坏或丢失的情况。开箱验收后，要将所有零配件和专用工具妥善保管，做好标识，以免其被破坏、混乱或遗失。

2.3压缩机主机的装配及质量控制措施

2.3.1曲轴、连杆、十字头的装配及质量控制措施

在曲轴、连杆、十字头装入压缩机机体之前，应确认各零部件都是检验合格产品。进入组装区域后，首先对应对这些零件进行彻底的清洁，保证其油孔与油路清洁通畅，然后完成十字头组件及连杆组件的称重，打印零部件装配追溯号及重量标识备用。通过对往复式压缩机对称列完成配重要求，即对称列的连杆组件、十字头组件、活塞组件总重量相差应控制在设计要求之内，这是保障压缩机平稳运行的首要条件。在装配曲轴、连杆、十字头时，应严格按照设计要求保证曲轴主轴瓦和连杆瓦的间隙、连杆衬套与十字头销的间隙、十字头衬套与十字头销间隙、十字头与滑道上部间隙、曲轴总游隙等尺寸，可以通过塞尺、百分表、塑料量规等测量器具完成检测。连杆螺栓按设计要求力矩拧紧，同时确保十字头与下滑道间隙不超过要求值。

2.3.2气缸、活塞的装配及质量控制措施

在安装气缸和活塞时，我们通常需以中体滑道的轴线位置为基准点，精确地调校其他相关的气缸。最终的调校准则是，气缸与中体滑道同轴承的偏移量必须在预设的限度内。另外，在安装气缸的步骤中，操作员务必保证中体滑道的倾斜方向与气缸安装的方向同步，以确保气缸的稳定运作。操作人员可以通过调整中体、气缸、气缸支撑等相关组件，对气缸进行微调整，调整后的气缸应保证沿轴线方向和处置方向均出于水平状态要求范围内，尤其是两缸或三缸为同一级压缩时，尤其要保证各气缸进气口面的平面度，从而确保后续容器的有效安装。

在安装活塞组件时，首先确保活塞与活塞杆组装到位，包括检查活塞杆与活塞的接触面积，活塞杆锁紧螺母按力矩要求拧紧。装配活塞组件的关键在于活塞环和支撑环的安装，需要保证支撑环和活塞环能在活塞环槽中自由转动，同时为了保持良好的密封效果，同组活塞环在装配时应尽量将缺口朝向不同的方向。活塞安装完成后，需要对活塞环、支撑环对环槽的间隙进行测量，对活塞底部与气缸内孔的径向间隙进行测量，确保各测量结果满足设计要求。还应对活塞杆（冷态）的水平和垂直跳动进行检测，如果气缸和十字头对中不正确、加之活塞杆自身的热膨胀影响和变形都会导致活塞杆的径向跳动，如果不能有效的控制跳动值，将会造成填料和活塞杆的过度磨损，从而导致从填料处泄漏天然气。在卧式压缩机中，活塞杆的径向跳动从垂直和水平两个方向来测量，在装配冷态和运动后热态测量结果均应满足设计要求值，可以采用百分表测量。

2.3.3压缩机主机试验及质量控制措施

压缩机主机装配完成后，应按照机械运转试验大纲的要求完成运转试验，主要目的是完成压缩机主机各摩擦副的冲洗跑磨合，为后续整机带载试验提供基础保障。

试验前需要完成主机与试验电机的对中找正，完成油路连接，确认油路能够循环冲洗，冲洗过程中定期旋转曲轴，保证各摩擦副及油路通道有效冲洗，进油管路应设置过滤器，确保润滑油干净无杂质，冲洗时间应控制在不低于2.5小时。

冲洗完成后进行低速运转试验，按照测试大纲要求检查控制柜电压、电流，及压缩机油压、油温、振动、噪音等各项参数，运转时间至少为2小时，运转结束后检查各测量参数确认满足技术要求。

2.4压缩机主机安装及质量控制措施

压缩机主机就位十分关键，这是确保其品质水准的基础过程。在这一流程中，操作人员必须凭借千斤顶、临时工具等设备精确调整主机的位置，严格控制主体底部的纵横中心线及基础的横纵基准线的误差，且误差范围必须限制在5mm以内。同时，操作人员也需要微调斜垫铁的位置，保证机器轴心标高与设计标高的误差在3mm以下。在主机就位完成后，需要采用灌浆的方式，操作人员需要严谨地依照相关指导手册进行施工，完成灌浆后还须养护一段时间，确保灌浆层的强度达到规定的标准要求。

2.5主电机装配及质量控制措施

在安装电机时，以压缩机主机轴心为基准，对电机进行找正对中。在开始安装之前，应完成电机质量的审查和核实，同时需要再次确认电机轴、主机轴等的技术标准，以利于后续安装过程的顺利进行。尤其需要注意电机的轴承形式，如果电机使用的是滑动轴承，那理解电机磁力中心线的定位就是一个极其重要的步骤，这是因为它会直接影响整个电机安装的质量。如果中心线定位有误，技术人员需要根据现状及时做出调整。这可以通过调节电机垫铁来达到，在完成找正对中时电机的轴向偏移和径向偏移量都必须严格地控制在0.05mm以内。

要特别强调的是，电机找正后必须确保连接螺栓始终位于基座螺丝孔的正中心，不能有任何偏移。紧固螺栓后同样需要进行灌浆操作，并养护至灌浆层强度符合要求。

2.6配套系统装配及质量控制措施

往复式压缩机的辅机构件主要有冷却器、压力容器（包括分离器和缓冲器）、阀门等等，操作人员应当按照各个辅机构件的安装说明书及装配图纸来进行，对于一些特殊构件，还应当确保其具有一定的稳定性和抗振能力。在安装前，气体阀门要经过全面清洁，清洁完毕后，还要做好气体阀门的密封件表面防护工作，保证气体阀门的正常工作。工艺气管路组对、焊接完成后须经过射线探伤，水压试验等工序，清理完内部后再进行回装。

2.7整机试验及质量控制措施

整机装配完成后，应参照试车大纲的要求进行整机试验，检验机组的制造装配质量是否符合设计文件和图样的要求，考察工艺气、润滑油系统运转的可靠性，检测机组性能运行参数，检查电气设备、仪表、联锁装置的可靠性，保证机组可正常投入使用。

主要测试项目包括：主机相关零部件运行温度、进气压力、各级排气压力、各级排气温度、润滑油压力、润滑油温度、振动、噪音、主电机电流等。

试验时应严格对照试验大纲进行试验前检查，试验中定期记录各参数，试验结束时确认各参数满足试车大纲要求。待机组冷却后，对机组进行拆检，检查气缸镜面、十字头滑道、活塞杆、连杆、活塞环、各轴瓦等表明有无划伤，检查机组主轴瓦、连杆瓦间隙情况，经试车小组评价判定机组试验是否合格。

2.8现场安装调试及质量控制措施

首要工作是搜集并深入研究了这台压缩机的集成、部件布局图、操作手册等技术文档，以及压缩机组的装箱清单、现场基础交工验收技术资料等，以获得对其构造特征、运行原理以及各组成部分的连接方式的深入了解。对于那些需要精密配合、精确动作或其他特别技术要求的部分，应进行整理和统计，作为设备质量监控的重点关注点。然后，根据设备的构造特性，制定合理的安装施工方案。为了保证顺利施工，必须配齐主要的施工机具及检测仪器，主要包括环氧树脂灌浆施工工具、补漆用的喷枪、P120-180目砂纸等，专用工具包括扭力扳手、调整垫铁、千斤顶等，检测器具主要包括两块带磁力表座的百分表、塞尺、水平仪、红外测温枪、天然气浓度检测仪等。接着需要对安装地基进行着重检查，主要相关要求如下：（1）基础施工现场已清理干净，基础水平面的水平度允许偏差为5mm/m，全长最大偏差应在15mm之内;（2）地脚螺栓孔中心位置允许偏差为±20mm；（3）附属设备的中心线与机组主底座轴线偏差不应超过±10mm；（4）安装多台机组时，每台机组的基础四周应设置防震沟等。现场应配备检验人员，严格按照调试大纲要求进行各项点检查，最终形成现场安装调试记录表留存在机组存档资料中。

结语

研究成果显示，在安装往复式压缩机期间，必须严格遵循安装流程，并由技术能力出众的专业人员主导该过程，从而保障安装的无误。同时，对往复式压缩机各部分安装的关键技巧的理解与掌握，对确保设备的稳定性和使用寿命至关重要。从总体上看，往复式压缩机的安装效果将直接影响到部件基本装配、水平安装及调试等工作的实施情况。因此，在安装过程中保证高水准的施工质量尤为重要。

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