离心式压缩机组的布置研究

离心式压缩机组的布置研究

冯昱

杭州日盛净化设备有限公司  浙江 杭州  310023

摘要：压缩机是把原动机的机械能转变为气体能量，使气体压力升高的一种机械。它广泛应用于石化、医药、食品等行业的生产装置中。随着近年来工艺装置规模的不断扩大，离心压缩机组的规模也同样在不断变大，而与此相反的是，项目的设计周期却被不断压缩，如何按时、合理的完成离心压缩机组的设计，成为了设计人员面临的一个难题。

关键词：离心式压缩机；压缩机；布置

引言

离心压缩机组主要由压缩机主机、变速箱、驱动装置、冷却器、润滑系统、冷凝系统、控制系统、附属部件等组成。离心压缩机根据轴承型式、气缸剖分型式等可以分为很多类，但是对于管道布置专业来说，按照压缩介质和驱动型式进行分类讨论更有意义。根据压缩介质可分为空气压缩机、氮气压缩机、合成气压缩机等，不同压缩介质的火灾危险性类别不同，布置时也会区别考虑。而根据驱动型式可分为电机驱动、背压式汽轮机驱动、凝气式汽轮机驱动等，不同驱动方式压缩机配套的辅机系统也不尽相同。

1离心式压缩机主要故障

1.1离心式压缩机温度过高

离心式压缩机的运行离不开一个重要的组成部分，那就是冷却系统。冷却系统的作用是将机器内部产生的热量散发出去，维持机器的正常运行温度，同时保证空气介质的正常进入，而当冷却系统出现故障时，会导致机器温度过高，从而引起各种故障。其中，入口温度过高是导致离心式压缩机故障的主要原因之一，当冷却系统无法及时将机器内部产生的热量散发出去，机器温度就会不断升高，最终超过了机器所能承受的范围，电机就会产生过热现象，可能会导致电机中电路的烧毁或损坏，严重影响机器的运行。同时，当机器温度过高时，机器内部的金属部件可能会发生热变形或产生腐蚀现象，导致机器内部部件的相对位置发生变化且损坏，从而缩短机器的使用寿命。

1.2离心式压缩机振动过大

（1）不平衡的转子。离心式压缩机转子的不平衡是导致离心式压缩机振动过大的主要原因之一。在使用过程中，如果离心式压缩机转子的平衡性失调或者存在磨损等问题，就会导致离心式压缩机振动加剧，从而影响机器的正常运行。（2）离心式压缩机轴承磨损。离心式压缩机的轴承在运作时支撑着转子的旋转，如果轴承磨损或过度磨损，就会导致机器振动加剧，甚至可能会损坏轴承，导致离心式压缩机的振动幅度越来越大。（3）初期不合适的安装。离心式压缩机安装不规范或位置不稳定也可能导致机器振动加剧。例如，机器安装时没有采取合适的支撑措施或者地面不平坦，就可能导致振动过大。（4）润滑不良与其机器老化。离心式压缩机在运行时需要润滑油进行润滑，如果润滑油不足或者质量不好，也会导致机器振动加剧。同时，随着使用时间的增加，离心式压缩机的各个零部件都会出现不同程度的老化，导致转速发生变化，这也可能导致机器振动加剧。

2离心式压缩机组的布置

2.1压缩机基础的布置

压缩机主机通常与驱动装置（电机或者汽轮机）布置于一个基础上，基础顶标高由厂家提供建议高度，设计时可按以下方式进行复核。

电机驱动或背压式汽轮机驱动的压缩机需要考虑级间管道布置的空间和级间冷却器的安装高度，管道可从基础承台底部穿出，无袋形地接至级间冷却器即可。

凝汽式汽轮机驱动的压缩机除考虑上述因素外，还应通过凝液泵的汽蚀余量计算出冷凝器的安装高度，再计算出汽轮机出口与冷凝器入口之间的净空，从而推算出压缩机基础的顶面标高。

压缩机基础的高度应在满足安装要求的情况下尽量低，从而减轻压缩机运行时产生的振动，也可降低压缩机厂房的整体高度。当同类型机组共同布置在同一厂房时，应尽量统一基础标高。

2.2冷却器及分液器的布置

由于冷却器、分液器被级间管道直接连接至压缩机，为避免机组振动传递至厂房结构，应布置在地面层。冷却器应集中布置，在满足操作和检修需要的空间前提下，尽可能地考虑压缩机进出口管道的综合受力影响。当冷却器、分液器数量较多，尺寸较大时，也可集中布置在厂房外的框架上，避免压缩机厂房的面积过大。

2.3润滑油系统的布置

润滑油站通常由厂家撬装供货，包含冷却器、油箱、油泵等。由于机组的润滑油需要依靠重力自流回油箱，故通常将润滑油站布置在地面层，且应考虑润滑油站周围有足够的检修空间和冷却器的抽芯空间。高位油箱的作用是防止在生产事故发生时，如停闪电、油泵故障时，依靠高差的重力势能给机组供给润滑油，使机组可以顺利安全地停车，而不至于因缺油导致轴瓦干磨。高位油箱的安装高度应满足供油压力的要求，通常需大于机组运行中心线5~8m。当压缩机厂房有可燃介质时，高位油箱应布置在室外，北方寒冷环境下，还应增加维护结构。但当压缩机厂房介质为空气、氮气等非可燃介质时，高位油箱也可布置在室内。但应注意的是高位油箱不可布置在机组正上方，防止高位油箱失火坠落，对机组造成破坏。

润滑油系统还可使用轴头泵或事故油泵来代替高位油箱的作用，当使用事故油泵时，建议由厂家集中在润滑油站撬内布置。轴头泵的作用原理是当事故停车时，利用压缩机主轴转动带动轴头泵工作，保证机组平稳停车。需要注意的是，当采用轴头泵时，润滑油站和轴头泵之间的高差要求在3m左右，此时润滑油站就得布置在较高的位置，同时为了满足回油管道3%的坡度要求，润滑油站还需尽量靠近压缩机组，使回油管道尽量短。

当出现变速箱与主机采用不同标号润滑油时，压缩机组可能会配两套甚至三套润滑油系统，布置时应规划更大的空间来满足机组的要求。

2.4放空管道布置

在进行放空管线布置的过程中，应关注以下要点：（1）在现场管道和安全阀组较多、环境相对复杂的情况下，可通过预留孔洞设置钢梁的方法替代传统的混凝土敷设，先进行管道布置，再通过钢格栅板封堵；（2）为保证现场人员安全，放空管道管口应朝向无人处，且在竖直管道底部设置排水装置，将放空管线同集油器连接解决汇集管排液问题；（3）在进行机身、气缸位置放空管线的设计时，为便于相关人员操作，放空管线应架空布置；（4）若气体介质可燃，需提高安全阀管线设置要求，将安全阀出口管与放空系统连接，且在出口管径≥DN50情况下与火炬总管连接，倾斜角度为45°；（5）若气体介质可冷凝，安全阀出口需要抬高设置并控制与其他设备与管道的距离，保证相关设备、管道总压降在安全阀定压值3％以内。

2.5排污管道布置

在进行排污管道布置时，应注意：（1）排污管道与水管道布置应保持统一性，通过支架共同支撑以节约材料；（2）在进行排污管线布设时应留出一定坡度，便于污水流向集油器内；（3）排污管线运行期间存在一定的带压、泄漏风险，因此，排污口应与操作点保持安全距离并集中布置；（4）若气体介质可燃有毒，应在排污管线上设置安全阀与压力表，相关人员操作过程中可观察其压力变化，从而有效防范泄漏风险，保证石油化工生产的安全性与稳定性。

结束语

由于化工装置的性质规模均有差异，所用离心压缩机组也都不尽相同。希望通过本文，能使设计人员更加深入地理解压缩机组中每个设备的作用，并在项目执行过程中，结合实际问题展开分析，使得压缩机组的规划布置更加经济合理。

参考文献

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