往复压缩机布置及管道配管设计

2022-02-25 08:48齐增杰
科技信息·学术版 2022年8期

齐增杰

摘要:往复压缩机是石化装置的重要组成部分,其布置及配管设计的合理性对装置操作、检修及运行有重要作用。笔者结合自身工程经验,总结提炼了往复式压缩机平立面布置的注意事项.提出了在管道设计中进行防振、减振的措施。

关键词:往复式压缩机:管道布置:振动原因:减振措施

压缩机是石化装置的重要组成部分,其布置及配管设计的合理性对装置操作、检修及运行有重要作用。往复式压缩机的种类可分为卧式、立式、W型、V型、对置式及对称平衡式等,布置方式最常用的为卧式。在设计过程中必须高标准、严要求,减少因设计问题导致的振动等问题。笔者从压缩机设备布置、管道布置及管道防震等方面对往复压缩机配管设计进行讨论。

1  压缩机设备布置

压缩机布置一般可分为露天、半露天及厂房内布置三种。氢气属可燃易爆的可燃性危险气体,因此氢气压缩机宜采用露天或半露天布置,这样通风良好、有利于防火防爆。考虑操作、检修及现场维护等要求,一般采用半敞开式布置。

1.1 压缩机平面布置

压缩机在厂房内布置时,在满足建筑和结构专业对梁柱间距、进深等要求下需统筹考虑机组本身占地及检维修操作占地要求。同时要重点关注厂房墙壁与压缩机转子间距要求、活塞曲轴抽出距离要求、最大检修部件的检修场地要求、附属设备安装要求、检修车辆出入位置要求、吊装孔位置及尺寸要求等。

1.2 压缩机立面布置

压缩机在厂房内的安装高度应根据机组的构造特点或厂家要求来确定。往复式压缩机应尽可能的降低安装高度以减少振动。离心机如是电机驱动可采用低基础就地安装形式,如是透平驱动宜两层布置。如采用二层布置,地面层布置压缩机附属设备,二层布置机组。厂房高度的确定应结合最大件检修高度和高位油箱的安装高度要求统筹确定。单层布置的优点是往复式压缩机的管道支架可以生根在地面的管墩上,并用管卡固定管道,有利于防振,阀门安装高度便于操作,缺点是管道沿地面敷设显得拥挤且影响操作人员通行。两层布置优点是管道一般都敷设在二层楼板下面,在一层地面上还可以布置与压缩机有关的润滑油站、水站、进口缓冲罐和冷却器等设备,提高了空间利用率,由于压缩机组周围的管道架空敷设,整个厂房显得比较整洁,操作和检修非常方便,缺点是不利于管道支架的设置和防振[1]。

2  压缩机的管道布置

2.1 压缩机震动原因

往复式压缩机引起的管道振动原因可以归结为机器本身动力平衡差或气流脉动。生产过程中遇到的管道振动大多数是由于气流脉动引起。当压缩机作间歇性运动时,将激发管道内气体脉动响应,从而产生激振动。当激振频率等于或接近管道的固有频率时,管道系统将发生共振。

2.2 压缩机振动危害

在管道设计过程中除了应满足管系柔性需要外.还要尽量将管道振动控制在合理范围内。往复式压缩机进出口管道振动.增加了其配管设计的复杂性.而且管道的振动对安全生产是一个很大的威胁。管道振动会造成仪器仪表难以长时间的正常工作,设备产生共振,不仅大大减少压缩机的使用寿命,还会损毁管道附件,使管道发生疲劳裂缝,引起有害、可燃气体的泄漏,造成重大设备及人身事故。

2.3 控制压缩机振动原则

为有效地避免或减缓管系振動,必须使各振动频率不处在共振区内,为此需采取如下措施:增加缓冲器和消振孔板;扩大汇集总管;尽可能减少弯头;合理设置支架,提高管道的固有频率,使其远离激振频率等[2]。

2.4 合理设置管道支吊架,减弱管道震动

1)压缩机进出口管道支架应尽量避免支撑在厂房立柱上。如不可避免时,应进行详细计算 ,以避免管道振动与厂房产生共振。振动管道的管墩及支架基础必须单独设置,不能与压缩机、建构筑物基础联合设置。振动管道的支撑不能固定在厂房、构架、平台及设备上。

2)为减少管道振动,管道宜布置在不等距的管墩上,即相邻两支架间距不一致(差值控制在200mm即可)。设置支架应使管道固有频率避开激振频率的0.8-1.5倍区域,一般取激振频率的1.5倍作为管道固有频率进行设计。

3)管道拐弯、分支、标高有变化以及集中荷载附近容易引起管道振动,在弯头、三通、阀门以及其他附加荷载集中点处应设置防振支架。

4)采用固定支架是管道防振最有效的办法,但不利于管道的补偿。因此应给出其轴向的自由度,通常的做法是采用防振管卡作为支架。在设计中常常在管道和防振管卡之间加一层非金属板,如聚四氟乙烯板或石棉橡胶板,保证管道与管卡充分接触,而不会出现间隙。同时考虑到管道可能产生的热胀位移,螺栓孔应为椭圆形。

3  结束语

往复式压缩机管道设计是一项十分重要的工作,涉及选型、计算、材料、施工等多个方面的问题。在配管设计过程中应综合考虑各种因素,设计时既要充分考虑到管道的减振要求,又要兼顾管系的稳定牢固。设计过程中在认真执行设计标准规范的同时还应与现场安装用户使用的有益经验相结合,对以往的设计方法、设计思路不断优化不断创新,这样才能做出最优化的设计,从而实现整个装置安全、可靠、平稳运行的目标。

参考文献:

[1]张德江,王怀义.工艺管道安装设计手册(第一篇)[M].北京:中国石化出版社,1994.

[2]唐永进.压力管道应力分析[M].北京:中国石化出版社,2003.

[3]页岩气田往复式压缩机监测及故障诊断技术分析[J]. 杨长华,张敦辉,滕阳.  中国设备工程. 2021(S1)

[4]海洋平台往复式压缩机橇振动分析边界选取的探讨[J]. 赵波,张田,张晓敏,陈万贵,刘卓,王贝.  海洋石油. 2021(03)

[5]海洋大功率往复式压缩机噪声特性研究[J]. 胡安斌,刘健,王鑫,侯小兵,刘守佳,周于富,苗峰华.  石油机械. 2021(05)

[6]往复式压缩机活塞杆磨损故障分析及处理[J]. 李东,吴建利,林远平,黄林.  设备管理与维修. 2021(09)

[7]往复式压缩机管道的减振设计[J]. 续雯雯.  化工设计通讯. 2021(07)