压缩机配管的设计原则

王洋，郭文蕊

（1.连云港沃利帕森工程技术有限公司天津分公司，天津300000，2.天津市成晟石化技术有限公司，天津300000）

压缩机配管的设计原则

王洋1，郭文蕊2

（1.连云港沃利帕森工程技术有限公司天津分公司，天津300000，2.天津市成晟石化技术有限公司，天津300000）

简要介绍了化工工程设计中压缩机的分类，并介绍了离心式压缩机往复式压缩机的各自不同特点及其应用场所。提出压缩机配管的概括技术总结，并指出包括其他设备（换热器，泵，塔，反应器等）的配管设计原则，在设计理念上的统一性，并指出设计人员不断积累经验、提升水平，保证设计质量的关键。

压缩机；管道布；配管置；检修

1 压缩机的介绍

在工程中，压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械设备。压缩机在石油，化工，电力，食品等工业领域应用十分广泛，由于压缩机在工程中的应用不同，可以作为动力压缩机，气体输送用压缩机，制冷和气体分离用压缩机，石油化工用压缩机等等。压缩机按照结构分类可分为容积式和速度式，其中尤以速度式中的离心式压缩机和容积式中往复式压缩机应用较为广泛，以下讨论仅限于这两类压缩机。

1.1 离心式压缩机的适用性最广泛[1]

离心式压缩机是介质通过转动的叶轮产生的离心力从而给介质加压的设备。离心压缩机是靠转速运转的速度型压缩机，和其他类型的压缩机比较优缺点，分别为：

优点：（1）压缩机排出气体压力大，无脉冲，均匀；（2）运转速度高；（3）压缩机不需润滑；（4）具备平坦性能曲线，操作和应用的范围大；（5）密封严，泄露少；（6）易成为大型化和自控化；（7）磨损件少，维修少，运转时期长。

缺点：（1）气流速度快，流道内件有较大的摩损（2）操作的融入性不好，气体特性对操作性有比较大的干扰。在机组开停车、运行时，负荷变化率明显（3）有喘振，对机器的伤害很大

1.2 往复式压缩机

往复式压缩机是靠一个或几个作往复运动的活塞来改变压缩腔内部容积的容积式压缩机，其优缺点为：

优点：1）热效率相对高、单位耗电量少2）加工易，对材料要求低，造价低3）制造技术成熟4）应用广泛5）装置系统不复杂。

缺点：1)转速被限制2）运动件多，检修量大，维修费高3)活塞环、气缸的磨擦损失、皮带的传动形式导致工作效率下降快4)噪声比较大5)自控系统陈旧，不宜连锁控制、不适合无人值守，所以尽管活塞机的价格相对低廉，但也常常不被用户选用。

2 压缩机的布置[2]

2.1 压缩机布置的一般要求

2.1.1 压缩机的布置形式主要有三种：露天敞开布置，半露天布置以及车间内布置。可燃气体对应压缩机应露天及半露天布置，这样通风效果相对好，即便有可燃气体的泄漏，也能及时在露天环境下迅速扩散掉，利于防爆防火的要求。假定在严寒或在多风沙地区，则宜选择在车间内布置，车间内的通风要求必须符合国家现有的通风采暖的标准。

2.1.2 压缩机组和其附属设备的放置要尽量参考制造厂的建议，制造厂对于设备出厂时的图纸中往往会有建议机组、附属设备的建议布置图或建议设备布置维修的空间距离，可作为参考。

2.1.3 布置在露天的压缩机，应尽量靠近进口的设备，这样能够减少吸入管的吸入阻力，附属设备也需尽量贴近压缩机组布置，压缩机的附近要考虑检修、消防通道，机组和通道的净距建议在5m以上。

2.1.4 如压缩机布置在室内，应考虑压缩机本身的空间，还应满足：1)压缩机组与厂房墙的最小距离还要考虑压缩机或其转子、活塞、曲轴等的抽芯空间，建议净距不小于2m。2)机组一侧应预留有检修时放置机组部件的空间。其位置不仅能放置机组最大部件，还要考虑最大部件的检修所需距离。如有需要，两台或多台机组可共用一个检修空间。3)考虑压缩机的基础，要与厂房的基础离开一定的距离。

3 压缩机的管道布置设计[3]

3.1 离心式压缩机管道布置的一般要求

3.1.1 入口管道

1)当压缩机在厂房内布置的情况，对应入口总管宜朝厂房外侧，这样可以节约用地，又利于设备安装和检修。压缩机进口不建议直连弯头，其直管段应至少留两倍公称直径。2)为防止杂物进入压缩机，宜在接近入口的管道安装一段可拆卸短管，方便安装临时过滤器。3)各段入口原则上都需采取气液分离的装置措施。如果放置气液分离罐，则应靠近入压缩机口处，从分离罐到机组的入口气体管道要考虑加坡度流向分离罐。

3.1.2 出口管道

1）压缩机出口到气液分离罐的管道宜尽量避免出现袋形；2）应考虑噪声的水平，需要时可设置降噪声的措施；3）管道布置要考虑支架设计，对于离心式压缩机一般不要求做振动的分析，但需要进行管路的柔性应力分析，同时符合管口的受力需求，考虑管口热位移；（4）压缩机的管口不宜承受管子的自重，如需要在管口附近可设置支撑点，如果附近不宜设置，需要在管口附近的管道设置支撑点来承受管子的重量。如图1。

图1 压缩机管道的支架

3.1.3 阀门

1）压缩机进出口的切断阀手柄，应考虑向着主操作面布置（如图2），便于工人的操作开关；2）阀门的布置不能阻挡检修的空间。阀门高度要考虑便于接近操作，最好成排集中布置，并使之在开停车操作时能看到有关就地仪表；3）当出口管连接工艺的系统总管时，要考虑截至的回流，需在出口阀门前设置止回阀；4）安全阀应布置在便于调整的位置。

3.2 往复式压缩机管道布置的一般要求[4]

3.2.1 对往复式压缩机的配管，除要求柔性分析外，还须进行振动分析，直到两种分析都合格后，配管设计才认为合格。1)缓冲器、中间冷却器、气液分离器应靠近往复式压缩机以减少管道长度。2)往复式压缩机安装的高度要充分考虑减振系统的管道需要的最小的安装净空间。3)为了减小连接往复式压缩机的管道的振动，通常将吸入和排出管道敷设在管墩上。

3.2.2 出入口管道：1）上述离心式压缩机的配管原则，也适用于往复式压缩机；2）为使压缩机的防振和减振的效果达到更好，需要将缓冲罐尽量靠近压缩机进出口布置；3）如果需要，可在设备的出入口的法兰处装限流孔板，降低这一段管子的不均匀压力，有利于减震；4）支架合理的设置跨距；5）如果需要，可升高小管子的强度，例如增加壁厚，采用补强等措施，降低由于振动形成的金属疲劳；6）对有些出入口管道在能满足管系柔性的前提下，尽量少用弯头。必要时可采用45度弯头斜接或使用大半径弯头，以减少振动带来的管系安全问题；7）不建议将出口管的管架设立在建筑物的梁及较小柱子上；8）出口管宜采用低架支承，增大支架刚度，得以有效地控制可能发生的机械振动，避免采用吊架；9）管道介质振动以及管道固有频率应最好避开压缩机的振动频率，避免共振。管子的固有频率尽量应大于8Hz；10）阀门设置应符合前述阀门章节的要求；11）气缸出口向下时，出口管的垂直向热胀推力不宜大于气缸的重量。

3.3 蒸汽管道

1）对蒸汽透平／汽轮机的蒸汽管道应满足制造厂提出的力和力矩的要求，并不宜采用冷拉安装；2）特别注意排冷凝水设施的布置，充分保证其有效性和可靠性；3）对过热蒸汽也应考虑开停车时需排放冷凝水；4）支管连接时，应从主管的顶部引出。

图2 压缩机管道立面图1-破沫网；2-液面网；3-内管；4-支管；5-集合管；6-润滑油设备；7-拆卸阀门；8-可调节弹簧垫；9－气缸支架

3.4辅助管道

3.4.1 冷却水管冷却水管上的监流器，应布置在便于观察水流情况的地方，防止断流发生。

3.4.2 油路管(包括润滑油、密封油、洗涤油)应根据油品性质和使用要求配管，管道上通常需要设置油过滤器。必要时，还应对油管进行水冷却或蒸汽保温或加热。

3.4.3 排气及排(凝)液管：1）对短时的蒸汽排气管，一般可直接排往大气。排放口应高于周围的操作面或建构筑物2.5m以上，以免烫伤人。可燃气体排气口与平台的相对距离应符合“化工装置设备布置设计工程规定”(HG 20546.2)中的有关规定；2）排气口的噪声超过规定时，应采取措施将噪声控制在允许的范围内；3）蒸汽凝液管应按不同的压力等级分别设置疏水阀，连续排往指定系统或地点。

3.5 其它注意事项

1）所有压缩机的配管，不得占用机组及辅助设备抽内件的空间，也不影响起重机的正常运行及吊架；2）当输送比空气重的易燃易爆、有毒气体时，不宜在危险区内设置地沟，更不宜在地沟内布置管道，以免漏气沉积沟内而引发危险；3）应合理地协调自控、电气盘的位置及电缆的走向；4）如管道必须沿地面敷设时，在操作通道处应设跨越桥。

4 压缩机的配管经验技术小结

在压缩机的管道布置中，配管要考虑的因素非常复杂，但总结起来不外乎以下几点：

1）符合安全的准则不变，目前国家对化工企业安全的要求日益严峻，必须时刻关注并符合国家现有的安全相关标准，例如：GB-50160.GB-50016等技术标准规范的要求。

2）要符合工艺专业的PID，PID是工程配管的灵魂。不符合PID的配管无从谈起。

3）配管要满足操作维修的必要空间，也就是操作阀门，检修调节阀，检修设备和管路，清洗吊装等的要求。

4）满足工艺和安装要求的前提下，尽量节省材料，节省施工成本。

5）不能影响其他专业的布置，例如碰撞，互相影响干涉等情况。

6）在满足上述要求的情况下，应尽量听取并满足业主特有的需求，替业主考虑，尽量节省开支，应用业主的习惯配管方式。

其实，不单单是压缩机的配管，其他化工设备（换热器，泵，塔，反应器等）的配管也不外乎以上几条原则，但实际应用到不同项目，会有各自不同的特点和要求。应实际问题实际分析，灵活配管技术。总而言之，在工程中的配管设计上，工程设计人员要多多分析多多思考，不断累积和小结工程设计实际项目经验，才能更好的完成项目，做出更好的工程设计。

［1］张德姜，王怀义.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M].北京：中国石化出版社，2009.

［2］唐永进.压力管道应力分析[M].北京:中国石化出版社,2003.

［3］宋苛苛.压力管道设计及工程实例[M].北京:化学工业出版社，2007.

［4］岳进才.压力管道技术[M].北京:中国石化出版社，2001.

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.03.018

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