大型往复活塞式压缩机的安装调试技术与应用分析

2022-11-21王进

中国设备工程 2022年19期

王进

（中海油惠州石化有限公司，广东惠州 516086）

近年来，国内工业化进程始终处于加速状态中，油气田开发规模与清洁类能源的使用量持续扩张，促使压缩机投用范围逐步扩大，而且不管是开发活动还是管道运输，压缩机的增压功能都起到关键性的作用。但该类机器由于自身的结构及管控节点、造价、运行风险等均较为复杂，容易出现运行故障，不得不换新与维修。而常见异常则是在机组安装调试阶段埋下的隐患引发的。

1 大型往复活塞式压缩机与安装调试

1.1 使用优势

石化领域中，大型往复活塞式的压缩机，使用优势主要体现在以下3个方面。

（1）压力大。以往的压缩机工作中，会被所处工作空间的压力干扰，导致压缩机运行效率下降，内部元件也可能因此受损。而往复活塞式的设备能防止出现该类情况，既能达到精密运行程度，不被外界因素干预，又可扩大工作压力区间，使用范围更广。

（2）效率高。和其他结构的设备比较，活塞的动作速度更快，可以把热能有效转化成机械能。以石化公司的角度来看，不仅能减少日常生产的资金投入，还能节省部分资源，兼顾经济与生态效益。

（3）生产便捷。机械设备运行效率受到金属构件的影响，活塞式的压缩机对此类构件使用标准并不高，而且通用性较强。比如，螺母零件，可用在该类压缩机的型号较多，制作加工途径也比较多，所以生产加工便利。

1.2 安装调试

压缩机投产使用中，安装调试是较为重要的操作技术，包括找平以及灌浆等环节。一方面，前期安装，该阶段主要涉及安装机组的工作，比如制作砼基础、吊装、灌浆、连接管线等。相关检查检测任务包括：活塞杆跳动、机身平面度、活塞死点以及其和气缸之间的缝隙、电器仪表等。另一方面，后期调试，具体包含机组调试及空载测试等。

2 大型往复活塞式压缩机的安装调试要点

2.1 安装准备

在机组安装时，要先完成几项准备任务。（1）移交。机器采购入场中，相关人员需核对移交时间、机器型号等。（2）绘制测量图表。活塞式机组的工作有特定区域，在图表上标注设备型号、规格、运行条件等。借此可全面体现出机组工作状态，以便尽快检查出问题。（3）验收安装基础。鉴于此类压缩机占用空间较大，要求在安装前对划定位置进行整体性检查，并分析机组工作状态。通过多次重复检测，保障机组和其他设备之间的距离，给压缩机安装及调试予以技术支撑。同时，对于特殊安装点，需做好标记，缺陷位置需画上风险记号，以便技术员着重观察。（4）机组内部检查。在确认机组工作环境无问题后，需查看机组内部，比如安装连接处有无缝隙及孔洞等，倘若存在类似的问题，需立即修复处理。同时，还要检查机组硬件的工作状态，与相关领域标准及规范进行对比，在确保全部项目均达到应用标准后，才能组织现场安装。

2.2 找平处理

（1）主撬粗找平。压缩机的机身上，利用钳工水平仪进行粗找平。机身加工面的两侧以及中间主要有8个点，每处都需检查其轴向及横向的水平度，并且一个点上要进行2次测量，也就是在同一点上转动180°。同时，还要查看各个顶丝螺栓与垫板之间的接触效果，按照检测反馈信息，调整螺栓的松紧程度。在粗找平操作过程中，全部调整数据均要完整保存，其中同向检测位置的水平度偏差需在0.1mm/m以内。

（2）机身精找平。压缩机的稳定工况、机身及曲轴应用年限，与主轴基孔同轴有极强的关联性，相应的同心度也是衡量安装调试品质的关键指标。组装完的压缩机，需测量器软脚与上加工区域的平面性，这是维护同心度的有效方法。比如Ariel压缩机，对上加工平面的处理有精确关联公差要求，也就是上平面度与机器脚底板、主轴基孔之间需具备关联性。利用支撑结构将机器脚底板进行固定处理后，并且上平面的水平度符合设定要求，这时对软脚与上部加工面实施测量，所得数据能佐证同心度的情况。对于压缩机的机身平面度检查，通常会采用钳工的水平仪，在精找平环节中，同向各检测点的水平度差值需压缩到0.05mm/m以下。此处，建议应用精度级别达到0.025mm的仪器，测量压缩机纵梁实际长度，并在所有地脚螺栓处，测量纵梁对应上平面的制作情况，此处也可以选择测量相邻地脚螺栓之间的区域。取得的任意相邻点的测量信息，精度要求在0.05mm以下，而同轴度的全部平面度之和，不能超出设定公差范围。

对于机身的精找平处理，除了使用钳工水平仪，还能运用高精度的倾角仪，能间接确定同心度的达标率。相关操作流程是：将曲轴箱盖子打开，清洁整个机身的上部平面，把测量仪器直接固定于延长杆上，基于地脚螺栓孔的点位，标记出待测量点。设置测量仪器的方式参数，并把调零旋钮尽可能调节到零，随后进行锁紧处理，开启电子系统软件，挑选相应的模板，借助计算机与仪器蓝牙连接，并显示测量结果。在测量中慢慢微调，直到屏幕上的反馈数据区域稳定，探测线也处于平直的状态，此时的数据就是测量结果，将其记录保存后，开始其他点位的测量。在机器上方面轴向点位测量后，要移动延长杆的位置，并且要和机器导轨间距相同，继续测量其他标记点。按照Ariel设备的技术标准，相邻标记点之间的误差需在0.05mm以下，机身的上部平面则要在0.2mm以内。对于压缩机的各个固定位，需经过精确调整，确保释放期间的偏差不能大于0.05mm，经过测量后，根据技术标准，拧紧机身和撬座连接的螺栓。

2.3 灌浆处理

在压缩机安装及调试中，一般有2次灌浆。一次灌浆中，需先查看地脚螺栓孔的规格及点位，相应预留孔的铅垂度误差率不能大于1%，而螺栓与孔壁间需在15mm以上，底端和孔底也要留出一定间距。此处用到的螺栓零件，要保持清洁，不能出现油污及氧化层，相关人员还需在螺纹处涂抹适量油脂。螺母旋紧后，要把螺母、垫圈及机器底座之间进一步压实，使螺纹漏出长度达到螺栓径长的1/3～2/3。一次灌浆时，选择无收缩的泥浆注入螺栓孔内，最终高度需和机组砼基础持平。在此环节操作完成后，需在表面覆盖薄膜，后期进行洒水养护，避免形成裂缝以及凝固时间太短。在常温环境中，从灌浆完工到强度达标的时长应控制在4日左右。在灌浆部分的强度满足设计标准的75%后，才能将螺栓完全拧紧。

二次灌浆的作业面在钢筋砼基础上，浇筑砼基础中，顶部平面需超过设计数值50mm，等到砼材料凝固后，把其打磨到设计高度，而且还要进行凿毛，去除松动的部分与各类杂物。之后，使用压缩清理表层浮灰，这样做是为保障和环氧树脂层的连接效果。另外，关键作业面的支模需保证稳定、可靠，并预留排气孔。二次灌浆中，在确认主撬与副撬构件均安装找平后的1日内开展，如果施工时间不允许，要在灌浆前进行重新测量。此次灌浆时，作业空间的环境温度应在15～30℃之间。倘若温度偏低，不利于浆液流动，影响底部的附着效果，导致机组投入使用后，会出现明显的振动，而且不容易解决。如果只能在低温条件下作业，就应建立温度场，使砼基础表层温度上升，以达到灌浆的需求。正式灌浆时，所有垫铁之间的连接处均需通过点焊加固，并把表层清理干净，连续6h处于湿润状态，并在灌浆开工前1h，清理表面积水，让砼基础进入水分饱和状态。灌浆过程中，浆液要边配制边用，借助外力倒进基础上的浆料需推进底座下，采用小规格的振捣棒处理，由此才能保证灌浆料逐渐溢出并超过基座底部平面大约15～25mm。该项灌浆操作需一次性结束，不可出现停顿，这样才能保证结构的密实度，二次灌浆厚度需把控在50～70mm以内。该作业环节结束后，需进行压平及打磨表层，等到结构强度有设计的75%以上，调节及固定机组系统。

3 大型往复活塞式压缩机安装调试应用分析

200万t/a往复活塞式的压缩机，输送氢气，设备进气压力值是2.42MPa，而排气的压力值是16.88MPa。整个机组有2台设备，主机是对称平衡式结构，能提供三级压缩，分布成4列。此大型机组中包括曲轴箱、注油系统及气缸等。

3.1 验收机组基础

在验收机组基础中，需检查设备位置、几何规格、质量状态等。其中设备位置是以中心线为准，与设定参数的偏差不能超出20mm。此外作业面标高误差需在20mm以内，基础的上部表面水平度偏差度要求在5mm/m，机组基础长度是10mm。该机组的曲轴箱利用螺旋千斤顶微调，因此操作人员要先准确定位千斤顶的点位，可和机组底座核对，尽可能接近地脚以及底座筋板位置，并且水平度需在2mm/m以下。

3.2 装配曲轴箱

将曲轴箱运输到位后，借助临时垫铁把其支撑起来，并按照加工作业的上平面进行找平。现场测量时，先将待测表面清洗干净，但不能使用打磨及刮等处理方式，避免水平测量结果失真。测量水平面中，要注意到现场日夜温差，这是由于曲轴箱水平状态容易受到温度影响。因而在第一次找平时，应定时测量，由此总结水平度的变化。在确认水平度与标高均满足设计标准后，适度拧紧螺栓。另外，为保证机组能长时间稳定运行，拧紧螺栓之前，需把相应杆件位置进行防腐处理，随后借助液压扳手把螺栓拧至50%的松紧程度。再次检查水平度及标高后，对螺栓孔进行灌浆。整个灌浆部分共分成3层，除中间层采用干砂外，另外2层均使用100mm后的砂浆。

3.3 连接气缸

在完成以上施工工作后，安装气缸，并连接上曲轴箱。在该大型机组中，气缸和中体采用直接连接的结构，单个都有14t，曲轴箱和重点之间选择刚性连接，利用螺栓固定，并进行对中调整。鉴于此种连接结构对吊装环节有较严格的标准，避免在起吊中受力不均，导致气缸和中体之间的密封受损。另外，调节气缸的水平度中，先要将盖子打开，测量位置设于气缸镜面的两端，和边缘处相距10～15mm。此项调整是利用中体下方千斤顶以及曲轴箱下方千斤顶，通过二者配合实现。调整水平度时，为降低机组后期运维难度，需在中体支撑表层上方额外添加约为3～4mm厚度的垫片，最终根据0.1mm/m的标准完成验收。

3.4 十字头及连杆

一次灌浆环节中，能同步开展活塞杆与十字头的处理工作，在后者连接装置端面和相应螺母的接触面进行针对性配研，保障二者接触匀称。考虑到十字头滑道是椭圆状，会自动调心，所以在连接处理中，要均匀预紧固定螺栓。机组活塞与连杆需经过细致检查，确保活塞环上没有缺陷，安装到位后，对气缸进行漏光查看，允许漏光点数量最多2处，而且各点漏光弧长要在36°以内，随后测试各部分的运转状态。

3.5 精找平与灌浆

相关人员使用合适精度的水平仪，对曲轴箱进行精找平。其中，以滑道前后2处为准，测出纵向的水平度；按照滑道轴线测出垂直度；轴承孔位置可测出横向水平度，三者允许误差均是0.1mm/m。二次灌浆阶段，需先启动试运行驱动电机，确定中心线的位置，并将联轴装置进行大致对中调整。此外曲轴箱进行找平找正结束后的1日内，开展二次灌浆施工。本文所述机组选择无垫铁的处理方式，为使灌浆层可给机组提供有力支撑起到减振的作用，要求使用无收缩的环氧树脂。此环节的具体处理过程上文已经有所提及，此处不进行重复论述。在通过灌浆及找平处理后，对气缸进行纵向测量，设计允许偏差是0.1mm，测量4列后，得到的结果数据分别是：-0.05、+0.02、+0.02以及0.0mm。

3.6 安装电动机及精对中

主电机可以与压缩机一同安装，或是在一次灌浆操作的前后。主电机运至现场时是分体的状态，要进行组装，随后将定子及转子穿芯后，整体吊起放置在底座上，安装相应的冷凝装置与附属部分。在电机就位后，立刻调整轴承座轴瓦及其位置、定子和转子间距等。根据主电机试运行的标准，需单独测试，确定中心线距离，由此完成粗对中。采用一次灌浆的方式处理电机，将电机和压缩机进行精确对中，此处可利用对中仪器。在确认位置准确后，连接联轴装置。并在连接过程中对曲臂差实施对比检测，用于了解连接作业对其的干扰，保证因此出现的曲臂差在设备安装的允许偏差值以下。最终曲臂差在0.05mm以内，符合机组安装要求。在完成上述安装处理后，对电机实施二次灌浆。此时完成活塞式机组的安装及调试工作。