汽轮机驱动的离心式压缩机安装质量控制研究

摘 要：離心式压缩机由于机构简单紧凑、气体输送功能较大、效率高等优势被广泛使用，可以满足各种机械设备传动的控制需要。通过分析、阐述离心式压缩机的工作原理、特征，介绍设备的结构与工作原理，论述设备的安装控制质量，阐述设备的安装质量控制措施。

关键词：汽轮机；驱动；离心式；工艺；安装；质量；强化

0 引言

汽轮机作为原动机驱动压缩机的组合，可满足各种复杂工况。随着各种大型化工厂和炼油厂对压缩机的需求量不断增加，离心式压缩机在生产中，可压缩、输送各种气体，因此在工业生产中占有十分重要的地位。大部分离心式压缩机通常采用工业汽轮机作为驱动，汽轮机的转速则根据生产的需要产生变化，这给机组的调节带来更高要求。为保证机组运行安全，离心式压缩机的安装质量控制十分重要。

1 汽轮机驱动的离心式压缩机原理分析

离心式压缩机工作原理与输送液体的离心泵相似，驱动设备在动力作用下，带动压缩机转子旋转，旋转中气体受到叶轮的作用而一起旋转，在离心力的作用下被甩到叶轮外的扩压器当中。叶轮内的空气减少，形成稀薄地带，入口的气体会进入稀薄地带，填补原本流失的气体。设备运转过程中，叶轮旋转气体被甩出，入口气体不断进入叶轮，如此循环往复，流向叶轮的气体不仅压力增加，运转速度也会提高。这部分气体在后接入元件扩压器当中转变成为压力，进入弯道之内，被导入下级。在导流器的作用下，弯道中的气体也被均匀导入叶轮中继续压缩。

在实际运行中，离心式压缩机单机输出量大且持续，运转平稳，机组外形尺寸比较小、占地面积少，而且投入很少，设备运转周期长，因此在工业生产中受到欢迎。离心式压缩机转动部件被统称为转子，不能转动的部件则被称为定子。压缩机是由叶轮和相关配件形成的固定元件，气体在压缩过程中会被压缩机分为多段，每一个机壳之内包含的机器本体也被叫做“缸”，气体流过会提升一部分压力，但是要想压缩到较高压力，则需要若干级来完成，而更多级的完成需要更多“缸”的支持。

气体在经过压缩后，温度会升高，如果气体被压缩到一定压力之后，就会从缸内引出，进入到冷却器之内。此时气体被降温，后再进入下级。所以一个设备的压缩机可以分为几段、几级。多级离心式压缩机内每一级叶轮两侧气体的作用力大小不同。定子包含机壳与壳内的固定元件，有水平、垂直两种形式。流通部分的部件有进气室、叶轮、扩压器、回流器、蜗壳等。

2 汽轮机驱动的离心式压缩机安装工艺

2.1 压缩机基础放线、土建作业

根据土建轴线标记以及图纸要求，画出压缩机机体的中心线，依次找出电机中心线、进出口管中心线，找到润滑油系统以及密封水系统的中心线，根据基础上的红三角标的标志来设定、确定标高。确定标高应使用水准仪来确定，接下来再次铲削20～30 mm的基础面，在露出硬质混凝土层的时候，进行垫铁作业。

垫铁安装之前，基础需验收完毕。垫铁安装按照图纸要求，凿出20 mm的方坑，用混凝土将垫块调整、固定，后期机组的找平只需要在垫块上调整即可。这种方式可以保证垫铁与设备底面的接触面积达到100%，更方便找平处理。清理基础面的油污时，要清除地脚螺栓孔内的杂物、积水等，让其清除干净。压缩机的就位、初平也很关键，需要使用液压汽车吊运主机，对照基础中心线，让主机位于中心部分，主机放下之后调整垫铁，完成初平。地脚螺栓的灌浆中，注意将地脚螺栓预留孔保持在24 h充水状态，孔壁润湿。使用无收缩性水泥来配置砂浆的，强调砂子与水都不应包含杂质，检查是否含有尘土、脏污物质、有机盐等，搅拌时不能用手。彻底去除孔底内的积水，检查无脏污物质后，将砂浆倒进孔内，一边倒入一边搅拌，保证地脚螺栓的垂直，在距离平面20～30 mm的位置停止倒入。砂浆需要固化72 h，在这一段时间内，不能进行砂浆的拍制与安装。

2.2 安装准备环节

建设单位负责组织开箱验收，验收合格之后各个技术人员签字确认，确认后交给施工单位保存、管理。检验其中的精密文件时，必须要严格遵循各个文件的规章制度，所有设备零部件妥善保管在库房内。交接验收工作必须保证质量，以为后期的安装做准备。验收基础交接证书、土建施工合格证明、中心线、标高、外形测量质量。若在设计中还存在其他的要求，则施工单位需要提供具体的位置、沉降记录。

2.3 垫铁与地脚螺栓的安装

若技术文件中没有特殊要求的时候，按照的常规规范布置垫铁，垫铁组需放置在机座底部、立筋、垂直方向中心线上，位置尽量集中，且靠近地脚螺栓。布置的时候，一般地脚螺栓的两侧可以放置垫铁组，两组垫铁之间的距离，需要综合考虑机器质量、底座结构、负荷等。若垫铁不带锚板，地脚螺栓就距离不超过0.3 m，可以在一侧设置垫铁组。

机器安装垫铁组之前，要检查安装质量，选择0.25 kg的手锤来敲击垫铁，若没有松动的情况，则使用0.05 mm的塞尺检查垫铁层间是否密实。同一个断面将塞尺从垫铁两侧塞进去，检验合格后，用点焊的方式固定垫铁[1]。

2.4 联轴器的找正

压缩机是以箱壳安装、带无叶轮轴运转的，除了工艺气接触面之外，所有的部件都涂抹防锈剂。进行联轴节找正之前，去掉防锈油重新组装处理。彻底去除在轴承上、轴承座内的防锈油，清洗润滑油供油孔和排放孔内油，检查轴承表面是否存在裂痕。

用压缩气体吹去轴承上的异物，根据标记将叶轮侧下端朝着向心轴承安装。下端向心式、推力轴承之间的间隙为0.2～0.5 m。按照设备旋转的方向将机油注入轴承之内，进行安装、确认标记，转动轴承的时候应该无异常声音。机械密封端面状况十分重要，若密封性不合理，固体颗粒就会泄露，所以在安装垫片的时候应该彻底清除灰尘、刮屑等。若粘有异物，则用软布、纸巾来擦拭干净，也可以使用酒精类溶剂来清洗。

检查轴的外表是否有破损情况，检查叶轮上是否有裂纹，确保各个键的装配标记合理。将其装入轴上台，检查叶轮的安装质量，用蒸汽加热到120～150℃，叶轮与轴之间的温差应在100℃以上。检查叶轮，在短时间之内将叶轮固定在轴上面，紧固好叶轮螺母，使用压缩空气均匀逐步冷却叶轮，等待温度正常之后，拧紧叶轮，然后安装好定位螺钉。

安裝好轴与叶轮后，检查机械的密封性，安装吸气壳，用螺栓将挂钩连接在进气壳体之上，把导向螺栓、双头螺栓固定在压缩机壳体上，在上面安装“O”形圈，不能在上面涂抹凡士林。

进气壳体安装在压缩机壳体上面之后，将固定的4个双头螺栓拧紧，让它们处于完全接触的状态，然后拆除导向螺栓，检查外部情况，去除杂物，拧紧进气壳体的所有螺栓。

2.5 找同轴度与二次灌浆

技术人员需要检查联轴器外观，检查是否存在毛刺和裂纹情况。可以用千分表检查，当直径为100 mm时，千分表跳动需保持在0.01 mm内。在工作结束后进行二次灌浆，技术人员需要在24 h之内完成灌浆施工作业。灌浆作业属于隐蔽工程，二次灌浆之前进行检查，去除表面油污，检查湿度、温度。湿度必须超过12 h，温度超过5℃。若温度不能达到要求，砂浆应使用60℃上的温水来搅拌。

在搅拌时根据需要添加早强剂，清除表面的积水，之后再进行二次灌浆，其厚度范围控制在40～700 mm内。技术人员相互配合进行作业，确保灌浆一次性完成。根据需要选择灌浆材料，通常选择无收缩、微膨胀混凝土作为灌浆材料，材料强度应高于基础混凝土。技术人员在使用之前要进行配比处理，确保具体的施工质量[2]。

2.6 布置管道

根据压缩机布置的位置来确定管道位置，若压缩机位置在内部，入口总管道通常设置在外侧。这样可以节省土建的成本，也利于后期的安装与维修工作。压缩机入口位置不应弯曲，出口管道也不应弯曲，原则上各个分段入口均选择气液分离的措施。为避免异物和杂物进入到压缩机之内，应该在靠近管道的位置上设置可拆卸短管，方便加装粗滤器。出口管也不应弯头，出口位置和分离罐的管道应布置成“无袋形”，方便设置支架。出入口切断阀要布置在操作面上，布置不便可增加阀门伸长杆。在出口管和工艺对接位置设置止回阀，阀门的安装不能影响压缩机的维修操作。

2.7 蒸汽管道的布设

使用汽轮机驱动离心式压缩机时，空分装置通常采用高压蒸汽。高压蒸汽管道温度比较高，所以在布置的时候需要注意，尽量选择管道自然补偿、弹簧支架与吊架结合的方式，减少蒸汽管道的位移情况，满足汽轮机进气口的安全使用。

3 汽轮机驱动的离心式压缩机安装质量控制要点

3.1 设计与制造阶段的质控

汽轮机驱动离心式压缩机设计与制造环节的质量，是影响离心式压缩机安装质量的最主要因素，因此在设计与制造过程中，需要严格按照相关的标准、要求展开，并需要进行严格的测试。

在设计环节，考虑到压缩机的安装位置、安装姿势的调整，并且做好对应的设计与调整，以最大限度减少因为设计、制造环节出现问题所导致的安装质量不合格[3]。

3.2 严格控制安装的位置与姿态

离心式压缩机安装位置、姿态不良就会造成离心式压缩机运行不稳定，导致生产效率降低。因此在安装的时候需要选择合适的位置、恰当的姿势，并且随着安装来不断调整。

具体的位置控制需要注意两个方面，一方面离心式压缩机需要安装在通风、干燥的地方，并避免潮湿、尘土飞扬导致后期设备出现问题，同时也要注意选择安装场所是否振动明显。另一方面，离心式压缩机在安装的时候，要确保旋转轴线和地面的位置是垂直状态，且要根据设计要求来进行矫正、上下调整。同时将离心式压缩机安装位置提前确定好，不能安装在偏斜、倾斜或者是不能调整的位置。

3.3 安装控制

安装不合理也会导致离心式压缩机的运行不够稳定、噪声明显的问题。设备安装需要注意2个方面：①安装平稳。需要采取基础、座架固定方式，确保压缩机可稳定受力，避免引发振动的情况。②管道连接需要关注细节部分，连接管道应使用防振管道或者是吊架来作为支持，尽量减少使用弯曲、变径与死角的构件来作业，保证安装流体可以通畅和稳定，尽可能减少流体运行的阻力，减少压降可能引发的负面影响。

4 汽轮机驱动的离心式压缩机安装质量控制强化措施

4.1 联轴器安装

安装联轴器的时候，技术人员需要关注安装质量，避免出现安装误差，或者是操作中出现失误的情况。误差与失误都会导致轴瓦温度过高，引发严重的发热现象，甚至会使机组运行过程中出较大噪声、异常振动的现象。要注意联轴器对中情况，只有精准达标，才可以实现标准化安装，保证离心压缩机的安全、稳定运行，让设备自身也处于比较安全的温湿度环境。后期要进行轴对中的调整。

4.2 加强对压缩机喘振的控制

热气循环主要是用来控制相关设备中的内部温度，温度超过标准数值，就会降低压缩机内部的气体，最终从气体的出口部位流向入口，导致喘振的频率降低。

冷气循环系统与热气循环系统相反，冷气是通过机器内部入口朝着出口的方向流动，导致压缩机的温度可以达到危险的预定数值，此时可减少、降低喘振的发生概率。

热气与冷气的旁通循环，主要是保持气体的正常循环，让冷气与热气逐渐形成双流来控制系统气体循环的问题。

4.3 控制润滑油温度与液压泵开口

通常会将温度控制阀设置在离心压缩机设备中，以控制润滑油的温度。在实际运行当中，如果设备检测到内部润滑油温度超过标准界限，那么温度控制阀就会对压缩机内部的温度进行调节。润滑油温度过高，压缩机内部的冷油器里面冷却水也可以作为调节的重要设备，调节温湿度，让其达到标准范围。液压泵出口位置压力大小一般是通过压力阀来调节的，在实际运行中可以检测其压力是否正常。

4.4 严格控制安装工艺

离心式压缩机在安装中，需要重点关注安装工艺、安装质量，保证离心式压缩机的安装技术达到标准范围。运行的安全与稳定是保证工业生产稳定的基础，除了机组性能、管道配合之外，安装工艺质量也十分重要，尤其是找平、找正、联轴器对中等工序，需要严格按照各项标准来进行。

5 结束语

离心式压缩机的安装工艺比较复杂，安装重点在于安装工艺和质量控制。离心式压缩机设备作为十分重要的动力设备，可以为各个行业生产作业提供所需要的气体，安装质量控制十分重要，因此在安装中必须严格遵循相关工艺，确保安装符合规范，让设备可以长期稳定运行。

参考文献

[1] 马驰.大型离心压缩机的安装工艺及质量控制措施[J].现代制造技术与装备，2021，57（3）：161-162.

[2] 王宪磊，刘欣源，张强，等.叶片前缘前掠对离心压气机性能的影响[J].车用发动机，2023（4）：21-28.

[3] 刘佰达.高速磁悬浮离心式压缩机及其控制方法[J].压缩机技术，2023（4）：48-53.

收稿日期：2023-09-28

作者简介：周涛（1982—），男，满族，新疆乌鲁木齐人，本科，工程师，研究方向：机械工程。