論大型壓縮機工藝安裝限位支架施工要點

張守軍

中石化石油工程設(shè)計有限公司

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論大型壓縮機工藝安裝限位支架施工要點

張守軍

中石化石油工程設(shè)計有限公司

隨著下游對石油天然氣需求量的增加，本文結(jié)合榆林-濟南天然氣輸氣管道增壓工程和即將開建的川氣東送輸氣管道增壓工程，總結(jié)了石油天然氣壓縮機（組）施工中的技術(shù)要點，供大家參考。

壓縮機組；限位支架

榆林-濟南天然氣輸氣管道工程增壓以后管道輸氣規(guī)模為50×108m3/a，沿線增設(shè)3個壓氣站，分別是榆林首站、平遙壓氣站及安陽壓氣站，站場設(shè)計壓力為10MPa，氣源來自華北分公司塔榆管道塔榆末站。榆林-濟南輸氣管道增壓工程投產(chǎn)后，每年增加輸氣量20億方。增輸工程壓縮機榆林選用的GE公司，平遙站選用德國西門子公司，安陽站選用沈鼓壓縮機廠商。壓氣站增壓機組都是成套購置，包括機組控制和其他一些輔助系統(tǒng)（啟動、防喘、進氣、排氣、潤滑油、燃料氣、密封氣等），可以實現(xiàn)遠程啟停和事故切換。本文根據(jù)壓縮機運行工況要求和進出口工藝配管的設(shè)計技術(shù)參數(shù)，闡述限位支架、彈簧支架在施工中的注意事項和施工要求。

一、壓縮機進出口限位架的設(shè)計概述

壓縮機進出口法蘭與工藝管道之間連接不允許有應(yīng)力存在，配管工序應(yīng)在壓縮機撬二次精平后在廠家指導(dǎo)下，從壓縮機進出口向外安裝管道。壓縮機進出管線設(shè)置限位支架是根據(jù)壓縮機工況條件設(shè)置的，進出口的限位支架設(shè)置目的為保證系統(tǒng)運行時壓縮機進口管線因熱脹所產(chǎn)生的位移方向為遠離壓縮機方向，從而避免若位移方向為朝向壓縮機方向時造成其位移超出壓縮機設(shè)計允許值從而致使壓縮機管口損壞的可能。

根據(jù)平遙壓氣站設(shè)計提供的壓縮進出口管系工藝接口文件和西門子廠商提供的壓縮機進出口位移的設(shè)備資料結(jié)合離心式壓縮機管嘴荷載校核的允許荷載，對平遙壓氣站三組壓縮機（兩用一備）建立模型進行應(yīng)力分析。

壓縮機進口管線加限位架（方向為+Y，X），節(jié)點號分別為970、1460、2110；壓縮機出口管線加限位架（方向為+Y，X），節(jié)點號分別為1860、2990、4740；如圖1。

圖1 壓縮機進、出口管線限位架位置圖

圖2 限位架詳圖

二、彈簧支架設(shè)計概述

為了保證安裝和拆卸時管道對壓縮機進出管口的作用力盡量接近于零，且應(yīng)保證安裝時管口與設(shè)備管口對中。通過壓縮機進出口的縱向應(yīng)力計算選用彈簧型號TD30F11，計算得出的理論安裝荷載6101N，對應(yīng)的安裝標(biāo)尺為24mm。

同時工藝管線與壓縮機進出管口施工對接時法蘭之間的間距、平行度和同軸度應(yīng)滿足GB50235等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 彈簧支架位置圖

圖4 壓縮機進口彈簧支架

（一）限位架安裝要點

由于壓縮機工藝配管要求無應(yīng)力安裝。該限位支架的安裝應(yīng)在壓縮機管口平行度調(diào)節(jié)完成后再進行限位調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)此限位支架的限位螺栓，使壓縮機遠端的限位螺栓與限位支墩接觸。

基礎(chǔ)控制點（1）基礎(chǔ)上明顯地標(biāo)出標(biāo)高基準(zhǔn)線及基礎(chǔ)的縱、橫中心線。支架基礎(chǔ)的位置、幾何尺寸和質(zhì)量要求，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定，并應(yīng)有驗收資料和記錄?；A(chǔ)外觀檢查，不得有裂紋、蜂窩、空洞、露筋等缺陷。（2）支架基礎(chǔ)表面的油污、碎石、泥土、積水等均應(yīng)清除干凈；需要預(yù)壓的基礎(chǔ)，應(yīng)預(yù)壓合格并應(yīng)有預(yù)壓沉降記錄。是否需要預(yù)壓和如何預(yù)壓的方法要求等，均由設(shè)計單位確定。

預(yù)制組裝控制點：

（1）剪切溫度：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)環(huán)境溫度低于-20℃，低合金鋼當(dāng)環(huán)境溫度低于-15℃時，不得進行剪切工作；（2）用于機械剪切的零件，剪切線與號料線的允許偏差不得大于2.0mm。斷口的截面處不得有裂紋和產(chǎn)生大于1.0mm的缺楞；（3）切割截面與鋼材表面垂直度不應(yīng)大于鋼材厚度的10%，且不得大于2.0mm；（4）對于厚度較大、直接承受動荷載作用的重要結(jié)構(gòu)，剪切或氣割后應(yīng)將零件邊緣2～3mm范圍內(nèi)的硬化和淬硬組織刨削掉；（5）坡口加工，除設(shè)計有特殊要求外，均應(yīng)按照《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB985-2008），和《埋弧焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB986-2008）的規(guī)定加工；（6）檢查焊件坡口、鈍邊及組對尺寸、鋼構(gòu)件組對間隙、外形尺寸是否符合規(guī)范圖紙要求，以及焊接收縮量的預(yù)留；（7）邊緣加工：零件的寬度、長度±1.0；加工邊緣直線度L/3000且不大于2.0；（8）鋼構(gòu)件的外觀、尺寸及各項允許偏差應(yīng)符合設(shè)計和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2012）的規(guī)定。

焊接連接控制點：

（1）支架的焊接質(zhì)量，應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2012）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2012）以及設(shè)計的要求；（2）焊縫外觀質(zhì)量檢查，對于三級焊縫，直徑≤1.0mm的氣孔，在1000mm長度范圍內(nèi)不得超過5個。咬邊深度不得超過0.5mm，累計總長度不得超過焊縫長度的20%。對于一、二級焊縫，表面不允許出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤等缺陷，二級焊縫咬邊深度不得超過0.5mm，累計總長度不得超過焊縫長度的10%；一級焊縫不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。檢查數(shù)量：同類焊縫抽查10%，且不應(yīng)少于3條；同類構(gòu)件抽查10%，且不少于3件；每一類型焊縫按條數(shù)抽查5%，且不少于1條；每條檢查1處，總抽查數(shù)不少于10處。（3）焊縫的無損檢驗，應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2012）中的要求；（4）焊縫的尺寸檢查，應(yīng)符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2012）中的相關(guān)規(guī)定。同類構(gòu)件抽查10%，且不少于3件；每一類型焊縫按條數(shù)抽查5%，且不少于1條；每條檢查1處，總抽查數(shù)不少于10處；（5）查驗焊縫無損檢測報告。

注意事項：該支架不應(yīng)用于調(diào)節(jié)壓縮機管口平行度，即不應(yīng)在安裝時即承受水平荷載，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)運行時限位支墩承受荷載過大，存在喪失限位功能的隱患。

（二）彈簧支架安裝要點

安裝時應(yīng)旋緊螺母至安裝載荷狀態(tài)，此時指示板與上下限位塊都不接觸，可以比較容易的將限位塊取出。載重板頂部與管道支撐接觸。管道水壓試驗后，取下上下限位塊，并妥善保管限位塊，以備以后維修、調(diào)整時使用，不能使用機械方法強行取出。

管道和容器、設(shè)備連接時采用無應(yīng)力安裝，保證拆卸方便，不變形。管道系統(tǒng)與設(shè)備最終封閉連接時（擰緊螺栓），應(yīng)在設(shè)備聯(lián)軸節(jié)上架設(shè)百分表監(jiān)視設(shè)備的位移，其與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的位移值應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

與設(shè)備連接的管道，宜從設(shè)備側(cè)開始安裝，并先安裝管支架。管道和閥門等的重量和附加力矩不得作用在設(shè)備上，管道的水平度和垂直度偏差應(yīng)不小于1mm/m。

配對法蘭在自由狀態(tài)下，應(yīng)與機器法蘭平行且同心，主要技術(shù)參數(shù)見下表。

法蘭連接允許偏差單位：mm

轉(zhuǎn)速r/min 法蘭面平行度 徑向位移＜3000 ≤法蘭直徑1/1000 全部螺栓順利穿入3000～6000 ≤0.15 ≤0.50 ＞6000 ≤0.10 ≤0.20

配對法蘭面在自由狀態(tài)下的間距，以能順利插入墊片的最小距離為宜。

注意事項：彈簧支座的支撐力整定的是管線自重的靜載荷，安裝時應(yīng)該旋緊至安裝載荷位置，即可以比較容易將固定銷拔出來為宜，待壓縮機組啟動前再拔掉固定銷。如果在連接螺栓把緊完成后，使用較大的外力將彈簧支座固定銷拔出，將會有6101N（彈簧支座的安裝載荷）的力作用在整條管線及壓縮機上，那么，就應(yīng)該不是無應(yīng)力安裝狀態(tài)了。

三、結(jié)束語

天然氣增壓站選用的壓縮機型號和生產(chǎn)廠家不同，工藝設(shè)計的安裝要求也不同，現(xiàn)場施工中，多與生產(chǎn)廠商技術(shù)人員交流，避免強力安裝，致使應(yīng)力過大對運行的壓縮機造成損壞，甚至爆裂。施工前制定好每道工序質(zhì)量控制點，尤其是關(guān)鍵部位的技術(shù)要領(lǐng)，這樣才能保證壓縮機機組的平穩(wěn)運行。平遙壓氣站的三臺德國西門子廠家生產(chǎn)的離心式壓縮機通過采取了一系列的控制措施，單機和聯(lián)動調(diào)試一次成功。

張守軍，2007年9月28日，畢業(yè)于石油大學(xué)油氣儲運專業(yè)。