從離心壓縮機原理角度分析管道設計

劉翠

摘要：本文從離心壓縮機的結構、原理、工藝流程角度指導幾種常見的工程管道設計。

關鍵詞：壓縮機 管道

1 引言

離心壓縮機管道設計包括潤滑油、工程水、工藝氣、儀表風、油煙、疏水管道等等。我們做管道設計時，除了應熟悉管道設計相關規(guī)范，還應熟悉壓縮機原理、工藝流程等。這有助于我們更好的進行管道專業(yè)設計。

2 從平衡氣及密封氣原理角度考慮管路設計

平衡氣管包括一次平衡氣和二次平衡氣（緩沖氣）管路。平衡盤下游的壓力，一般認為等于缸體的入口壓力，但實際上回氣管路中壓力損失，當平衡盤密封間隙增大時，回氣管氣流速度加大，壓力損失就越大，兩端壓差值也大，因而必須限制平衡氣管路中的氣流速度，這個速度必須限制在10-20m/sec。如果超過20m/sec，就要考慮平衡盤下游壓力升高，引起軸向力的增加，進氣溫度變化等一系列影響。除一次平衡氣管路必須限制管速外，其余的平衡氣管、充氣管、排火炬管路也要考慮，流速一般也限制在20m/sec。例如，MCO離心壓縮機的二次平衡氣接口（開車充氣口）的作用是，當壓縮機開車時，葉輪旋轉，將外界的用于密封的常壓氣源吸入機殼內。機殼內壓力P0<外界氣源的常壓P1，機殼內壓力P0是負壓。這樣阻止軸承端的潤滑油爬入機殼內，避免潤滑油污染機殼內介質。

3 設備間高位油箱管路設計

如圖2，壓縮機機組開車前，高位油箱進油三閥組的截止閥打開，潤滑油站泵出的油向高位油箱供油，當高位油箱充滿后關閉截止閥。壓縮機開車時潤滑油從進油總管走孔板這一路進高位油箱，使高位油箱保持與油站泵出的油溫一致。布置設備時，高位油箱一般應位于機組運行中心線上方6米以上。高位油箱與壓縮機運行中心線這個液位差的壓力保證在0.25Mpa（A），當進油總管油壓不夠時，止回閥前后的油壓不同，止回閥前的油壓高于止回閥后的壓力，止回閥打開，高位油箱的油走止回閥這一路，給進油總管供油并保證壓力，止回閥平時是常閉的。

關于蓄能器管路的設計。蓄能器一般可靠廠房墻側放置或放置于機組旁。蓄能器只是在油站更換備用泵的時候，油站供油的壓力降低，但進油總管里充滿油。這時蓄能器里的壓力高于進油總管的壓力，蓄能器的皮囊將油排出，以補充進油總管的油壓。這些只是在一段時間內有效。

4 MCO機型壓縮機出口管道防喘振閥組設計

如圖1，壓縮機剛開機的時候，出口介質的壓力、流量等參數不符合工藝下游設備的要求，出口調節(jié)閥HV1067是關閉的。氣體走放空這一路。放空調節(jié)閥HV1066和防喘振調節(jié)閥FV1065全打開，將不需要的、無用的“廢氣”排到大氣。防喘振調節(jié)閥FV1065有兩種條件方式：手調和自動調節(jié)。當壓縮機運行一段時間的時候，壓縮機在喘振線區(qū)域范圍外的正常區(qū)域運行，壓力、溫度、流量等參數符合下一流程的要求，放空調節(jié)閥HV1066和防喘振調節(jié)閥FV1065通過手調方式慢慢關閉。再通過手調方式，在室內控制面板將HV1067通過按鈕控制打開閥門，介質開始從這一路去下一流程。壓縮機正常運行后，防喘振調節(jié)閥FV1065開始實行自動調節(jié)，平時和放空調節(jié)閥HV1066都是常閉的，但達到防喘振點的時候，防喘振調節(jié)閥FV1065自動打開，此時不是手調。防喘振調節(jié)閥FV1065通過監(jiān)測入口的壓力、溫度（通過壓力變送器和測溫元件），出口的壓力、溫度（通過壓力變送器和測溫元件）、流量（通過流量元件，如文丘里），這五種參數來控制防喘振調節(jié)閥FV1065的調節(jié)。下游設備的設計壓力要高于防喘振壓力，放空安全閥的起跳壓力要高于防喘振壓力，放空安全閥如果起跳了，機組會造成事故，問題已經嚴重了。放空安全閥的起跳壓力要高于防喘振壓力，低于下游設備的設計壓力。如果防喘振壓力與下游設備的設計壓力相等，安全閥的起跳壓力可以等于下游設備的設計壓力。放空調節(jié)閥HV1066和防喘振調節(jié)閥FV1065兩側的四個手閥常開，不關閉，供檢修時用。

5 大口徑薄壁管道優(yōu)化設計可行性分析

當管道口徑大，工作壓力低，管路壁厚比較薄時，按ASMEB31.3-2004對于管道的彎曲管段和斜接管段要求以及國外壓縮機管道設計案例，我們可取消彎頭設計，采用鋼管斜拼。這樣可節(jié)省成本。此外，加強筋圈可以增加管道剛度。加強筋圈與鋼管焊接處可采用斷續(xù)角焊，斷續(xù)焊縫長100mm，焊縫間距為100mm，如圖2所示。

6 從喘振原理角度分析安全閥起跳壓力、流量等參數的確定

設壓縮機管口壓力為P1，喘振點壓力為P2，防喘振點壓力為P3。找到喘振工況下的壓力P2、

流量Q，喘振點為計算報告中最小值。在此基礎上加上5%～8%余量范圍后，得到的防喘振工況下的防喘振點壓力P3、流量Q。用戶在詢價的時候要看正常工況、額定工況、最小工況…，我們一般看額定工況下的額定轉速n。之后找到喘振點。喘振點為計算報告中最小值，再找到防喘振點。在喘振點的基礎上加上5%～8%的余量。壓縮機管口操作壓力≤閥門起跳壓力P≤防喘振點壓力，安全閥的起跳壓力應等于或接近防喘振點的壓力。一般空壓機安全閥排放量按全量的30-40%考慮即可。

7 結論

我們在設計壓縮機工程管道時除了需要熟悉壓力管道標準規(guī)范外，也需要分析并熟悉壓縮機的相關原理、工藝知識。只有這樣才能更好的進行壓縮機管道的專業(yè)化設計。

參考文獻：

[1]徐忠.《離心式壓縮機原理》