離心壓縮機整機改造要點闡述

佟奎江

（大慶石化公司化工一廠，黑龍江 大慶 163714）

各個裝置中離心壓縮機組的高效、穩(wěn)定、長周期運行始終是裝置設備管理人員研究的方向及追求的目標，目前，我們國家的化工、化肥、煉油等裝置在運行的離心壓縮機組還有20 世紀進口的部分機型或國產(chǎn)相對落后的機型，在裝置提高效率、降低能耗的運行要求下，離心壓縮機的改造首當其沖，在各裝置中離心壓縮機往往處于核心位置，因此，成功的改造尤其重要，在提高效率同時，離心壓縮機的改造往往伴隨新技術(shù)的應用及產(chǎn)能的提高。所以改造的前期論證、工藝系統(tǒng)設計、壓縮機系統(tǒng)設計、施工、試車及最后的標定等各環(huán)節(jié)，如何實施，有哪些要點，注意什么，如何達到最終效果，這些都是設備管理人員首先需要考慮的。本文就離心壓縮機改造部分要點進行闡述，僅作參考。因為不能面面俱到，所以沒有談及或不足之處請諒解。

1 內(nèi)件改造與整機改造的不同關(guān)注點

內(nèi)件改造通常適合小范圍改動，例如，更改某級隔板及葉輪或某段隔板及葉輪，以達到提升效率、提高產(chǎn)能、降低振動或降低推力的目的。

整機改造通常適用于大范圍改動，但整機改造需要考慮的更多，例如，如何設計機組、基礎(chǔ)是否利舊？技術(shù)確認更為復雜，但是可以解決一些內(nèi)件改造無法解決的問題，例如，缸體存在問題、軸承箱存在問題、干氣密封改造等。

表1 內(nèi)件改造與整機改造的不同關(guān)注點對比表

無論選擇內(nèi)件改造還是整機改造，都需要因地制宜，綜合考慮，選擇最優(yōu)方案。

2 如何確定改造的工藝數(shù)據(jù)

工藝數(shù)據(jù)對改造成功至關(guān)重要，因為機組是在系統(tǒng)內(nèi)運行的。運行參數(shù)可以理解為壓縮機與系統(tǒng)共同的工作點，而離心壓縮機大多為透平驅(qū)動，是變工況操作的，這就要求壓縮機必須存在一定的適應性。因為是改造，管網(wǎng)及系統(tǒng)內(nèi)其他設備均使用了相當長的一段時間，其他設備性能，例如，壓力損失、效率、結(jié)垢情況等也與全新狀態(tài)截然不同，這些都需要考慮在內(nèi)。

圖1 管網(wǎng)阻力、操作點變化及操作范圍變化的關(guān)系圖

工藝數(shù)據(jù)是綜合確定的，既要考慮產(chǎn)能及系統(tǒng)要求，還要綜合考慮系統(tǒng)存在的工況變化，參考改造前的運行數(shù)據(jù)，盡量多的提出運行工況，涵蓋以后的操作范圍，在機組設計過程中，充分考慮機組的變工況適應性。

提出工藝數(shù)據(jù)后，整個裝置及系統(tǒng)的改造也應同步進行，否則，極易出現(xiàn)機組與工藝系統(tǒng)不匹配的情況。最后，確定的壓縮機運行點應該是在曲線中間位置，壓縮機效率最高，管網(wǎng)適應性最好，同時遠離喘振線。

3 基礎(chǔ)、管線等外圍條件的確認

外圍條件主要包括機組基礎(chǔ)是否利舊，管線管口方位是否需要變更，管口載荷考慮足夠，與驅(qū)動機的配合包括聯(lián)軸器間距、中心高、轉(zhuǎn)速等，透平控制系統(tǒng)的匹配，機組潤滑油系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)參數(shù)的匹配等。

一般情況下，基礎(chǔ)重新施工工期很長，多數(shù)選擇利舊。因此，就需要考慮基礎(chǔ)強度問題。壓縮機作用于基礎(chǔ)上有靜載荷和動載荷，取決于壓縮機的轉(zhuǎn)速、總體質(zhì)量、重心與質(zhì)心的偏離程度等，結(jié)合標準規(guī)范，基礎(chǔ)能否利舊，往往需要壓縮機設計與基礎(chǔ)校核反饋迭代核算，最終確定機組型號。

對于整機改造，在原則上新機重量、重心、轉(zhuǎn)速等不應偏離太大，最好不高于原機。

管口載荷及熱位移對于控制機組振動也很關(guān)鍵，尤其是汽輪機，汽輪機在熱膨脹時如果管線應力過大，或管線熱膨脹與汽輪機不一致時，相當于限制了汽輪機的熱膨脹，汽輪機脹差的出現(xiàn)是非常危險的。

4 壓縮機結(jié)構(gòu)設計注意點

在確定機組改造單位后，應該對原有機組測繪并進行數(shù)值模擬，測繪包括轉(zhuǎn)子和隔板及其他部件。利用計算機技術(shù)對原有機組進行流場、氣動性能、性能曲線的繪制，效率的計算。只有這樣，才能確定原有機組的特性，新設計機組的特性不應相差過多。

機組設計完畢后可以進行試制，并進行氣動性能試驗，以驗證機組性能。

離心壓縮機一般的擴容改造主要有以下途徑：改變進氣壓力；改變流道的幾何尺寸和角度；采用導葉產(chǎn)生負預旋、提高轉(zhuǎn)速、更換壓縮機等。

因此，在壓縮機設計選型時，在測繪原有機組的基礎(chǔ)上，壓縮機葉輪和隔板流道設計及內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化是非常關(guān)鍵的。

依據(jù)工藝數(shù)據(jù)，壓縮機結(jié)構(gòu)設計要充分考慮各個工況。除此之外，壓縮機管口布置、軸承箱結(jié)構(gòu)等，均應該統(tǒng)籌考慮。

表2 某機構(gòu)對壓縮機性能與入口導葉預旋關(guān)系的試驗結(jié)構(gòu)統(tǒng)計表

5 考慮拆裝方案

施工前，施工方案與吊裝方案是必須的，尤其是吊裝方案。整機改造時，一般分體拆裝，但機組底座多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)。需要一次吊裝就位。在某化工廠，三缸聯(lián)合底座（12m×3m×1.5m）采用多點吊裝法，由2 臺汽車吊與2 臺行車多點吊裝接力倒運的方式通過機房側(cè)面吊裝就位。

施工進度統(tǒng)籌控制這里不再贅述。

6 試車

最后是壓縮機試車，有了良好的設計基礎(chǔ)及安裝質(zhì)量控制，試車就有了保證。在試車過程中，尤其是新機組試車，必須關(guān)注機械性的參數(shù)變化，例如，汽輪機的熱膨脹左右脹差是否在允許范圍內(nèi)、蒸汽管線的熱膨脹方向與膨脹值、壓縮機的缸體溫度、喘振流量等。第一時間收集數(shù)據(jù)，第一時間分析。

7 結(jié)語

通過上面的闡述，本文對離心壓縮機改造的要點進行了簡單介紹，希望文中提到的個別要點對即將進行壓縮機改造的人員有所幫助。