淺談化工用往復(fù)式壓縮機組成撬設(shè)計

葛君朋

（山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255000）

0 引言

壓縮機是一種廣泛應(yīng)用于石油化工、氣體運輸、制冷和氣體分離等各個領(lǐng)域通用機械設(shè)備。 往復(fù)式壓縮機通過活塞在氣缸中作往復(fù)運動， 使工作容積呈現(xiàn)周期性變化來吸排氣體進而實現(xiàn)對氣體的增壓和輸送。

往復(fù)式壓縮機組包括壓縮機、分離器、緩沖罐、冷卻器、管路系統(tǒng)、附屬設(shè)備等，當其應(yīng)用于化工領(lǐng)域時，常用于壓縮一些特殊氣體，比如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮氣、天然氣等，因此工藝性較為復(fù)雜。 且化工領(lǐng)域現(xiàn)場環(huán)境多為高溫、 高腐蝕等惡劣環(huán)境，因此在對化工用往復(fù)式壓縮機組進行成撬設(shè)計時，設(shè)計人員要對這些因素進行全面考慮。

1 總體設(shè)計方面

1.1 設(shè)計標準

標準是產(chǎn)品的通行證， 當我們在設(shè)計壓縮機組時，應(yīng)嚴格按照壓縮機組的通用設(shè)計標準和客戶要求進行設(shè)計。大到整個機組，小到螺栓螺母，都應(yīng)按照相應(yīng)的標準進行選材和設(shè)計。如果幾種規(guī)范和標準適用于同一情況，則應(yīng)遵循最為嚴格的標準。 沒有提及日期的，應(yīng)以最新版本為準。

1.2 氣體條件

由于化工壓縮機壓縮的氣體多為烷烴類，氣體在經(jīng)過壓縮以后可能會產(chǎn)生大量的液體，甚至對下一級氣缸造成沖擊，產(chǎn)生一定的隱患。 因此要在下一級氣缸之前增加洗滌罐，讓氣體和液體進行分離，且應(yīng)在洗滌罐底部設(shè)置自動排污和手動排污系統(tǒng)，及時將液體排出。 當氣體處于飽和狀態(tài)時，多余的氣體會凝結(jié)析出，變成液體，因此為了充分保證在下一級氣缸中不會產(chǎn)生液體，可以在系統(tǒng)中增加加熱裝置。

同時在機組的管道內(nèi)， 會存在氣液混輸?shù)默F(xiàn)象，由于氣液兩相在密度和速度上的差異，很容易使得管道出現(xiàn)劇烈振動， 造成管道和相關(guān)部件的疲勞和磨損，因此在設(shè)計初期就要考慮管線振動問題。

1.3 現(xiàn)場條件

由于壓縮機組工作現(xiàn)場多為高溫高壓、高腐蝕等條件，因此，在設(shè)計壓縮機組時，要充分考慮現(xiàn)場的環(huán)境條件和現(xiàn)場公用條件。 若現(xiàn)場電力條件充足，可選用電機驅(qū)動，用電動機驅(qū)動壓縮機具有體積小、重量輕、可采用防爆型電機、壓縮機調(diào)速容易且準確，易于維護保養(yǎng)等優(yōu)點，但是電機驅(qū)動壓縮機組現(xiàn)場對供電要求較高，因此適用于空間比較狹小且供電充足的場地。 若現(xiàn)場無法提供用電條件，那么可以采用天然氣發(fā)動機來驅(qū)動壓縮機組，此時可直接從現(xiàn)場獲取燃料氣，因此天然氣發(fā)動機驅(qū)動燃料費用比較低，但是天然氣發(fā)動機體積、重量都較大、對于后期維護保養(yǎng)等方面的要求比較高。

2 管道設(shè)計方面

往復(fù)式壓縮機組管路系統(tǒng)包括工藝氣體管道、氣體旁路管道、壓縮機吹掃管路、潤滑油管道、冷卻水管道等，在進行管道設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)首先計算管道管徑、壁厚，一般液體流速為1～2 m/s，氣體流速為5～10 m/s 較為合適。 在長時間運行情況下，液體流速不能超過4 m/s，氣體不能超過20 m/s。 高流速氣體必須考慮管道沖蝕。 同時要考慮以下幾點內(nèi)容。

2.1 工藝性

在對壓縮機組進行成撬時，首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場工藝條件及氣體組分、最大流量等選用合適的壓縮機機頭和驅(qū)動器，且要滿足所有工況。 在進行管道設(shè)計時應(yīng)最大限度滿足機組運行的工藝性要求，按照流速和壓力合理選擇管線直徑和壁厚，同時在選擇管道材質(zhì)時應(yīng)充分考慮現(xiàn)場高溫高腐蝕等環(huán)境因素。管道的布置應(yīng)考慮液體倒流的現(xiàn)象，因此應(yīng)設(shè)置低點排污。

2.2 可操作性

在布置管線時應(yīng)考慮到后期機組安裝及維護的可操作性，在進行管道設(shè)計前，要做好機組布置的整體規(guī)劃，有條件的地方，管道應(yīng)集中成排布置，防止與其他管道或設(shè)備出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 對于多排機組并排布置的情況，應(yīng)將進、出口管道上的閥門和儀表布置在便于操作、容易接近的地方。 為了使機組周圍有較寬敞的操作和維修空間，壓縮機管道應(yīng)布置在操作平臺下面。

2.3 經(jīng)濟性

在進行管道設(shè)計時，還應(yīng)充分考慮到機組的經(jīng)濟性要求，例如在設(shè)計時要盡可能縮短管線長度，減少閥門的使用數(shù)量。

2.4 穩(wěn)定性

由于臥式壓縮機的工作原理，壓縮機做往復(fù)運動時會產(chǎn)生某些振動力，因此應(yīng)充分考慮到機組運行的穩(wěn)定性要求，對于超過2 m 的直線管線，應(yīng)增加管線支撐，減少振動。在布置管道時，壓縮機進出口管線布置應(yīng)減少彎頭的使用數(shù)量，盡量直進直出，不要出現(xiàn)“U”型管，否則容易在管線中產(chǎn)生積液和影響管道的穩(wěn)定性。且對固定振動的部件或?qū)φ駝硬考黾虞o助支承可提高管線的穩(wěn)定性、降低振動。 為防止管線振動，應(yīng)進行振動分析。

3 配管系統(tǒng)

3.1 洗滌罐

洗滌罐是氣液分離的設(shè)備，主要用于分離壓縮天然氣中的水分、重組分、雜質(zhì)等，以滿足氣缸壓縮的要求， 同時可以起到一定的緩沖及減小氣體脈動的作用。 在進行成撬設(shè)計時，每級洗滌罐排氣管線都應(yīng)與緩沖罐進氣管線保持同一高度。

3.2 緩沖罐

緩沖罐主要用于緩沖系統(tǒng)中的壓力波動，使整個機組在運行過程中更平穩(wěn)。 因此在進行成撬設(shè)計時，可增加緩沖罐來抑制壓縮機組的振動。設(shè)計時需考慮緩沖罐的容積，為防止振動，緩沖罐支撐的高度要盡量低，能自由取出或安裝支撐即可。

3.3 冷卻器

化工用往復(fù)式壓縮機組級間冷卻器主要用于冷卻因壓縮而升溫的氣體。 根據(jù)型式不同，可分為空冷器和水冷器。 可根據(jù)客戶要求進行選取。 當選用空冷器時，一般應(yīng)單獨成撬，安裝于室外。 跟水冷器相比，空氣冷卻器安裝位置不會受到水源等條件的限制，在生產(chǎn)過程中不會存在水垢和管壁腐蝕等問題。且空冷器的設(shè)備處理量有較大的提高余地。 因此，空冷器的應(yīng)用更為廣泛。

4 結(jié)語

綜上所述，化工用往復(fù)式壓縮機組在進行成撬設(shè)計時，要考慮的因素很多，本文就壓縮機組整體設(shè)計、管道設(shè)計、配管系統(tǒng)等方面進行了介紹。 設(shè)計人員在進行壓縮機組成撬設(shè)計時， 應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場工況、客戶要求等因素，選擇經(jīng)濟可靠、便于安裝操作的設(shè)計方式。