汽輪機(jī)驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)安裝質(zhì)量控制研究

摘 要：離心式壓縮機(jī)由于機(jī)構(gòu)簡單緊湊、氣體輸送功能較大、效率高等優(yōu)勢被廣泛使用，可以滿足各種機(jī)械設(shè)備傳動的控制需要。通過分析、闡述離心式壓縮機(jī)的工作原理、特征，介紹設(shè)備的結(jié)構(gòu)與工作原理，論述設(shè)備的安裝控制質(zhì)量，闡述設(shè)備的安裝質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；驅(qū)動；離心式；工藝；安裝；質(zhì)量；強(qiáng)化

0 引言

汽輪機(jī)作為原動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)的組合，可滿足各種復(fù)雜工況。隨著各種大型化工廠和煉油廠對壓縮機(jī)的需求量不斷增加，離心式壓縮機(jī)在生產(chǎn)中，可壓縮、輸送各種氣體，因此在工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。大部分離心式壓縮機(jī)通常采用工業(yè)汽輪機(jī)作為驅(qū)動，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速則根據(jù)生產(chǎn)的需要產(chǎn)生變化，這給機(jī)組的調(diào)節(jié)帶來更高要求。為保證機(jī)組運行安全，離心式壓縮機(jī)的安裝質(zhì)量控制十分重要。

1 汽輪機(jī)驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)原理分析

離心式壓縮機(jī)工作原理與輸送液體的離心泵相似，驅(qū)動設(shè)備在動力作用下，帶動壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中氣體受到葉輪的作用而一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下被甩到葉輪外的擴(kuò)壓器當(dāng)中。葉輪內(nèi)的空氣減少，形成稀薄地帶，入口的氣體會進(jìn)入稀薄地帶，填補原本流失的氣體。設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，葉輪旋轉(zhuǎn)氣體被甩出，入口氣體不斷進(jìn)入葉輪，如此循環(huán)往復(fù)，流向葉輪的氣體不僅壓力增加，運轉(zhuǎn)速度也會提高。這部分氣體在后接入元件擴(kuò)壓器當(dāng)中轉(zhuǎn)變成為壓力，進(jìn)入彎道之內(nèi)，被導(dǎo)入下級。在導(dǎo)流器的作用下，彎道中的氣體也被均勻?qū)肴~輪中繼續(xù)壓縮。

在實際運行中，離心式壓縮機(jī)單機(jī)輸出量大且持續(xù)，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)組外形尺寸比較小、占地面積少，而且投入很少，設(shè)備運轉(zhuǎn)周期長，因此在工業(yè)生產(chǎn)中受到歡迎。離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動部件被統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)子，不能轉(zhuǎn)動的部件則被稱為定子。壓縮機(jī)是由葉輪和相關(guān)配件形成的固定元件，氣體在壓縮過程中會被壓縮機(jī)分為多段，每一個機(jī)殼之內(nèi)包含的機(jī)器本體也被叫做“缸”，氣體流過會提升一部分壓力，但是要想壓縮到較高壓力，則需要若干級來完成，而更多級的完成需要更多“缸”的支持。

氣體在經(jīng)過壓縮后，溫度會升高，如果氣體被壓縮到一定壓力之后，就會從缸內(nèi)引出，進(jìn)入到冷卻器之內(nèi)。此時氣體被降溫，后再進(jìn)入下級。所以一個設(shè)備的壓縮機(jī)可以分為幾段、幾級。多級離心式壓縮機(jī)內(nèi)每一級葉輪兩側(cè)氣體的作用力大小不同。定子包含機(jī)殼與殼內(nèi)的固定元件，有水平、垂直兩種形式。流通部分的部件有進(jìn)氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、回流器、蝸殼等。

2 汽輪機(jī)驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)安裝工藝

2.1 壓縮機(jī)基礎(chǔ)放線、土建作業(yè)

根據(jù)土建軸線標(biāo)記以及圖紙要求，畫出壓縮機(jī)機(jī)體的中心線，依次找出電機(jī)中心線、進(jìn)出口管中心線，找到潤滑油系統(tǒng)以及密封水系統(tǒng)的中心線，根據(jù)基礎(chǔ)上的紅三角標(biāo)的標(biāo)志來設(shè)定、確定標(biāo)高。確定標(biāo)高應(yīng)使用水準(zhǔn)儀來確定，接下來再次鏟削20～30 mm的基礎(chǔ)面，在露出硬質(zhì)混凝土層的時候，進(jìn)行墊鐵作業(yè)。

墊鐵安裝之前，基礎(chǔ)需驗收完畢。墊鐵安裝按照圖紙要求，鑿出20 mm的方坑，用混凝土將墊塊調(diào)整、固定，后期機(jī)組的找平只需要在墊塊上調(diào)整即可。這種方式可以保證墊鐵與設(shè)備底面的接觸面積達(dá)到100%，更方便找平處理。清理基礎(chǔ)面的油污時，要清除地腳螺栓孔內(nèi)的雜物、積水等，讓其清除干凈。壓縮機(jī)的就位、初平也很關(guān)鍵，需要使用液壓汽車吊運主機(jī)，對照基礎(chǔ)中心線，讓主機(jī)位于中心部分，主機(jī)放下之后調(diào)整墊鐵，完成初平。地腳螺栓的灌漿中，注意將地腳螺栓預(yù)留孔保持在24 h充水狀態(tài)，孔壁潤濕。使用無收縮性水泥來配置砂漿的，強(qiáng)調(diào)砂子與水都不應(yīng)包含雜質(zhì)，檢查是否含有塵土、臟污物質(zhì)、有機(jī)鹽等，攪拌時不能用手。徹底去除孔底內(nèi)的積水，檢查無臟污物質(zhì)后，將砂漿倒進(jìn)孔內(nèi)，一邊倒入一邊攪拌，保證地腳螺栓的垂直，在距離平面20～30 mm的位置停止倒入。砂漿需要固化72 h，在這一段時間內(nèi)，不能進(jìn)行砂漿的拍制與安裝。

2.2 安裝準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

建設(shè)單位負(fù)責(zé)組織開箱驗收，驗收合格之后各個技術(shù)人員簽字確認(rèn)，確認(rèn)后交給施工單位保存、管理。檢驗其中的精密文件時，必須要嚴(yán)格遵循各個文件的規(guī)章制度，所有設(shè)備零部件妥善保管在庫房內(nèi)。交接驗收工作必須保證質(zhì)量，以為后期的安裝做準(zhǔn)備。驗收基礎(chǔ)交接證書、土建施工合格證明、中心線、標(biāo)高、外形測量質(zhì)量。若在設(shè)計中還存在其他的要求，則施工單位需要提供具體的位置、沉降記錄。

2.3 墊鐵與地腳螺栓的安裝

若技術(shù)文件中沒有特殊要求的時候，按照的常規(guī)規(guī)范布置墊鐵，墊鐵組需放置在機(jī)座底部、立筋、垂直方向中心線上，位置盡量集中，且靠近地腳螺栓。布置的時候，一般地腳螺栓的兩側(cè)可以放置墊鐵組，兩組墊鐵之間的距離，需要綜合考慮機(jī)器質(zhì)量、底座結(jié)構(gòu)、負(fù)荷等。若墊鐵不帶錨板，地腳螺栓就距離不超過0.3 m，可以在一側(cè)設(shè)置墊鐵組。

機(jī)器安裝墊鐵組之前，要檢查安裝質(zhì)量，選擇0.25 kg的手錘來敲擊墊鐵，若沒有松動的情況，則使用0.05 mm的塞尺檢查墊鐵層間是否密實。同一個斷面將塞尺從墊鐵兩側(cè)塞進(jìn)去，檢驗合格后，用點焊的方式固定墊鐵[1]。

2.4 聯(lián)軸器的找正

壓縮機(jī)是以箱殼安裝、帶無葉輪軸運轉(zhuǎn)的，除了工藝氣接觸面之外，所有的部件都涂抹防銹劑。進(jìn)行聯(lián)軸節(jié)找正之前，去掉防銹油重新組裝處理。徹底去除在軸承上、軸承座內(nèi)的防銹油，清洗潤滑油供油孔和排放孔內(nèi)油，檢查軸承表面是否存在裂痕。

用壓縮氣體吹去軸承上的異物，根據(jù)標(biāo)記將葉輪側(cè)下端朝著向心軸承安裝。下端向心式、推力軸承之間的間隙為0.2～0.5 m。按照設(shè)備旋轉(zhuǎn)的方向?qū)C(jī)油注入軸承之內(nèi)，進(jìn)行安裝、確認(rèn)標(biāo)記，轉(zhuǎn)動軸承的時候應(yīng)該無異常聲音。機(jī)械密封端面狀況十分重要，若密封性不合理，固體顆粒就會泄露，所以在安裝墊片的時候應(yīng)該徹底清除灰塵、刮屑等。若粘有異物，則用軟布、紙巾來擦拭干凈，也可以使用酒精類溶劑來清洗。

檢查軸的外表是否有破損情況，檢查葉輪上是否有裂紋，確保各個鍵的裝配標(biāo)記合理。將其裝入軸上臺，檢查葉輪的安裝質(zhì)量，用蒸汽加熱到120～150℃，葉輪與軸之間的溫差應(yīng)在100℃以上。檢查葉輪，在短時間之內(nèi)將葉輪固定在軸上面，緊固好葉輪螺母，使用壓縮空氣均勻逐步冷卻葉輪，等待溫度正常之后，擰緊葉輪，然后安裝好定位螺釘。

安裝好軸與葉輪后，檢查機(jī)械的密封性，安裝吸氣殼，用螺栓將掛鉤連接在進(jìn)氣殼體之上，把導(dǎo)向螺栓、雙頭螺栓固定在壓縮機(jī)殼體上，在上面安裝“O”形圈，不能在上面涂抹凡士林。

進(jìn)氣殼體安裝在壓縮機(jī)殼體上面之后，將固定的4個雙頭螺栓擰緊，讓它們處于完全接觸的狀態(tài)，然后拆除導(dǎo)向螺栓，檢查外部情況，去除雜物，擰緊進(jìn)氣殼體的所有螺栓。

2.5 找同軸度與二次灌漿

技術(shù)人員需要檢查聯(lián)軸器外觀，檢查是否存在毛刺和裂紋情況?？梢杂们Х直頇z查，當(dāng)直徑為100 mm時，千分表跳動需保持在0.01 mm內(nèi)。在工作結(jié)束后進(jìn)行二次灌漿，技術(shù)人員需要在24 h之內(nèi)完成灌漿施工作業(yè)。灌漿作業(yè)屬于隱蔽工程，二次灌漿之前進(jìn)行檢查，去除表面油污，檢查濕度、溫度。濕度必須超過12 h，溫度超過5℃。若溫度不能達(dá)到要求，砂漿應(yīng)使用60℃上的溫水來攪拌。

在攪拌時根據(jù)需要添加早強(qiáng)劑，清除表面的積水，之后再進(jìn)行二次灌漿，其厚度范圍控制在40～700 mm內(nèi)。技術(shù)人員相互配合進(jìn)行作業(yè)，確保灌漿一次性完成。根據(jù)需要選擇灌漿材料，通常選擇無收縮、微膨脹混凝土作為灌漿材料，材料強(qiáng)度應(yīng)高于基礎(chǔ)混凝土。技術(shù)人員在使用之前要進(jìn)行配比處理，確保具體的施工質(zhì)量[2]。

2.6 布置管道

根據(jù)壓縮機(jī)布置的位置來確定管道位置，若壓縮機(jī)位置在內(nèi)部，入口總管道通常設(shè)置在外側(cè)。這樣可以節(jié)省土建的成本，也利于后期的安裝與維修工作。壓縮機(jī)入口位置不應(yīng)彎曲，出口管道也不應(yīng)彎曲，原則上各個分段入口均選擇氣液分離的措施。為避免異物和雜物進(jìn)入到壓縮機(jī)之內(nèi)，應(yīng)該在靠近管道的位置上設(shè)置可拆卸短管，方便加裝粗濾器。出口管也不應(yīng)彎頭，出口位置和分離罐的管道應(yīng)布置成“無袋形”，方便設(shè)置支架。出入口切斷閥要布置在操作面上，布置不便可增加閥門伸長桿。在出口管和工藝對接位置設(shè)置止回閥，閥門的安裝不能影響壓縮機(jī)的維修操作。

2.7 蒸汽管道的布設(shè)

使用汽輪機(jī)驅(qū)動離心式壓縮機(jī)時，空分裝置通常采用高壓蒸汽。高壓蒸汽管道溫度比較高，所以在布置的時候需要注意，盡量選擇管道自然補償、彈簧支架與吊架結(jié)合的方式，減少蒸汽管道的位移情況，滿足汽輪機(jī)進(jìn)氣口的安全使用。

3 汽輪機(jī)驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)安裝質(zhì)量控制要點

3.1 設(shè)計與制造階段的質(zhì)控

汽輪機(jī)驅(qū)動離心式壓縮機(jī)設(shè)計與制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量，是影響離心式壓縮機(jī)安裝質(zhì)量的最主要因素，因此在設(shè)計與制造過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、要求展開，并需要進(jìn)行嚴(yán)格的測試。

在設(shè)計環(huán)節(jié)，考慮到壓縮機(jī)的安裝位置、安裝姿勢的調(diào)整，并且做好對應(yīng)的設(shè)計與調(diào)整，以最大限度減少因為設(shè)計、制造環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題所導(dǎo)致的安裝質(zhì)量不合格[3]。

3.2 嚴(yán)格控制安裝的位置與姿態(tài)

離心式壓縮機(jī)安裝位置、姿態(tài)不良就會造成離心式壓縮機(jī)運行不穩(wěn)定，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。因此在安裝的時候需要選擇合適的位置、恰當(dāng)?shù)淖藙荩⑶译S著安裝來不斷調(diào)整。

具體的位置控制需要注意兩個方面，一方面離心式壓縮機(jī)需要安裝在通風(fēng)、干燥的地方，并避免潮濕、塵土飛揚導(dǎo)致后期設(shè)備出現(xiàn)問題，同時也要注意選擇安裝場所是否振動明顯。另一方面，離心式壓縮機(jī)在安裝的時候，要確保旋轉(zhuǎn)軸線和地面的位置是垂直狀態(tài)，且要根據(jù)設(shè)計要求來進(jìn)行矯正、上下調(diào)整。同時將離心式壓縮機(jī)安裝位置提前確定好，不能安裝在偏斜、傾斜或者是不能調(diào)整的位置。

3.3 安裝控制

安裝不合理也會導(dǎo)致離心式壓縮機(jī)的運行不夠穩(wěn)定、噪聲明顯的問題。設(shè)備安裝需要注意2個方面：①安裝平穩(wěn)。需要采取基礎(chǔ)、座架固定方式，確保壓縮機(jī)可穩(wěn)定受力，避免引發(fā)振動的情況。②管道連接需要關(guān)注細(xì)節(jié)部分，連接管道應(yīng)使用防振管道或者是吊架來作為支持，盡量減少使用彎曲、變徑與死角的構(gòu)件來作業(yè)，保證安裝流體可以通暢和穩(wěn)定，盡可能減少流體運行的阻力，減少壓降可能引發(fā)的負(fù)面影響。

4 汽輪機(jī)驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)安裝質(zhì)量控制強(qiáng)化措施

4.1 聯(lián)軸器安裝

安裝聯(lián)軸器的時候，技術(shù)人員需要關(guān)注安裝質(zhì)量，避免出現(xiàn)安裝誤差，或者是操作中出現(xiàn)失誤的情況。誤差與失誤都會導(dǎo)致軸瓦溫度過高，引發(fā)嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，甚至?xí)箼C(jī)組運行過程中出較大噪聲、異常振動的現(xiàn)象。要注意聯(lián)軸器對中情況，只有精準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，才可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化安裝，保證離心壓縮機(jī)的安全、穩(wěn)定運行，讓設(shè)備自身也處于比較安全的溫濕度環(huán)境。后期要進(jìn)行軸對中的調(diào)整。

4.2 加強(qiáng)對壓縮機(jī)喘振的控制

熱氣循環(huán)主要是用來控制相關(guān)設(shè)備中的內(nèi)部溫度，溫度超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，就會降低壓縮機(jī)內(nèi)部的氣體，最終從氣體的出口部位流向入口，導(dǎo)致喘振的頻率降低。

冷氣循環(huán)系統(tǒng)與熱氣循環(huán)系統(tǒng)相反，冷氣是通過機(jī)器內(nèi)部入口朝著出口的方向流動，導(dǎo)致壓縮機(jī)的溫度可以達(dá)到危險的預(yù)定數(shù)值，此時可減少、降低喘振的發(fā)生概率。

熱氣與冷氣的旁通循環(huán)，主要是保持氣體的正常循環(huán)，讓冷氣與熱氣逐漸形成雙流來控制系統(tǒng)氣體循環(huán)的問題。

4.3 控制潤滑油溫度與液壓泵開口

通常會將溫度控制閥設(shè)置在離心壓縮機(jī)設(shè)備中，以控制潤滑油的溫度。在實際運行當(dāng)中，如果設(shè)備檢測到內(nèi)部潤滑油溫度超過標(biāo)準(zhǔn)界限，那么溫度控制閥就會對壓縮機(jī)內(nèi)部的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。潤滑油溫度過高，壓縮機(jī)內(nèi)部的冷油器里面冷卻水也可以作為調(diào)節(jié)的重要設(shè)備，調(diào)節(jié)溫濕度，讓其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍。液壓泵出口位置壓力大小一般是通過壓力閥來調(diào)節(jié)的，在實際運行中可以檢測其壓力是否正常。

4.4 嚴(yán)格控制安裝工藝

離心式壓縮機(jī)在安裝中，需要重點關(guān)注安裝工藝、安裝質(zhì)量，保證離心式壓縮機(jī)的安裝技術(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍。運行的安全與穩(wěn)定是保證工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，除了機(jī)組性能、管道配合之外，安裝工藝質(zhì)量也十分重要，尤其是找平、找正、聯(lián)軸器對中等工序，需要嚴(yán)格按照各項標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。

5 結(jié)束語

離心式壓縮機(jī)的安裝工藝比較復(fù)雜，安裝重點在于安裝工藝和質(zhì)量控制。離心式壓縮機(jī)設(shè)備作為十分重要的動力設(shè)備，可以為各個行業(yè)生產(chǎn)作業(yè)提供所需要的氣體，安裝質(zhì)量控制十分重要，因此在安裝中必須嚴(yán)格遵循相關(guān)工藝，確保安裝符合規(guī)范，讓設(shè)備可以長期穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬馳.大型離心壓縮機(jī)的安裝工藝及質(zhì)量控制措施[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2021，57（3）：161-162.

[2] 王憲磊，劉欣源，張強(qiáng)，等.葉片前緣前掠對離心壓氣機(jī)性能的影響[J].車用發(fā)動機(jī)，2023（4）：21-28.

[3] 劉佰達(dá).高速磁懸浮離心式壓縮機(jī)及其控制方法[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2023（4）：48-53.

收稿日期：2023-09-28

作者簡介：周濤（1982—），男，滿族，新疆烏魯木齊人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械工程。