【壓縮機網(wǎng)】各個(gè)裝置中離心壓縮機組的高效、穩定、長(cháng)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(jìn)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，在提高效率的同時(shí)，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、工藝系統設計、壓縮機系統設計、施工、試車(chē)及最后的標定等各環(huán)節，如何實(shí)施，有哪些要點(diǎn)，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。

　　1 內件改造與整機改造的不同關(guān)注點(diǎn)

　　內件改造通常適合小范圍改動(dòng)，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(dòng)或降低推力的目的。

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

　　無(wú)論選擇內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據

　　工藝數據對改造成功至關(guān)重要，因為機組是在系統內運行的。運行參數可以理解為壓縮機與系統共同的工作點(diǎn)，而離心壓縮機大多為透平驅動(dòng)，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)及系統內其他設備均使用了相當長(cháng)的一段時(shí)間，其性能例如，壓力損失、效率、結垢情況等也與全新?tīng)顟B(tài)截然不同，這些都需要考慮在內。

　　工藝數據是綜合確定的，既要考慮產(chǎn)能及系統要求，還要綜合考慮系統存在的工況變化，參考改造前的運行數據，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(guò)程中，充分考慮機組的變工況適應性。

　　提出工藝數據后，整個(gè)裝置及系統的改造也應同步進(jìn)行，否則，極易出現機組與工藝系統不匹配的情況。最后，確定的壓縮機運行點(diǎn)應該是在曲線(xiàn)中間位置，壓縮機效率最高，管網(wǎng)適應性最好，同時(shí)遠離喘振線(xiàn)。

　　3 基礎、管線(xiàn)等外圍條件的確認

　　外圍條件主要包括機組基礎是否利舊，管線(xiàn)管口方位是否需要變更，管口載荷考慮足夠，與驅動(dòng)機的配合包括聯(lián)軸器間距、中心高、轉速等，以及透平控制系統的匹配，機組潤滑油系統、干氣密封系統參數的匹配等。

　　一般情況下，基礎重新施工工期很長(cháng)，多數選擇利舊。因此，就需要考慮基礎強度問(wèn)題。壓縮機作用于基礎上有靜載荷和動(dòng)載荷，取決于壓縮機的轉速、總體質(zhì)量、重心與質(zhì)心的偏離程度等，結合標準規范，基礎能否利舊，往往需要壓縮機設計與基礎校核反饋迭代核算，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(dòng)也很關(guān)鍵，尤其是汽輪機。汽輪機在熱膨脹時(shí)如果管線(xiàn)應力過(guò)大，或管線(xiàn)熱膨脹與汽輪機不一致時(shí)，相當于限制了汽輪機的熱膨脹，汽輪機脹差的出現是非常危險的。

　　4 壓縮機結構設計注意點(diǎn)

　　在確定機組改造單位后，應該對原有機組測繪并進(jìn)行數值模擬，測繪包括轉子和隔板及其他部件。利用計算機技術(shù)對原有機組進(jìn)行流場(chǎng)、氣動(dòng)性能、性能曲線(xiàn)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(guò)多。

　　機組設計完畢后可以進(jìn)行試制，并進(jìn)行氣動(dòng)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(jìn)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、提高轉速、更換壓縮機等。

　　因此，在壓縮機設計選型時(shí)，在測繪原有機組的基礎上，壓縮機葉輪和隔板流道設計及內部結構優(yōu)化是非常關(guān)鍵的。依據工藝數據，壓縮機結構設計要充分考慮各個(gè)工況。除此之外，壓縮機管口布置、軸承箱結構等，均應該統籌考慮。

　　5 防喘振條件及措施

　　當離心式壓縮機進(jìn)口流量減少到一定程度時(shí)，便會(huì )發(fā)生喘振，而維持壓縮機運行的喘振流量要不低于壓縮機運行的最小流量，即離心式壓縮機在不同的轉速下運行時(shí)會(huì )得到不同的機組喘振時(shí)的性能參數，將這些喘振點(diǎn)的參數標在性能曲線(xiàn)圖上，并連接起來(lái)，就可以得到離心壓縮機的喘振線(xiàn)。

　　如果壓縮機入口的進(jìn)氣量低于機器的喘振流量，必將導致喘振的發(fā)生，而在生產(chǎn)實(shí)踐中可以通過(guò)以下措施來(lái)防止喘振的發(fā)生：

　　(1)壓力調節：壓縮機在高于設定壓力的條件下工作時(shí)，可通過(guò)進(jìn)口節流的方式維持出口壓力，或打開(kāi)防喘振調節閥將部分壓力放空。也可加裝旁通管，采用旁通回流的方法，使排出壓力保持在設定的壓力下，使其流量維持在所限定的最低流量之內。

　　(2)變頻器調速：壓縮機在開(kāi)始運行時(shí)，負荷最大，傳感器把所測量的數據傳至PLC（可編程控制器），PLC經(jīng)過(guò)運算輸出運行頻率到變頻器，控制變頻器。隨著(zhù)壓縮機的運行，PLC根據壓差與流量的降低發(fā)出信號，控制變頻器降低電源頻率，從而降低了運行中壓縮機的轉速，避免了壓縮機的喘振，并減少了不必要的能量損失。

　　(3)合理控制防喘振安全裕度：根據離心壓縮機性能曲線(xiàn)，在喘振線(xiàn)右側采用了一條防喘振線(xiàn)作為防喘振調節器的給定值曲線(xiàn)，它與喘振線(xiàn)之間的這的區域是壓縮機的安全邊界，稱(chēng)為安全裕度。它是在一定工作轉速下，正常流量與該轉速下喘振流量之比值。當壓縮機工作點(diǎn)到達防喘振線(xiàn)時(shí)，防喘振調節閥打開(kāi)，以使工作點(diǎn)右移進(jìn)入安全區，從而避免喘振的發(fā)生。

　　6 離心式壓縮機的工況調節方法

　　(1)離心式壓縮機的最大流量工況

　　當流量達到最大時(shí)的工況即為最大流量工況，造成這種工況有兩種可能：

　　一是級中某流道喉部處的氣流達到臨界狀態(tài)，這時(shí)氣體的容積流量已是最大值，任憑壓縮機的背壓再降低，流量也不可能增加，這種工況也稱(chēng)為“阻塞”工況。

　　二是流道內并沒(méi)有達到臨界狀態(tài)，即未出現“阻塞”工況，但壓縮機在較大的流量下，機內流動(dòng)損失很大，所能提供的排氣壓力已很小，幾乎接近零能量，僅能夠用來(lái)克服排氣管道中的阻力以維持這樣大的流量，這就是離心式壓縮機的最大流量工況。

　　與最大流量工況對應的就是最小流量工況，就是我們上面提到的“喘振工況”。這里不再做介紹。

　　(2)離心式壓縮機的工況調節方法

　　由于生產(chǎn)上工藝參數不可避免地會(huì )有變化，所以經(jīng)常需要對壓縮機進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)調節，使壓縮機能適應生產(chǎn)要求在變工況下操作，以保持生產(chǎn)系統的穩定。壓縮機的轉速具有改變壓縮機性能曲線(xiàn)的功能，但效率是不變的，因此，它是壓縮機調節方法的最好形式。

　　離心式壓縮機的調節一般有兩種：一是等壓調節，即在背壓不變的前提下調節流量；一種是等流量調節，即在保證流量不變的情況下調節壓縮機的排氣壓力。

　　具體說(shuō)有以下五種調節方式：　

　　1）出口流量調節?！?/p>

　　2）進(jìn)口流量調節?！?/p>

　　3）改變轉速調節?！?/p>

　　4）轉動(dòng)進(jìn)口導葉調節?！?/p>

　　5）部分放空或回流調節。

　　7 離心式壓縮機高速轉子的振動(dòng)及隔振

　　離心壓縮機屬于高速回轉機械，工作時(shí)也難免出現振動(dòng)，而且有時(shí)會(huì )產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)，所以振動(dòng)也是離心機的重要問(wèn)題之一。研究離心機的振動(dòng)特性，目的就是減小離心機在運轉中產(chǎn)生的振動(dòng)，以保證其正常運轉。

　　離心機振動(dòng)的原因，主要來(lái)自回轉部分的不平衡，不平衡質(zhì)量大，振動(dòng)就嚴重，反之振動(dòng)量就小。為了避免和減小振動(dòng)，設計時(shí)應使離心機的工作轉速（即不平衡力和力矩的頻率）遠離其系統的臨界轉速。這是一方面的措施，另一方面是保證制造和裝配質(zhì)量。如果制造和裝配達不到規定的技術(shù)條件，例如轉子的平衡、加工精度、配合的要求及材料質(zhì)量的均勻性等，也會(huì )引起和加劇離心機的振動(dòng)。此外，在使用和操作上也應注意保證機器的平衡問(wèn)題，如果布料不均、局部漏料、塌料、混入大塊異物以及連接件構動(dòng)等，也都會(huì )引起振動(dòng)。

　　因此，對一臺離心壓縮機的振動(dòng)問(wèn)題，要按具體情況具體分析。例如原來(lái)運轉振動(dòng)很小的離心機，在檢修拆裝其回轉部分以后振動(dòng)加劇，就應考慮是否是由于轉子的平衡受到影響所致，必要時(shí)就需要重新進(jìn)行一次轉子的平衡試驗?？辙D時(shí)振動(dòng)不大而加料后振動(dòng)變大，很多情況往往是新的機器使用時(shí)良好，而使用相當一段時(shí)間后振動(dòng)愈來(lái)愈大，這就需要從轉動(dòng)部分的磨損和腐蝕、物料情況以及各連接零件（包括地腳螺栓）是否松動(dòng)等方面的原因去加以分析和研究。

　　對于定型產(chǎn)品的離心機等，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)仔細核算之前，不得隨意改變其轉速；更不許在高速回轉的轉子上任意補焊、拆除或添加零件和質(zhì)量。

　　從制造和裝配方面來(lái)說(shuō)，避免振動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題，仍是力求回轉部分的平衡，以盡量減小引起振動(dòng)的不平衡力和力矩。

　　離心壓縮機轉子（包括轉鼓和軸等），在零件加工組裝完成后，必須進(jìn)行平衡試驗和校正，平衡試驗包括靜平衡和動(dòng)平衡。

　?。?）靜平衡

　　靜平衡裝置有導軌式、天平式、滾柱式等，一般常用導軌式。導軌的截面有圓形、矩形、菱形和梯形，其中以圓形截面精度最高，但一般只用于平衡輕型零件。

　　檢查轉子靜平的方法是：將轉子整體置于水平的兩根硬鋼軌上，觀(guān)察其是否能達到“隨遇平衡”，即在任意位置時(shí)都能平衡。當質(zhì)心偏移時(shí)，轉子只能停留在當其質(zhì)心處于最下邊位置時(shí)，此時(shí)可以在質(zhì)心對面，轉子的上方，選擇某一半徑處加一質(zhì)量，以達到“隨遇平衡”，或在質(zhì)心方向上減一質(zhì)量的方法加以平衡。

　　一個(gè)零件是僅需作靜平衡，還是需作動(dòng)平衡，主要與其工作轉速n及長(cháng)徑比L/D有關(guān)，有專(zhuān)業(yè)的平衡圖進(jìn)行選擇。在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)零件的靜平衡，一般作到“隨遇平衡”就可以了。

　　（2）動(dòng)平衡

　　對于軸向尺寸較長(cháng)的樣子，常常不僅存在離心慣性力G，而且還產(chǎn)生了離心慣性力矩，作靜平衡時(shí)離心慣性力可以平衡，但旋轉時(shí)會(huì )產(chǎn)生離心慣性力偶，M=ce，這種轉子的不平衡情況稱(chēng)為動(dòng)不平衡。

　　經(jīng)過(guò)平衡后的轉子，就在連接轉鼓和軸的對應部位打上記號，一般不許隨意拆開(kāi)。如果必須拆開(kāi)時(shí)，應按原記號裝上，以免影響平衡。

　　8 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(shí)，一般分體拆裝，但機組底座多數為整體結構。需要一次吊裝就位。在某化工廠(chǎng)，三缸聯(lián)合底座（12m×3m×1.5m）采用多點(diǎn)吊裝法，由2臺汽車(chē)吊與2臺行車(chē)多點(diǎn)吊裝接力倒運的方式通過(guò)機房側面吊裝就位。施工進(jìn)度統籌控制這里不再贅述。

　　9 試車(chē)

　　最后是壓縮機試車(chē)，有了良好的設計基礎及安裝質(zhì)量控制，試車(chē)就有了保證。在試車(chē)過(guò)程中，尤其是新機組試車(chē)，必須關(guān)注機械性的參數變化，例如，汽輪機的熱膨脹左右脹差是否在允許范圍內、蒸汽管線(xiàn)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(shí)間收集數據，第一時(shí)間分析。

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