【壓縮機(jī)網(wǎng)】各個(gè)裝置中離心壓縮機(jī)組的高效、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行始終是裝置設(shè)備管理人員研究的方向及追求的目標(biāo)。目前，我們國(guó)家的化工、化肥、煉油等裝置在運(yùn)行的離心壓縮機(jī)組還有20世紀(jì)進(jìn)口的部分機(jī)型或國(guó)產(chǎn)相對(duì)落后的機(jī)型，在裝置提高效率、降低能耗的運(yùn)行要求下，離心壓縮機(jī)的改造首當(dāng)其沖。在各裝置中離心壓縮機(jī)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(jī)的改造往往伴隨新技術(shù)的應(yīng)用及產(chǎn)能的提高。所以改造的前期論證、工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、壓縮機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、試車及最后的標(biāo)定等各環(huán)節(jié)，如何實(shí)施，有哪些要點(diǎn)，注意什么，如何達(dá)到最終效果……這些都是設(shè)備管理人員首先需要考慮的。

　　1 內(nèi)件改造與整機(jī)改造的不同關(guān)注點(diǎn)

　　內(nèi)件改造通常適合小范圍改動(dòng)，例如，更改某級(jí)隔板及葉輪或某段隔板及葉輪，以達(dá)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(jī)改造通常適用于大范圍改動(dòng)，但整機(jī)改造需要考慮的更多。例如，如何設(shè)計(jì)機(jī)組、基礎(chǔ)是否利舊？技術(shù)確認(rèn)更為復(fù)雜，但是可以解決一些內(nèi)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(nèi)件改造還是整機(jī)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(duì)改造成功至關(guān)重要，因?yàn)闄C(jī)組是在系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的。運(yùn)行參數(shù)可以理解為壓縮機(jī)與系統(tǒng)共同的工作點(diǎn)，而離心壓縮機(jī)大多為透平驅(qū)動(dòng)，是變工況操作的，這就要求壓縮機(jī)必須存在一定的適應(yīng)性。因?yàn)槭歉脑欤芫W(wǎng)及系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備均使用了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，其性能例如，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)。

　　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(yùn)行數(shù)據(jù)，盡量多的提出運(yùn)行工況，涵蓋以后的操作范圍。在機(jī)組設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮機(jī)組的變工況適應(yīng)性。

　　提出工藝數(shù)據(jù)后，整個(gè)裝置及系統(tǒng)的改造也應(yīng)同步進(jìn)行，否則，極易出現(xiàn)機(jī)組與工藝系統(tǒng)不匹配的情況。最后，確定的壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)應(yīng)該是在曲線中間位置，壓縮機(jī)效率最高，管網(wǎng)適應(yīng)性最好，同時(shí)遠(yuǎn)離喘振線。

　　3 基礎(chǔ)、管線等外圍條件的確認(rèn)

　　外圍條件主要包括機(jī)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(dòng)機(jī)的配合包括聯(lián)軸器間距、中心高、轉(zhuǎn)速等，以及透平控制系統(tǒng)的匹配，機(jī)組潤(rùn)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(zhǎng)，多數(shù)選擇利舊。因此，就需要考慮基礎(chǔ)強(qiáng)度問(wèn)題。壓縮機(jī)作用于基礎(chǔ)上有靜載荷和動(dòng)載荷，取決于壓縮機(jī)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，基礎(chǔ)能否利舊，往往需要壓縮機(jī)設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)校核反饋迭代核算，最終確定機(jī)組型號(hào)。對(duì)于整機(jī)改造，在原則上新機(jī)重量、重心、轉(zhuǎn)速等不應(yīng)偏離太大，最好不高于原機(jī)。

　　管口載荷及熱位移對(duì)于控制機(jī)組振動(dòng)也很關(guān)鍵，尤其是汽輪機(jī)。汽輪機(jī)在熱膨脹時(shí)如果管線應(yīng)力過(guò)大，或管線熱膨脹與汽輪機(jī)不一致時(shí)，相當(dāng)于限制了汽輪機(jī)的熱膨脹，汽輪機(jī)脹差的出現(xiàn)是非常危險(xiǎn)的。

　　4 壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意點(diǎn)

　　在確定機(jī)組改造單位后，應(yīng)該對(duì)原有機(jī)組測(cè)繪并進(jìn)行數(shù)值模擬，測(cè)繪包括轉(zhuǎn)子和隔板及其他部件。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)原有機(jī)組進(jìn)行流場(chǎng)、氣動(dòng)性能、性能曲線的繪制，效率的計(jì)算。只有這樣，才能確定原有機(jī)組的特性，新設(shè)計(jì)機(jī)組的特性不應(yīng)相差過(guò)多。

　　機(jī)組設(shè)計(jì)完畢后可以進(jìn)行試制，并進(jìn)行氣動(dòng)性能試驗(yàn)，以驗(yàn)證機(jī)組性能。

　　離心壓縮機(jī)一般的擴(kuò)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(dǎo)葉產(chǎn)生負(fù)預(yù)旋、提高轉(zhuǎn)速、更換壓縮機(jī)等。

　　因此，在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)選型時(shí)，在測(cè)繪原有機(jī)組的基礎(chǔ)上，壓縮機(jī)葉輪和隔板流道設(shè)計(jì)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(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮各個(gè)工況。除此之外，壓縮機(jī)管口布置、軸承箱結(jié)構(gòu)等，均應(yīng)該統(tǒng)籌考慮。

　　5 防喘振條件及措施

　　當(dāng)離心式壓縮機(jī)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(jī)運(yùn)行的喘振流量要不低于壓縮機(jī)運(yùn)行的最小流量，即離心式壓縮機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)會(huì)得到不同的機(jī)組喘振時(shí)的性能參數(shù)，將這些喘振點(diǎn)的參數(shù)標(biāo)在性能曲線圖上，并連接起來(lái)，就可以得到離心壓縮機(jī)的喘振線。

　　如果壓縮機(jī)入口的進(jìn)氣量低于機(jī)器的喘振流量，必將導(dǎo)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(diào)節(jié)：壓縮機(jī)在高于設(shè)定壓力的條件下工作時(shí)，可通過(guò)進(jìn)口節(jié)流的方式維持出口壓力，或打開防喘振調(diào)節(jié)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(shè)定的壓力下，使其流量維持在所限定的最低流量之內(nèi)。

　　(2)變頻器調(diào)速：壓縮機(jī)在開始運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷最大，傳感器把所測(cè)量的數(shù)據(jù)傳至PLC（可編程控制器），PLC經(jīng)過(guò)運(yùn)算輸出運(yùn)行頻率到變頻器，控制變頻器。隨著壓縮機(jī)的運(yùn)行，PLC根據(jù)壓差與流量的降低發(fā)出信號(hào)，控制變頻器降低電源頻率，從而降低了運(yùn)行中壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，避免了壓縮機(jī)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(jù)離心壓縮機(jī)性能曲線，在喘振線右側(cè)采用了一條防喘振線作為防喘振調(diào)節(jié)器的給定值曲線，它與喘振線之間的這的區(qū)域是壓縮機(jī)的安全邊界，稱為安全裕度。它是在一定工作轉(zhuǎn)速下，正常流量與該轉(zhuǎn)速下喘振流量之比值。當(dāng)壓縮機(jī)工作點(diǎn)到達(dá)防喘振線時(shí)，防喘振調(diào)節(jié)閥打開，以使工作點(diǎn)右移進(jìn)入安全區(qū)，從而避免喘振的發(fā)生。

　　6 離心式壓縮機(jī)的工況調(diào)節(jié)方法

　　(1)離心式壓縮機(jī)的最大流量工況

　　當(dāng)流量達(dá)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(jí)中某流道喉部處的氣流達(dá)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(jī)的背壓再降低，流量也不可能增加，這種工況也稱為“阻塞”工況。

　　二是流道內(nèi)并沒有達(dá)到臨界狀態(tài)，即未出現(xiàn)“阻塞”工況，但壓縮機(jī)在較大的流量下，機(jī)內(nèi)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(jī)的最大流量工況。

　　與最大流量工況對(duì)應(yīng)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(jī)的工況調(diào)節(jié)方法

　　由于生產(chǎn)上工藝參數(shù)不可避免地會(huì)有變化，所以經(jīng)常需要對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)能適應(yīng)生產(chǎn)要求在變工況下操作，以保持生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速具有改變壓縮機(jī)性能曲線的功能，但效率是不變的，因此，它是壓縮機(jī)調(diào)節(jié)方法的最好形式。

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

　　具體說(shuō)有以下五種調(diào)節(jié)方式：　

　　1）出口流量調(diào)節(jié)。　

　　2）進(jìn)口流量調(diào)節(jié)。　

　　3）改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。　

　　4）轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)。　

　　5）部分放空或回流調(diào)節(jié)。

　　7 離心式壓縮機(jī)高速轉(zhuǎn)子的振動(dòng)及隔振

　　離心壓縮機(jī)屬于高速回轉(zhuǎn)機(jī)械，工作時(shí)也難免出現(xiàn)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(jī)的重要問(wèn)題之一。研究離心機(jī)的振動(dòng)特性，目的就是減小離心機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的振動(dòng)，以保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　離心機(jī)振動(dòng)的原因，主要來(lái)自回轉(zhuǎn)部分的不平衡，不平衡質(zhì)量大，振動(dòng)就嚴(yán)重，反之振動(dòng)量就小。為了避免和減小振動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使離心機(jī)的工作轉(zhuǎn)速（即不平衡力和力矩的頻率）遠(yuǎn)離其系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)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(dá)不到規(guī)定的技術(shù)條件，例如轉(zhuǎn)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(jī)的振動(dòng)。此外，在使用和操作上也應(yīng)注意保證機(jī)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(gòu)動(dòng)等，也都會(huì)引起振動(dòng)。

　　因此，對(duì)一臺(tái)離心壓縮機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題，要按具體情況具體分析。例如原來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)很小的離心機(jī)，在檢修拆裝其回轉(zhuǎn)部分以后振動(dòng)加劇，就應(yīng)考慮是否是由于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的平衡試驗(yàn)。空轉(zhuǎn)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(jī)器使用時(shí)良好，而使用相當(dāng)一段時(shí)間后振動(dòng)愈來(lái)愈大，這就需要從轉(zhuǎn)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(duì)于定型產(chǎn)品的離心機(jī)等，在沒有經(jīng)過(guò)仔細(xì)核算之前，不得隨意改變其轉(zhuǎn)速；更不許在高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上任意補(bǔ)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(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子（包括轉(zhuǎn)鼓和軸等），在零件加工組裝完成后，必須進(jìn)行平衡試驗(yàn)和校正，平衡試驗(yàn)包括靜平衡和動(dòng)平衡。

　　（1）靜平衡

　　靜平衡裝置有導(dǎo)軌式、天平式、滾柱式等，一般常用導(dǎo)軌式。導(dǎo)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(zhuǎn)子靜平的方法是：將轉(zhuǎn)子整體置于水平的兩根硬鋼軌上，觀察其是否能達(dá)到“隨遇平衡”，即在任意位置時(shí)都能平衡。當(dāng)質(zhì)心偏移時(shí)，轉(zhuǎn)子只能停留在當(dāng)其質(zhì)心處于最下邊位置時(shí)，此時(shí)可以在質(zhì)心對(duì)面，轉(zhuǎn)子的上方，選擇某一半徑處加一質(zhì)量，以達(dá)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(zhuǎn)速n及長(zhǎng)徑比L/D有關(guān)，有專業(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(duì)于軸向尺寸較長(zhǎng)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(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心慣性力偶，M=ce，這種轉(zhuǎn)子的不平衡情況稱為動(dòng)不平衡。

　　經(jīng)過(guò)平衡后的轉(zhuǎn)子，就在連接轉(zhuǎn)鼓和軸的對(duì)應(yīng)部位打上記號(hào)，一般不許隨意拆開。如果必須拆開時(shí)，應(yīng)按原記號(hào)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(jī)改造時(shí)，一般分體拆裝，但機(jī)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(diǎn)吊裝法，由2臺(tái)汽車吊與2臺(tái)行車多點(diǎn)吊裝接力倒運(yùn)的方式通過(guò)機(jī)房側(cè)面吊裝就位。施工進(jìn)度統(tǒng)籌控制這里不再贅述。

　　9 試車

　　最后是壓縮機(jī)試車，有了良好的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及安裝質(zhì)量控制，試車就有了保證。在試車過(guò)程中，尤其是新機(jī)組試車，必須關(guān)注機(jī)械性的參數(shù)變化，例如，汽輪機(jī)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(jī)的缸體溫度、喘振流量等。第一時(shí)間收集數(shù)據(jù)，第一時(shí)間分析。

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