GMRC發(fā)布新版高速壓縮機(jī)撬裝設(shè)備技術(shù)規(guī)格書

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GMRC發(fā)布新版高速壓縮機(jī)撬裝設(shè)備技術(shù)規(guī)格書

隨著越來越多的高轉(zhuǎn)速可分離型撬裝往復(fù)式壓縮機(jī)組應(yīng)用于天然氣輸送及存儲(chǔ)領(lǐng)域，氣體機(jī)械研究委員會(huì)（GMRC）意識(shí)到這類壓縮機(jī)設(shè)備需要更完善的技術(shù)規(guī)格書，其中涵蓋技術(shù)規(guī)格、設(shè)計(jì)方針及應(yīng)用范圍。

GMRC作為美國南方天然氣協(xié)會(huì)（SGA）的附屬單位，成立于1952年。主要為會(huì)員單位和行業(yè)提供工藝研究和技術(shù)方案，以促進(jìn)機(jī)械操作和流體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用的可靠性和成本效率。同時(shí)還提供技術(shù)培訓(xùn)項(xiàng)目，組織會(huì)議召開，其中包括每年一次的氣體機(jī)械會(huì)議及展會(huì)。于2011年著手開展項(xiàng)目研究，旨在編制一套完整的規(guī)格書，以解決所有高速壓縮機(jī)撬裝的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用問題。由劍橋大學(xué)和OH-based ACI服務(wù)公司兩家合作單位提供科研支持，同時(shí)開展數(shù)據(jù)采集和新標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)工作。經(jīng)過兩年多的努力，科研組發(fā)布了用于高轉(zhuǎn)速往復(fù)式撬裝壓縮機(jī)組的最新版GMRC規(guī)格書。2015年夏天，GMRC進(jìn)行了為期三天的培訓(xùn)，用于培訓(xùn)新規(guī)格書中操作規(guī)程和操作方法的應(yīng)用。

1.背景介紹

與傳統(tǒng)的整體往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)壓縮機(jī)相比，高速可分離往復(fù)式壓縮機(jī)資金成本低，安裝時(shí)間短，結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)單元主要采用燃?xì)廨啓C(jī)和電動(dòng)機(jī)。然而，隨著高速大功率往復(fù)式壓縮機(jī)撬裝設(shè)備的應(yīng)用，分析、設(shè)計(jì)和裝配高速撬裝系統(tǒng)的技術(shù)落后于驅(qū)動(dòng)機(jī)以及壓縮機(jī)設(shè)備本身。問題主要集中在撬裝壓縮機(jī)組的系統(tǒng)效率、振動(dòng)、脈動(dòng)、輔助部件和分支系統(tǒng)上。另外，對于傳統(tǒng)離心壓縮機(jī)和低速往復(fù)式壓縮機(jī)，制造商要對撬裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能全權(quán)負(fù)責(zé)。但高速壓縮機(jī)撬裝設(shè)備并不是由制造商直接提供，而是由撬裝公司購買壓縮機(jī)，然后從不同的生產(chǎn)廠商采購其他重要部件。

2.標(biāo)準(zhǔn)制定

目前尚無通用的標(biāo)準(zhǔn)文件全面規(guī)范高速壓縮機(jī)撬裝設(shè)備的采購、設(shè)計(jì)和應(yīng)用全過程的規(guī)范準(zhǔn)則。例如，API618脈動(dòng)和振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)只適用于低速壓縮機(jī)，而高速壓縮機(jī)適用標(biāo)準(zhǔn)目前在市場中還很混亂。由于沒有標(biāo)準(zhǔn)可遵循，許多撬裝設(shè)備在制造期間沒有進(jìn)行過脈動(dòng)和振動(dòng)的最優(yōu)水平分析。特別是沒有充分研究過設(shè)備的潛在運(yùn)行工況范圍。API 11P標(biāo)準(zhǔn)和ISO 13631標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于氣田壓縮機(jī)，對其他領(lǐng)域沒有深入介紹。

新規(guī)范規(guī)定了操作規(guī)程，但并非強(qiáng)制性要求。意在為終端用戶和運(yùn)營商提供更加可靠的操作建議，以供其規(guī)范的選擇、采購和操作高速壓縮機(jī)組，提高氣體輸送工程的可靠性；為壓縮機(jī)撬裝公司提供了更多全面詳細(xì)的指導(dǎo)建議，方便其更好的設(shè)計(jì)生產(chǎn)高速壓縮機(jī)撬裝設(shè)備以滿足客戶和設(shè)備生產(chǎn)商的要求。新規(guī)范主要適用于大功率（12000制動(dòng)馬力/16兆瓦以上）高速（1700轉(zhuǎn)/分鐘）、高靈活性、低比率的天然氣壓縮機(jī)和各種天然氣存儲(chǔ)和采氣業(yè)務(wù)。

這本200頁的規(guī)格書中詳細(xì)規(guī)范了適用范圍、簡介、項(xiàng)目、進(jìn)度管理、壓縮機(jī)組選擇和規(guī)格、壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)、驅(qū)動(dòng)器和聯(lián)軸器、滑塊和底基、脈動(dòng)和振動(dòng)分析控制、設(shè)備可訪問性和可維修性、測控、檢驗(yàn)和測試、安裝和試運(yùn)行、使用和維護(hù)注意事項(xiàng)。同時(shí)還附有用于指導(dǎo)項(xiàng)目進(jìn)度安排、供應(yīng)商評標(biāo)和原始脈動(dòng)控制系統(tǒng)分級(jí)的電子數(shù)據(jù)工具。該手冊其中的一個(gè)重要部分是為大型壓縮機(jī)特定部件的規(guī)格，采購和設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

3.實(shí)施方法建議

大型高轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)項(xiàng)目需要一套規(guī)范性能、要求和預(yù)期效果的設(shè)計(jì)規(guī)格書。設(shè)計(jì)規(guī)格書的制定和實(shí)施全過程，需要終端用戶派遣技術(shù)顧問全程參與包括技術(shù)方案設(shè)計(jì)，項(xiàng)目開展、結(jié)果分析審查和項(xiàng)目建議。

壓縮機(jī)項(xiàng)目中除了要對關(guān)鍵設(shè)計(jì)問題進(jìn)行明確要求，還應(yīng)提供相關(guān)的一系列附加性能指標(biāo)條件，以及性能指標(biāo)偏離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的可操作范圍，以確保在此范圍內(nèi)，設(shè)備仍可正常運(yùn)行。這些性能指標(biāo)在壓縮機(jī)的預(yù)購需求方案中不做強(qiáng)制要求，但在設(shè)計(jì)過程是必須考慮的部分。包括壓縮機(jī)加卸載控制方法、生產(chǎn)運(yùn)行過程中的操作靈活性和潛在脈動(dòng)以及振動(dòng)控制；脈動(dòng)控制器、壓縮機(jī)加卸載和控制方法、滑軌和基底的設(shè)計(jì)。

脈動(dòng)控制分析系統(tǒng)和設(shè)備支承結(jié)構(gòu)是壓縮機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常需要設(shè)計(jì)人員通過權(quán)衡利弊做出設(shè)計(jì)決策，終端用戶應(yīng)該密切參與到設(shè)計(jì)和分析過程中，這樣做出的設(shè)計(jì)方案不僅安全可靠，更能達(dá)到性能指標(biāo)的最優(yōu)化。理想狀態(tài)下，脈動(dòng)和振動(dòng)方面的咨詢顧問應(yīng)直接服務(wù)于終端用戶或終端用戶代表，以保證實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，慎重快速地做出可靠決策。

壓縮機(jī)組的安裝工程需要相關(guān)的站場設(shè)施，因此建議盡早地讓EPC（工程、采購和施工）公司參與到項(xiàng)目中。施工公司（EPC）和撬裝公司應(yīng)提供必要信息以便于設(shè)計(jì)過程中盡早地開展對接分析工作。

4.改進(jìn)措施建議

技術(shù)規(guī)格書提供了許多額外措施的詳細(xì)建議，有助于降低壓縮機(jī)撬裝系統(tǒng)的振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)率，滿足其性能要求，提高機(jī)組操作的靈活性。其中幾個(gè)重要建議值得強(qiáng)調(diào)。

（1）在設(shè)備選擇階段，建議進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，這決定了撬裝振動(dòng)分析范圍。例如，對操作速度范圍要求大的機(jī)器來說，定速機(jī)的振動(dòng)問題較少，風(fēng)險(xiǎn)較低。

（2）慎重選擇和應(yīng)用壓縮機(jī)，對比每轉(zhuǎn)一圈的功率，減少作用于系統(tǒng)上的驅(qū)動(dòng)力。對于大型機(jī)組，設(shè)計(jì)精良的撬座非常關(guān)鍵。應(yīng)盡量選擇混凝土基座。如若不使用混凝土基座，需仔細(xì)評估滑軌設(shè)計(jì)，確保設(shè)備和滑軌的有效裝配和安裝。

（3）性能計(jì)算中應(yīng)包含影響整個(gè)壓縮系統(tǒng)性能的系統(tǒng)壓耗，包括容器、脈動(dòng)衰減組件、管路、冷卻器和通氣管。在關(guān)鍵條件下檢查系統(tǒng)性能對避免意外出現(xiàn)流量不足和過度功率要求很重要。

（4）在大型關(guān)鍵應(yīng)用中，工作范圍應(yīng)包括API 618 設(shè)計(jì)方法 3（DA3）中的壓縮機(jī)歧管強(qiáng)制響應(yīng)分析。

（5）振動(dòng)咨詢顧問應(yīng)解決散熱設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮管路支架的設(shè)定和散熱和振動(dòng)要求之間的矛盾。

（6）工廠試驗(yàn)應(yīng)包括撞擊試驗(yàn)，管路檢查（包括小口徑管道）和輔助裝置安裝試驗(yàn)，以避免在一定運(yùn)行速度產(chǎn)生的諧波上出現(xiàn)的機(jī)械共振和重大振動(dòng)響應(yīng)。

（7）在調(diào)試過程中，建議對主管道、系統(tǒng)容器和小口徑管路，以及旋轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)檢查。根據(jù)扭轉(zhuǎn)分析結(jié)果，進(jìn)行必要的扭轉(zhuǎn)測試。

孫冰源 編譯自《Pipeline and gas journal》2015年6月