大型高壓往復式壓縮機在石化領域的應用發展研究

宋福鵬

摘 要：在我國的石化領域中，基本上所有的大型生產設備都是從國外進口的，作為大型石化工藝裝置中的關鍵性設備，大型高壓往復式壓縮機價格昂貴，且國內無配套的配件供應及維修體系，導致石化工業發展受到較大的影響。實現大型高壓往復式壓縮機國產化研發制造，根據我國的石化工業生產需求制造出相應的設備，保證設備的質量及相關零部件的供應，建立完善的設備售后服務體系，保證其正常使用與故障維修，對于促進我國石化工業的發展具有積極意義。

關鍵詞：大型高壓往復式壓縮機；石化領域；應用發展

隨著石油化學工業的迅速發展，應用于該領域生產實踐中的壓縮機生產技術水平也隨之不斷提高，目前在石化領域中應用比較廣泛的機型為大型高壓往復式壓縮機。往復式壓縮機是一種可將一定體積氣體通過吸入、排除封閉空間的方式提高其靜壓力的容積式壓縮機，具有熱效率高、耗電量小、裝置簡單、造價低等優點，在煉油工藝裝置中，常常使用的大型高壓往復式壓縮機有新氫壓縮機及離心式循環氫壓縮機[1]。實現大型高壓往復式壓縮機的國產化生產制造，對于促進我國石化領域的發展具有重要意義。

1.大型高壓往復式壓縮機研發生產現狀

目前能夠生產出活塞力超過1250kN的大型往復式壓縮機的只有美國、德國、英國、意大利等少數幾個西方發達國家，我國石化領域中應用的大型高壓往復式壓縮機也是從這幾個國家進口的，但是就其生產實踐情況來說，這些設備雖然造價昂貴，但是在設計上仍然存在較多的缺陷，導致在運行初期就出現一些大型的生產事故。分析了多起由于國外引進的大型高壓往復式壓縮機故障而引起的生產事故案例之后，發現造成故障的主要因素有以下幾點：①安裝低于不合理，導致設備零部件結構不合理，重要部位應力集中，引起十字頭法蘭斷裂；②設備選材不科學，導致該部分逐漸過早損壞，繼而影響到整個設備的使用壽命。比如說工作壓力較高的進口設備選擇了球墨鑄鐵GGG作為活塞體的原材料，導致一級缸套偏磨嚴重。

在大型高壓往復式壓縮機的國產化生產過程中，需要借鑒國外的一些設備生產經驗，包括其設計方案及選材、工作原理等，以產品設計為例，國內外普遍會采用壓縮機動力學及熱力學計算軟件確定設備的設計參數，再使用壓縮機工作過程模擬軟件來模擬設計好的設備的工作過程，發現其中是否存在什么問題，不斷完善設計方案。但是在實際生產過程中，需要綜合考慮到產品的造價及實際生產需求，根據我國石化工藝裝置的研發經驗來改進設備的設計參數，優化設備運行狀態。

2.大型高壓往復式壓縮機國產化研發技術要點

2.1設計要點

大型高壓往復式壓縮機的設計要點包括以下幾個：①主要零部件的設計，采用ANSYS等計算機有限元分析軟件計算設備主要零部件（比如曲軸、曲軸箱、活塞體、十字頭等）的受力，設置合理的部件參數，選擇合適的原材料；②主要連接部位螺栓的設計，反復計算這些部位的預應力，選擇較為先進的生產制造工藝，采用加溫伸長或者是液壓拉伸的方式對螺紋進行預緊緊固，保證螺紋分布均勻，從而使得連接部位在設備運行過程中均勻受力，避免發生應力集中現象；③整體結構設計，根據整體結構的力學分析以及設備使用的便利性來設計其結構；④安全性，設備的運行安全是設計師必須考慮的問題，應該對設備的氣體管道體系進行脈動分析，對壓縮機軸系進行扭振分析，確保設備的性能。

2.2完善生產及售后體系

在設備的生產過程中，應該要確保原材料的質量及生產工藝，確保整體設備的性能及運行效率，同時需要生產足夠的配套零部件，尤其是易損壞的主要零部件，保證大型石化工藝裝置的供貨周期，同時根據生產實際要求不斷提高生產制造水平，完善生產體系。在新研發的大型高壓往復式壓縮機應用于生產實踐時，應該制定出相應的使用流程及日常養護維修工作流程，培養出專門的技術型人才，保證設備的正常運轉，根據設備在運行時的一些小問題及時發現損壞的零部件或者是故障環節，及時排除故障。作為石化領域中的關鍵性大型生產設備，如果壓縮機機組長時間故障，無法及時修復，將會造成非計劃停產，因此必須加強設備的使用及檢修管理，保證設備的正常運轉，確保石化工業生產效益。

3.結語

大型高壓式往復機作為石化領域工藝裝置中的關鍵性技術設備，造價昂貴，且由于都是從國外進口，國內貿易相關的售后服務體系，所以一旦設備發生故障，維修過程較為復雜，造成非計劃停產，嚴重影響到石化工業生產效益[2]。為了擺脫這一局面，我國眾多相關研究領域的科學家正致力于大型高壓往復式壓縮機的研發制造，希望能夠在近幾年內生產出符合我國生產實踐需求的高技術設備，同時建立起相關的售后維修技術體系，培養設備的使用及維修人才，保證國產設備能夠滿足生產需求，正常運行，確保石化工業生產體系的正常運轉。

參考文獻：

[1]呂運容，陳學東，高金吉，范志超，楊啟超.我國大型工藝壓縮機故障情況調研及失效預防對策[J].流體機械，2013，01：14-20.

[2]韓杰，謝元華，李拜依，張磊，邵桂陽，張文慧.活塞式壓縮機的研究進展[J].節能，2014，12：17-23.