從離心壓縮機(jī)原理角度分析管道設(shè)計(jì)

劉翠

摘要：本文從離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、工藝流程角度指導(dǎo)幾種常見(jiàn)的工程管道設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī) 管道

1 引言

離心壓縮機(jī)管道設(shè)計(jì)包括潤(rùn)滑油、工程水、工藝氣、儀表風(fēng)、油煙、疏水管道等等。我們做管道設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)熟悉管道設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范，還應(yīng)熟悉壓縮機(jī)原理、工藝流程等。這有助于我們更好的進(jìn)行管道專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)。

2 從平衡氣及密封氣原理角度考慮管路設(shè)計(jì)

平衡氣管包括一次平衡氣和二次平衡氣（緩沖氣）管路。平衡盤(pán)下游的壓力，一般認(rèn)為等于缸體的入口壓力，但實(shí)際上回氣管路中壓力損失，當(dāng)平衡盤(pán)密封間隙增大時(shí)，回氣管氣流速度加大，壓力損失就越大，兩端壓差值也大，因而必須限制平衡氣管路中的氣流速度，這個(gè)速度必須限制在10-20m/sec。如果超過(guò)20m/sec，就要考慮平衡盤(pán)下游壓力升高，引起軸向力的增加，進(jìn)氣溫度變化等一系列影響。除一次平衡氣管路必須限制管速外，其余的平衡氣管、充氣管、排火炬管路也要考慮，流速一般也限制在20m/sec。例如，MCO離心壓縮機(jī)的二次平衡氣接口（開(kāi)車(chē)充氣口）的作用是，當(dāng)壓縮機(jī)開(kāi)車(chē)時(shí)，葉輪旋轉(zhuǎn)，將外界的用于密封的常壓氣源吸入機(jī)殼內(nèi)。機(jī)殼內(nèi)壓力P0<外界氣源的常壓P1，機(jī)殼內(nèi)壓力P0是負(fù)壓。這樣阻止軸承端的潤(rùn)滑油爬入機(jī)殼內(nèi)，避免潤(rùn)滑油污染機(jī)殼內(nèi)介質(zhì)。

3 設(shè)備間高位油箱管路設(shè)計(jì)

如圖2，壓縮機(jī)機(jī)組開(kāi)車(chē)前，高位油箱進(jìn)油三閥組的截止閥打開(kāi)，潤(rùn)滑油站泵出的油向高位油箱供油，當(dāng)高位油箱充滿(mǎn)后關(guān)閉截止閥。壓縮機(jī)開(kāi)車(chē)時(shí)潤(rùn)滑油從進(jìn)油總管走孔板這一路進(jìn)高位油箱，使高位油箱保持與油站泵出的油溫一致。布置設(shè)備時(shí)，高位油箱一般應(yīng)位于機(jī)組運(yùn)行中心線(xiàn)上方6米以上。高位油箱與壓縮機(jī)運(yùn)行中心線(xiàn)這個(gè)液位差的壓力保證在0.25Mpa（A），當(dāng)進(jìn)油總管油壓不夠時(shí)，止回閥前后的油壓不同，止回閥前的油壓高于止回閥后的壓力，止回閥打開(kāi)，高位油箱的油走止回閥這一路，給進(jìn)油總管供油并保證壓力，止回閥平時(shí)是常閉的。

關(guān)于蓄能器管路的設(shè)計(jì)。蓄能器一般可靠廠(chǎng)房墻側(cè)放置或放置于機(jī)組旁。蓄能器只是在油站更換備用泵的時(shí)候，油站供油的壓力降低，但進(jìn)油總管里充滿(mǎn)油。這時(shí)蓄能器里的壓力高于進(jìn)油總管的壓力，蓄能器的皮囊將油排出，以補(bǔ)充進(jìn)油總管的油壓。這些只是在一段時(shí)間內(nèi)有效。

4 MCO機(jī)型壓縮機(jī)出口管道防喘振閥組設(shè)計(jì)

如圖1，壓縮機(jī)剛開(kāi)機(jī)的時(shí)候，出口介質(zhì)的壓力、流量等參數(shù)不符合工藝下游設(shè)備的要求，出口調(diào)節(jié)閥HV1067是關(guān)閉的。氣體走放空這一路。放空調(diào)節(jié)閥HV1066和防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065全打開(kāi)，將不需要的、無(wú)用的“廢氣”排到大氣。防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065有兩種條件方式：手調(diào)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間的時(shí)候，壓縮機(jī)在喘振線(xiàn)區(qū)域范圍外的正常區(qū)域運(yùn)行，壓力、溫度、流量等參數(shù)符合下一流程的要求，放空調(diào)節(jié)閥HV1066和防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065通過(guò)手調(diào)方式慢慢關(guān)閉。再通過(guò)手調(diào)方式，在室內(nèi)控制面板將HV1067通過(guò)按鈕控制打開(kāi)閥門(mén)，介質(zhì)開(kāi)始從這一路去下一流程。壓縮機(jī)正常運(yùn)行后，防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065開(kāi)始實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，平時(shí)和放空調(diào)節(jié)閥HV1066都是常閉的，但達(dá)到防喘振點(diǎn)的時(shí)候，防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065自動(dòng)打開(kāi)，此時(shí)不是手調(diào)。防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065通過(guò)監(jiān)測(cè)入口的壓力、溫度（通過(guò)壓力變送器和測(cè)溫元件），出口的壓力、溫度（通過(guò)壓力變送器和測(cè)溫元件）、流量（通過(guò)流量元件，如文丘里），這五種參數(shù)來(lái)控制防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065的調(diào)節(jié)。下游設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力要高于防喘振壓力，放空安全閥的起跳壓力要高于防喘振壓力，放空安全閥如果起跳了，機(jī)組會(huì)造成事故，問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重了。放空安全閥的起跳壓力要高于防喘振壓力，低于下游設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。如果防喘振壓力與下游設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力相等，安全閥的起跳壓力可以等于下游設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。放空調(diào)節(jié)閥HV1066和防喘振調(diào)節(jié)閥FV1065兩側(cè)的四個(gè)手閥常開(kāi)，不關(guān)閉，供檢修時(shí)用。

5 大口徑薄壁管道優(yōu)化設(shè)計(jì)可行性分析

當(dāng)管道口徑大，工作壓力低，管路壁厚比較薄時(shí)，按ASMEB31.3-2004對(duì)于管道的彎曲管段和斜接管段要求以及國(guó)外壓縮機(jī)管道設(shè)計(jì)案例，我們可取消彎頭設(shè)計(jì)，采用鋼管斜拼。這樣可節(jié)省成本。此外，加強(qiáng)筋圈可以增加管道剛度。加強(qiáng)筋圈與鋼管焊接處可采用斷續(xù)角焊，斷續(xù)焊縫長(zhǎng)100mm，焊縫間距為100mm，如圖2所示。

6 從喘振原理角度分析安全閥起跳壓力、流量等參數(shù)的確定

設(shè)壓縮機(jī)管口壓力為P1，喘振點(diǎn)壓力為P2，防喘振點(diǎn)壓力為P3。找到喘振工況下的壓力P2、

流量Q，喘振點(diǎn)為計(jì)算報(bào)告中最小值。在此基礎(chǔ)上加上5%～8%余量范圍后，得到的防喘振工況下的防喘振點(diǎn)壓力P3、流量Q。用戶(hù)在詢(xún)價(jià)的時(shí)候要看正常工況、額定工況、最小工況…，我們一般看額定工況下的額定轉(zhuǎn)速n。之后找到喘振點(diǎn)。喘振點(diǎn)為計(jì)算報(bào)告中最小值，再找到防喘振點(diǎn)。在喘振點(diǎn)的基礎(chǔ)上加上5%～8%的余量。壓縮機(jī)管口操作壓力≤閥門(mén)起跳壓力P≤防喘振點(diǎn)壓力，安全閥的起跳壓力應(yīng)等于或接近防喘振點(diǎn)的壓力。一般空壓機(jī)安全閥排放量按全量的30-40%考慮即可。

7 結(jié)論

我們?cè)谠O(shè)計(jì)壓縮機(jī)工程管道時(shí)除了需要熟悉壓力管道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外，也需要分析并熟悉壓縮機(jī)的相關(guān)原理、工藝知識(shí)。只有這樣才能更好的進(jìn)行壓縮機(jī)管道的專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐忠.《離心式壓縮機(jī)原理》