離心式壓縮機無應力配管施工技術

劉智忠，鄒少杰

（1.中國石油天然氣第六建設有限公司，廣西桂林 541004；2.西安石油大學，陜西西安 710300）

0 引言

隨著天然氣長輸管道的快速發展，國內外壓縮機組數量與日俱增且規格各異，為保證機組運行安全，所有離心式壓縮機組進出口管線必須實行無應力連接。以某壓氣站DR 燃驅壓縮機組為例，分析壓縮機無應力配管施工技術及配管應力對壓縮機組運行的影響。

1 國家標準規范要求

（1）自由狀態下允許法蘭同心度偏差≤0.2 mm。

（2）自由狀態下允許法蘭平行度偏差≤0.05 mm。

（3）配對法蘭面在自由狀態下的間隙≤墊片厚度+0.3 mm（6.3 mm）。

（4）壓縮機殼體徑向位移≤0.02 mm。

（5）壓縮機殼體軸向位移≤0.02 mm。

2 施工工藝

壓縮機無應力配管施工即是在與壓縮機本體相連管線組對、焊接及正式支撐安裝過程中，其對精對中后壓縮機組機體產生的影響在國家標準范圍內。采用正確合適的施工方案，配合高標準的要求，才能保證在壓縮機組進出口管線安裝完成后，壓縮機組機體在自由狀態下不受任何外在應力影響。

2.1 管道組對

（1）管道組對與焊接質量是避免壓縮機組產生附加應力的關鍵，因此管道焊口組對必須按照國家標準要求執行，保證組對完成后管道水平、垂直度在標準要求范圍內，才能避免因管道連接導致壓縮機組在自由狀態下產生附加應力。

（2）水平管道安裝如圖1 所示，焊口5 與壓縮機壓縮機入口短節法蘭1 間管段為封閉管段，焊口5 以前管段為自由管段。封閉管段必須在自由管段安裝合格、機組精對中完成、聯軸器安裝完成后才能進行安裝。

（3）配管時應以與壓縮機進口短節法蘭2 配對的法蘭1 為基準進行測量，測量前需將法蘭1 與法蘭2 進行連接并緊固，計算管材長度時，須將坡口打磨和焊接熱收縮量考慮進去。

（4）工藝管道與配對法蘭1 進行點焊前，需對法蘭1 與法蘭2 間隙、同心度以及平行度實行三檢制（自檢、監理檢查、廠家檢查由監理、廠家檢查），避免因單次檢查出現的誤差及設備原因導致實際數據超出標準要求。

圖1 水平管道安裝示意

（5）點焊完成后須對法蘭1 和與其進行組對焊接的直管段的平行度和同心度進行復測，保證焊接作業前法蘭間隙、平行度及同心度在標準要求范圍內。

2.2 管道焊接

（1）封閉管段最后組對焊口選擇原則是既能盡量減少無法參與水壓試驗的管段，又可以直觀顯示配管焊接過程中應力對壓縮機的影響，便于及時調整附加外力直至清除，因此本次作業選擇圖中焊口1 為施工最終連接口。

（2）焊口1 的組對焊接為封閉管段最后一道口，其組對及焊接質量將直接影響連接完成后，壓縮機組在自由狀態下是否受到附加應力影響。

（3）緊固螺栓松掉之前須在圖示位置加設臨時支撐，保證焊接前將法蘭1 與法蘭2 緊固螺栓松掉后，法蘭1 不會因自身重力而下降。

（4）為減小焊接熱應力的影響，本次焊接作業由兩人采用較小電流同時對稱進行焊接，前三層焊道采用分段退焊法。焊后沿“米”字位置8 個點或16 點測量法蘭間隙，進行下一道焊接時先焊法蘭間隙較小位置，依次類推。

（5）焊接過程中須對法蘭1 進行打標檢測，動態關注法蘭1與法蘭2 的間距、同心度以及法蘭1 與管段垂直度，發現變化后采取措施進行消除，保證焊接完成后法蘭1 未發生位移。

3 螺栓緊固

（1）螺栓緊固前，在壓縮機殼體軸向、徑向設置百分表進行監測。

（2）為保證螺栓緊固質量，本次螺栓緊固使用液壓扳手按圖2 所示“米”字形順序緊固，單側螺栓緊固完成后對機體位移進行消除，直至機體位移達到標準要求后，才能進行另一側螺栓緊固。

（3）螺栓緊固力矩按照廠家要求分4 次進行，分別為30%、60%、90%、120%。

（4）螺栓緊固完成后，將進出口彈簧支架、耳軸管支架等正式支架安裝完成，并將所有臨時支架拆除，由專業人員、廠家及監理同時對壓縮機殼體、聯軸器位移量復測。

4 存在的問題及解決方案

（1）由于受壓縮機無法參與水壓試驗的影響，須盡量減少無法參與水壓試驗的管段及焊口，因此在水壓試驗前需將除焊口1 之前管段全部安裝完成，并在焊口1 處增加臨時試壓封頭進行水壓試驗。

（2）由于法蘭1 袖管及直管段管材均存在標準允許范圍內橢圓度，可能出現焊口1 對口過程中出現錯邊量超標的問題，因此在材料入場時進行驗收選擇，對所有法蘭進行全局綜合考慮，選取即在標準范圍內又滿足組對錯邊量的管件進行組對。

（3）焊口5 及焊口3 的組對、焊接質量直接影響到焊口1 的組對，為保證焊口5 及焊口3 的組對質量，作業過程中采用精準的測量及指示儀器，如紅外線水準儀等。

5 結語

通過對壓氣站燃驅壓縮機無應力配管施工過程的討論與分析，介紹壓縮機水平方向無應力配管的施工方法。實踐證明，水平方向壓縮機無應力配管施工方法，能嚴格控制壓縮機水平方向無應力配管施工過程中的管線組對、焊接應力對離心式壓縮機組的影響，包括應力引起機體產生位置移動，聯軸器的同心度降低，運行過程中機組振動幅度超出標注規范要求，以及軸承溫度過高等問題。在某壓氣站壓縮機安裝過程中使用該方法，一次性合格完成壓縮機進出口水平方向無應力配管，機組運行過程中各項綜合性能指標全部合格。

圖2 “米”字形螺栓緊固順序