螺桿式壓縮機(jī)進(jìn)出口配管無應(yīng)力施工研究

簡海峰 廣州維港環(huán)保科技有限公司

螺桿壓縮機(jī)最早于1878 年由德國人H.Krigar 提出，經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的論證與研發(fā)終于在二十世紀(jì)五六十年代分別有了第一臺(tái)無油、有油螺桿壓縮機(jī)問世。

螺桿壓縮機(jī)工作分為氣體的吸收整合、氣體的運(yùn)輸管理、氣體的釋放管理，在具體實(shí)施操作的時(shí)候要注重協(xié)調(diào)好各個(gè)系統(tǒng)的連接問題，在各個(gè)轉(zhuǎn)子連接的時(shí)候采取必要的措施來縮小轉(zhuǎn)子之間的空間距離，在有限的空間內(nèi)來確保氣體的順利排放。作為容積式壓縮機(jī)之一的螺桿壓縮機(jī)是較典型的動(dòng)設(shè)備，其運(yùn)行過程中會(huì)因?yàn)槁輻U運(yùn)轉(zhuǎn)、空氣增壓升溫及排氣等內(nèi)部因素及配管應(yīng)力、空氣流速過高等外部因素產(chǎn)生振動(dòng)，而設(shè)備振動(dòng)又會(huì)反作用于管道，增大管路的應(yīng)力。為了設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行，除了增設(shè)減震墊等規(guī)范合理的設(shè)備安裝外，其外部配管的合理性也至關(guān)重要。

一、螺桿壓縮機(jī)配管應(yīng)力過大的危害及無應(yīng)力配管的基本要求

螺桿壓縮機(jī)外接鋼管如果應(yīng)力過大，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)隨著設(shè)備的震動(dòng)可能導(dǎo)致如下三個(gè)不利后果：①鋼管承內(nèi)壓能力降低，突破設(shè)計(jì)壓力甚至工作壓力臨界點(diǎn)，則配管失敗，管路不可用；②焊縫處應(yīng)力過大產(chǎn)生脆裂，壓縮空氣泄露甚至局部爆破，會(huì)產(chǎn)生安全事故；③管道應(yīng)力反作用與設(shè)備，使設(shè)備局部變形或增大軸承摩擦，縮短設(shè)備使用壽命。

因此，螺桿壓縮機(jī)必須進(jìn)行無應(yīng)力配管，綜合石化、精細(xì)化工、環(huán)保等行業(yè)內(nèi)螺桿壓縮機(jī)配管經(jīng)驗(yàn)，歸納要點(diǎn)如下：

第一，螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部的水、油、氣路管道安裝需要符合專業(yè)的金屬管道施工標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范。另外內(nèi)部油路管線還需滿足：①管線焊接接頭要選擇使用氬弧焊的方式來進(jìn)行打底處理。②回油管線需要坡向油箱，坡度傾斜度設(shè)置不低于4%。③管道實(shí)施酸化和鈍化處理，在處理合格之后使用壓縮空氣吹干，封閉管口。水路氣路管道焊后也需試壓、沖洗及吹掃。

第二，管道的布置要能保證螺桿壓縮機(jī)機(jī)組震動(dòng)位移量能夠?qū)崿F(xiàn)在管道內(nèi)的自由收縮變化。管道安裝順序自壓縮機(jī)往靜設(shè)備，先設(shè)支撐后架管確保管閥重量及附加力矩不作用于設(shè)備；管閥及支架設(shè)置完畢應(yīng)卸下法蘭的連接螺栓確認(rèn)自由狀態(tài)下兩片法蘭對(duì)齊，偏差量符合規(guī)定值，之后再上螺栓螺母。

第三，螺桿壓縮機(jī)與外部管道連接完畢后，需要相關(guān)人員對(duì)設(shè)備機(jī)殼和聯(lián)軸器的震動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，其數(shù)值應(yīng)滿足API670 要求。

在開展空壓機(jī)系統(tǒng)空氣管路配管操作的時(shí)候要著重注意以下幾個(gè)問題：第一，主要線路的配管操作，各個(gè)管路之間要保持一度到兩度的傾斜度。保持這樣傾斜度的目的是方便管路中的冷凝水順利排出。在具體實(shí)施操作的時(shí)候，配管管路壓力如果需要降低，其最低的降低程度不能夠大于最開始設(shè)定壓力的5%比例。另外，在開展配管操作的時(shí)候要盡可能的選擇較大的管徑。第二，支線管路在設(shè)計(jì)的時(shí)候要能夠保障其在頂端順利接出，目的是在這個(gè)工過程中避免凝結(jié)的水進(jìn)入到工作機(jī)器中，并在壓縮機(jī)的空氣出口位置上設(shè)置單向閥門。第三，需要在主要管路的末端額外設(shè)置球閥，目的是促進(jìn)冷凝水的排放。第四，主管路不能夠隨意縮小，如果有必要需要在縮小或者放大管路之后使用漸縮管。第五，在壓縮處理之后還需要根據(jù)實(shí)際情況選擇在儲(chǔ)氣罐的上面設(shè)置一些凈化裝置，凈化裝置本身要能夠?qū)崿F(xiàn)氣體和水分的分離處理，分離之后的氣體能夠更好的完成一系列的過濾操作。第六，如果空氣量很大且時(shí)間較短，瞬時(shí)使用的氣量較大，需要額外安裝一個(gè)儲(chǔ)氣罐來作為緩沖的力量，通過這樣的方式能夠減少壓縮機(jī)組頻繁添加荷載的次數(shù)，由此來減少控制元件的次數(shù)，促進(jìn)壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

二、工程概述

本文所研究的危廢焚燒項(xiàng)目采取SA160雙螺桿水冷式微油壓縮機(jī)，壓縮機(jī)為整體撬裝模塊，含進(jìn)氣排氣風(fēng)道、水冷器、油冷器、電機(jī)、油氣分離器等，額定的功率為160KW，額定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為每分鐘1490rpm，出氣口和壓縮機(jī)本體連接線有水平和豎直兩種朝向。

三、螺桿壓縮機(jī)的施工工藝分析

（一）垂直方向管線無應(yīng)力安裝

1.接管順序的確認(rèn)

螺桿壓縮機(jī)垂直立管道安裝如圖1 所示，根據(jù)圖一發(fā)現(xiàn)，立管法蘭到三號(hào)焊接口之間的管段屬于封閉管段1，二三號(hào)焊接口都是同心異徑管，和上部分的直管段預(yù)制完成。三號(hào)焊接口和六號(hào)焊接口之間有2 號(hào)封閉管段，垂直90 度的彎頭和垂直45 度的彎頭會(huì)連接在一起，在連接之后還會(huì)和其他水平管段連接在一起，四號(hào)和五號(hào)焊口預(yù)制完成之后，六號(hào)焊口會(huì)和其他水平管段的管線連接在一起。三號(hào)和六號(hào)焊口為連頭固定口，在具體實(shí)施操作的時(shí)候會(huì)優(yōu)先安裝封閉管段1，之后安裝封閉管段2，先焊接管口3，再焊接管口6。

圖1 垂直管道單線示意圖

2.封閉管段1 的管道安裝

按照常規(guī)方式進(jìn)行安裝，具體順序?yàn)橄戎Ъ堋⒌跹b、組對(duì)，尋找正上下法蘭的螺栓孔中心，在尋找到螺栓孔中心之后，先對(duì)稱安裝一對(duì)直徑小于法蘭螺栓孔的0.05mm 到0.1mm 的銷釘，完成定位，而后在之后間隔插入六個(gè)連接螺栓，將管道法蘭臨時(shí)連接在螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)出口法蘭上。

將立管段放置在支撐墊鐵上，通過調(diào)整墊鐵來控制兩個(gè)法蘭之間的間隔距離，將法蘭之間的間隔距離控制在3mm 左右，這個(gè)期間螺栓孔內(nèi)部的螺栓要能夠自由松動(dòng)，在找到適合點(diǎn)之后調(diào)整墊鐵，將立管段固定在支撐架上。

3.封閉管段2 的管道安裝和3 號(hào)焊口的焊接

第一，封閉管段2 的安裝要充分參照封閉管段1 的基準(zhǔn)，優(yōu)先進(jìn)行組隊(duì)，調(diào)整好組對(duì)之后使六號(hào)管線口組對(duì)間隔縫隙保持在3mm。第二，考慮到三號(hào)焊接口施工形變對(duì)六號(hào)焊接口組對(duì)的影響，在組對(duì)六號(hào)焊接口的時(shí)候需要沿著垂直向下的方向預(yù)留2mm的錯(cuò)邊量，水平方向?qū)R。

4.封閉管段6 的組對(duì)焊接施工

在壓縮機(jī)的機(jī)座位置上放置四個(gè)測(cè)量軸向位移和橫向位移百分表，兩個(gè)用來監(jiān)測(cè)聯(lián)軸器同心度變化的百分表。定位點(diǎn)焊六號(hào)焊口，立管段使用彈簧支架來支撐重量。在對(duì)六號(hào)焊口實(shí)施焊接操作的時(shí)候可以安排兩名施工人員同時(shí)進(jìn)行焊接，交叉對(duì)稱進(jìn)行，焊接速度要始終保持在一致的狀態(tài)，在焊接的過中需要隨時(shí)檢測(cè)壓縮機(jī)本體的法蘭和立管端口法蘭的平行度和橫縱中心對(duì)稱度。

（二）水平方向管線的無應(yīng)力安裝

1.管道組對(duì)

第一，壓縮機(jī)進(jìn)出口管道配管安裝質(zhì)量和壓縮機(jī)安裝精準(zhǔn)度存在密切的關(guān)聯(lián)，在管道組對(duì)焊接施工完成之后要保證任何外力都不能夠作用在壓縮機(jī)上，由此來保證壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。第二，螺桿壓縮機(jī)水平管道安裝如圖2 所示，根據(jù)圖2 發(fā)現(xiàn)，四號(hào)焊口到管道的法蘭被稱作是封閉管段，四號(hào)焊接口到其他設(shè)備管道為自由管段，封閉管段需要在機(jī)組找正、找平之后進(jìn)行安裝。

圖2 水平管道安裝圖

2.管道焊接

第一，封閉管段的最后組對(duì)焊接接口進(jìn)行選擇，選擇的參照標(biāo)準(zhǔn)焊接應(yīng)力會(huì)對(duì)機(jī)組表現(xiàn)出較強(qiáng)、較靈敏的響應(yīng)，從而能夠更為直接、方便的調(diào)整附加外力。第二，管道焊接組對(duì)是保證管道對(duì)壓縮機(jī)不產(chǎn)生應(yīng)力的關(guān)鍵。第三，管道工藝和機(jī)組焊接的時(shí)候需要采取積極的措施檢查確認(rèn)各個(gè)管道的應(yīng)力情況。第四，配管的時(shí)候要以壓縮機(jī)作為本體法蘭標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測(cè)量，在計(jì)算長度的時(shí)候需要充分考慮配管打磨和焊接收縮的剩余量。第五，壓縮機(jī)進(jìn)出管道和法蘭要進(jìn)行八等分焊接連接。第六，在點(diǎn)焊位置固定之后撤離臨時(shí)性支撐，再次測(cè)試壓縮機(jī)本體法蘭和配對(duì)法蘭的同心度、平行情況。

3.軟連接設(shè)置

研究項(xiàng)目中有一臺(tái)壓縮機(jī)水平出氣口與緩沖儲(chǔ)氣罐距離較近，且壓縮機(jī)出氣口與儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣口同標(biāo)高，硬連后柔性不足，激振頻率與固有頻率非常靠近，設(shè)備與管道振動(dòng)較大，后經(jīng)改造在壓縮機(jī)出口法蘭處加裝一截200mm 長金屬軟管，在水平管的平臺(tái)支托與管道之間增設(shè)了3mm 厚的橡膠墊板，徹底解決了管道共振問題。

四、結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)螺桿壓縮機(jī)無應(yīng)力配管工程施工分析討論，提出了水平方向、垂直方向兩種焊接無應(yīng)力施工方式及增設(shè)軟連接消減應(yīng)力方式，幾種方案均在項(xiàng)目中得到實(shí)際應(yīng)用并取得良好效果，有效提升了螺桿壓縮機(jī)的安裝質(zhì)量，改善了設(shè)備運(yùn)行工況，值得廣泛推廣。