汽輪機驅動的離心式壓縮機安裝質量控制研究

摘 要：離心式壓縮機由于機構簡單緊湊、氣體輸送功能較大、效率高等優勢被廣泛使用，可以滿足各種機械設備傳動的控制需要。通過分析、闡述離心式壓縮機的工作原理、特征，介紹設備的結構與工作原理，論述設備的安裝控制質量，闡述設備的安裝質量控制措施。

關鍵詞：汽輪機；驅動；離心式；工藝；安裝；質量；強化

0 引言

汽輪機作為原動機驅動壓縮機的組合，可滿足各種復雜工況。隨著各種大型化工廠和煉油廠對壓縮機的需求量不斷增加，離心式壓縮機在生產中，可壓縮、輸送各種氣體，因此在工業生產中占有十分重要的地位。大部分離心式壓縮機通常采用工業汽輪機作為驅動，汽輪機的轉速則根據生產的需要產生變化，這給機組的調節帶來更高要求。為保證機組運行安全，離心式壓縮機的安裝質量控制十分重要。

1 汽輪機驅動的離心式壓縮機原理分析

離心式壓縮機工作原理與輸送液體的離心泵相似，驅動設備在動力作用下，帶動壓縮機轉子旋轉，旋轉中氣體受到葉輪的作用而一起旋轉，在離心力的作用下被甩到葉輪外的擴壓器當中。葉輪內的空氣減少，形成稀薄地帶，入口的氣體會進入稀薄地帶，填補原本流失的氣體。設備運轉過程中，葉輪旋轉氣體被甩出，入口氣體不斷進入葉輪，如此循環往復，流向葉輪的氣體不僅壓力增加，運轉速度也會提高。這部分氣體在后接入元件擴壓器當中轉變成為壓力，進入彎道之內，被導入下級。在導流器的作用下，彎道中的氣體也被均勻導入葉輪中繼續壓縮。

在實際運行中，離心式壓縮機單機輸出量大且持續，運轉平穩，機組外形尺寸比較小、占地面積少，而且投入很少，設備運轉周期長，因此在工業生產中受到歡迎。離心式壓縮機轉動部件被統稱為轉子，不能轉動的部件則被稱為定子。壓縮機是由葉輪和相關配件形成的固定元件，氣體在壓縮過程中會被壓縮機分為多段，每一個機殼之內包含的機器本體也被叫做“缸”，氣體流過會提升一部分壓力，但是要想壓縮到較高壓力，則需要若干級來完成，而更多級的完成需要更多“缸”的支持。

氣體在經過壓縮后，溫度會升高，如果氣體被壓縮到一定壓力之后，就會從缸內引出，進入到冷卻器之內。此時氣體被降溫，后再進入下級。所以一個設備的壓縮機可以分為幾段、幾級。多級離心式壓縮機內每一級葉輪兩側氣體的作用力大小不同。定子包含機殼與殼內的固定元件，有水平、垂直兩種形式。流通部分的部件有進氣室、葉輪、擴壓器、回流器、蝸殼等。

2 汽輪機驅動的離心式壓縮機安裝工藝

2.1 壓縮機基礎放線、土建作業

根據土建軸線標記以及圖紙要求，畫出壓縮機機體的中心線，依次找出電機中心線、進出口管中心線，找到潤滑油系統以及密封水系統的中心線，根據基礎上的紅三角標的標志來設定、確定標高。確定標高應使用水準儀來確定，接下來再次鏟削20～30 mm的基礎面，在露出硬質混凝土層的時候，進行墊鐵作業。

墊鐵安裝之前，基礎需驗收完畢。墊鐵安裝按照圖紙要求，鑿出20 mm的方坑，用混凝土將墊塊調整、固定，后期機組的找平只需要在墊塊上調整即可。這種方式可以保證墊鐵與設備底面的接觸面積達到100%，更方便找平處理。清理基礎面的油污時，要清除地腳螺栓孔內的雜物、積水等，讓其清除干凈。壓縮機的就位、初平也很關鍵，需要使用液壓汽車吊運主機，對照基礎中心線，讓主機位于中心部分，主機放下之后調整墊鐵，完成初平。地腳螺栓的灌漿中，注意將地腳螺栓預留孔保持在24 h充水狀態，孔壁潤濕。使用無收縮性水泥來配置砂漿的，強調砂子與水都不應包含雜質，檢查是否含有塵土、臟污物質、有機鹽等，攪拌時不能用手。徹底去除孔底內的積水，檢查無臟污物質后，將砂漿倒進孔內，一邊倒入一邊攪拌，保證地腳螺栓的垂直，在距離平面20～30 mm的位置停止倒入。砂漿需要固化72 h，在這一段時間內，不能進行砂漿的拍制與安裝。

2.2 安裝準備環節

建設單位負責組織開箱驗收，驗收合格之后各個技術人員簽字確認，確認后交給施工單位保存、管理。檢驗其中的精密文件時，必須要嚴格遵循各個文件的規章制度，所有設備零部件妥善保管在庫房內。交接驗收工作必須保證質量，以為后期的安裝做準備。驗收基礎交接證書、土建施工合格證明、中心線、標高、外形測量質量。若在設計中還存在其他的要求，則施工單位需要提供具體的位置、沉降記錄。

2.3 墊鐵與地腳螺栓的安裝

若技術文件中沒有特殊要求的時候，按照的常規規范布置墊鐵，墊鐵組需放置在機座底部、立筋、垂直方向中心線上，位置盡量集中，且靠近地腳螺栓。布置的時候，一般地腳螺栓的兩側可以放置墊鐵組，兩組墊鐵之間的距離，需要綜合考慮機器質量、底座結構、負荷等。若墊鐵不帶錨板，地腳螺栓就距離不超過0.3 m，可以在一側設置墊鐵組。

機器安裝墊鐵組之前，要檢查安裝質量，選擇0.25 kg的手錘來敲擊墊鐵，若沒有松動的情況，則使用0.05 mm的塞尺檢查墊鐵層間是否密實。同一個斷面將塞尺從墊鐵兩側塞進去，檢驗合格后，用點焊的方式固定墊鐵[1]。

2.4 聯軸器的找正

壓縮機是以箱殼安裝、帶無葉輪軸運轉的，除了工藝氣接觸面之外，所有的部件都涂抹防銹劑。進行聯軸節找正之前，去掉防銹油重新組裝處理。徹底去除在軸承上、軸承座內的防銹油，清洗潤滑油供油孔和排放孔內油，檢查軸承表面是否存在裂痕。

用壓縮氣體吹去軸承上的異物，根據標記將葉輪側下端朝著向心軸承安裝。下端向心式、推力軸承之間的間隙為0.2～0.5 m。按照設備旋轉的方向將機油注入軸承之內，進行安裝、確認標記，轉動軸承的時候應該無異常聲音。機械密封端面狀況十分重要，若密封性不合理，固體顆粒就會泄露，所以在安裝墊片的時候應該徹底清除灰塵、刮屑等。若粘有異物，則用軟布、紙巾來擦拭干凈，也可以使用酒精類溶劑來清洗。

檢查軸的外表是否有破損情況，檢查葉輪上是否有裂紋，確保各個鍵的裝配標記合理。將其裝入軸上臺，檢查葉輪的安裝質量，用蒸汽加熱到120～150℃，葉輪與軸之間的溫差應在100℃以上。檢查葉輪，在短時間之內將葉輪固定在軸上面，緊固好葉輪螺母，使用壓縮空氣均勻逐步冷卻葉輪，等待溫度正常之后，擰緊葉輪，然后安裝好定位螺釘。

安裝好軸與葉輪后，檢查機械的密封性，安裝吸氣殼，用螺栓將掛鉤連接在進氣殼體之上，把導向螺栓、雙頭螺栓固定在壓縮機殼體上，在上面安裝“O”形圈，不能在上面涂抹凡士林。

進氣殼體安裝在壓縮機殼體上面之后，將固定的4個雙頭螺栓擰緊，讓它們處于完全接觸的狀態，然后拆除導向螺栓，檢查外部情況，去除雜物，擰緊進氣殼體的所有螺栓。

2.5 找同軸度與二次灌漿

技術人員需要檢查聯軸器外觀，檢查是否存在毛刺和裂紋情況。可以用千分表檢查，當直徑為100 mm時，千分表跳動需保持在0.01 mm內。在工作結束后進行二次灌漿，技術人員需要在24 h之內完成灌漿施工作業。灌漿作業屬于隱蔽工程，二次灌漿之前進行檢查，去除表面油污，檢查濕度、溫度。濕度必須超過12 h，溫度超過5℃。若溫度不能達到要求，砂漿應使用60℃上的溫水來攪拌。

在攪拌時根據需要添加早強劑，清除表面的積水，之后再進行二次灌漿，其厚度范圍控制在40～700 mm內。技術人員相互配合進行作業，確保灌漿一次性完成。根據需要選擇灌漿材料，通常選擇無收縮、微膨脹混凝土作為灌漿材料，材料強度應高于基礎混凝土。技術人員在使用之前要進行配比處理，確保具體的施工質量[2]。

2.6 布置管道

根據壓縮機布置的位置來確定管道位置，若壓縮機位置在內部，入口總管道通常設置在外側。這樣可以節省土建的成本，也利于后期的安裝與維修工作。壓縮機入口位置不應彎曲，出口管道也不應彎曲，原則上各個分段入口均選擇氣液分離的措施。為避免異物和雜物進入到壓縮機之內，應該在靠近管道的位置上設置可拆卸短管，方便加裝粗濾器。出口管也不應彎頭，出口位置和分離罐的管道應布置成“無袋形”，方便設置支架。出入口切斷閥要布置在操作面上，布置不便可增加閥門伸長桿。在出口管和工藝對接位置設置止回閥，閥門的安裝不能影響壓縮機的維修操作。

2.7 蒸汽管道的布設

使用汽輪機驅動離心式壓縮機時，空分裝置通常采用高壓蒸汽。高壓蒸汽管道溫度比較高，所以在布置的時候需要注意，盡量選擇管道自然補償、彈簧支架與吊架結合的方式，減少蒸汽管道的位移情況，滿足汽輪機進氣口的安全使用。

3 汽輪機驅動的離心式壓縮機安裝質量控制要點

3.1 設計與制造階段的質控

汽輪機驅動離心式壓縮機設計與制造環節的質量，是影響離心式壓縮機安裝質量的最主要因素，因此在設計與制造過程中，需要嚴格按照相關的標準、要求展開，并需要進行嚴格的測試。

在設計環節，考慮到壓縮機的安裝位置、安裝姿勢的調整，并且做好對應的設計與調整，以最大限度減少因為設計、制造環節出現問題所導致的安裝質量不合格[3]。

3.2 嚴格控制安裝的位置與姿態

離心式壓縮機安裝位置、姿態不良就會造成離心式壓縮機運行不穩定，導致生產效率降低。因此在安裝的時候需要選擇合適的位置、恰當的姿勢，并且隨著安裝來不斷調整。

具體的位置控制需要注意兩個方面，一方面離心式壓縮機需要安裝在通風、干燥的地方，并避免潮濕、塵土飛揚導致后期設備出現問題，同時也要注意選擇安裝場所是否振動明顯。另一方面，離心式壓縮機在安裝的時候，要確保旋轉軸線和地面的位置是垂直狀態，且要根據設計要求來進行矯正、上下調整。同時將離心式壓縮機安裝位置提前確定好，不能安裝在偏斜、傾斜或者是不能調整的位置。

3.3 安裝控制

安裝不合理也會導致離心式壓縮機的運行不夠穩定、噪聲明顯的問題。設備安裝需要注意2個方面：①安裝平穩。需要采取基礎、座架固定方式，確保壓縮機可穩定受力，避免引發振動的情況。②管道連接需要關注細節部分，連接管道應使用防振管道或者是吊架來作為支持，盡量減少使用彎曲、變徑與死角的構件來作業，保證安裝流體可以通暢和穩定，盡可能減少流體運行的阻力，減少壓降可能引發的負面影響。

4 汽輪機驅動的離心式壓縮機安裝質量控制強化措施

4.1 聯軸器安裝

安裝聯軸器的時候，技術人員需要關注安裝質量，避免出現安裝誤差，或者是操作中出現失誤的情況。誤差與失誤都會導致軸瓦溫度過高，引發嚴重的發熱現象，甚至會使機組運行過程中出較大噪聲、異常振動的現象。要注意聯軸器對中情況，只有精準達標，才可以實現標準化安裝，保證離心壓縮機的安全、穩定運行，讓設備自身也處于比較安全的溫濕度環境。后期要進行軸對中的調整。

4.2 加強對壓縮機喘振的控制

熱氣循環主要是用來控制相關設備中的內部溫度，溫度超過標準數值，就會降低壓縮機內部的氣體，最終從氣體的出口部位流向入口，導致喘振的頻率降低。

冷氣循環系統與熱氣循環系統相反，冷氣是通過機器內部入口朝著出口的方向流動，導致壓縮機的溫度可以達到危險的預定數值，此時可減少、降低喘振的發生概率。

熱氣與冷氣的旁通循環，主要是保持氣體的正常循環，讓冷氣與熱氣逐漸形成雙流來控制系統氣體循環的問題。

4.3 控制潤滑油溫度與液壓泵開口

通常會將溫度控制閥設置在離心壓縮機設備中，以控制潤滑油的溫度。在實際運行當中，如果設備檢測到內部潤滑油溫度超過標準界限，那么溫度控制閥就會對壓縮機內部的溫度進行調節。潤滑油溫度過高，壓縮機內部的冷油器里面冷卻水也可以作為調節的重要設備，調節溫濕度，讓其達到標準范圍。液壓泵出口位置壓力大小一般是通過壓力閥來調節的，在實際運行中可以檢測其壓力是否正常。

4.4 嚴格控制安裝工藝

離心式壓縮機在安裝中，需要重點關注安裝工藝、安裝質量，保證離心式壓縮機的安裝技術達到標準范圍。運行的安全與穩定是保證工業生產穩定的基礎，除了機組性能、管道配合之外，安裝工藝質量也十分重要，尤其是找平、找正、聯軸器對中等工序，需要嚴格按照各項標準來進行。

5 結束語

離心式壓縮機的安裝工藝比較復雜，安裝重點在于安裝工藝和質量控制。離心式壓縮機設備作為十分重要的動力設備，可以為各個行業生產作業提供所需要的氣體，安裝質量控制十分重要，因此在安裝中必須嚴格遵循相關工藝，確保安裝符合規范，讓設備可以長期穩定運行。

參考文獻

[1] 馬馳.大型離心壓縮機的安裝工藝及質量控制措施[J].現代制造技術與裝備，2021，57（3）：161-162.

[2] 王憲磊，劉欣源，張強，等.葉片前緣前掠對離心壓氣機性能的影響[J].車用發動機，2023（4）：21-28.

[3] 劉佰達.高速磁懸浮離心式壓縮機及其控制方法[J].壓縮機技術，2023（4）：48-53.

收稿日期：2023-09-28

作者簡介：周濤（1982—），男，滿族，新疆烏魯木齊人，本科，工程師，研究方向：機械工程。