?

GMRC發(fā)布新版高速壓縮機撬裝設備技術規(guī)格書

隨著越來越多的高轉速可分離型撬裝往復式壓縮機組應用于天然氣輸送及存儲領域，氣體機械研究委員會（GMRC）意識到這類壓縮機設備需要更完善的技術規(guī)格書，其中涵蓋技術規(guī)格、設計方針及應用范圍。

GMRC作為美國南方天然氣協(xié)會（SGA）的附屬單位，成立于1952年。主要為會員單位和行業(yè)提供工藝研究和技術方案，以促進機械操作和流體系統(tǒng)的設計、生產(chǎn)和應用的可靠性和成本效率。同時還提供技術培訓項目，組織會議召開，其中包括每年一次的氣體機械會議及展會。于2011年著手開展項目研究，旨在編制一套完整的規(guī)格書，以解決所有高速壓縮機撬裝的設計、生產(chǎn)和應用問題。由劍橋大學和OH-based ACI服務公司兩家合作單位提供科研支持，同時開展數(shù)據(jù)采集和新標準的研發(fā)工作。經(jīng)過兩年多的努力，科研組發(fā)布了用于高轉速往復式撬裝壓縮機組的最新版GMRC規(guī)格書。2015年夏天，GMRC進行了為期三天的培訓，用于培訓新規(guī)格書中操作規(guī)程和操作方法的應用。

1.背景介紹

與傳統(tǒng)的整體往復式內燃機壓縮機相比，高速可分離往復式壓縮機資金成本低，安裝時間短，結構緊湊，驅動單元主要采用燃氣輪機和電動機。然而，隨著高速大功率往復式壓縮機撬裝設備的應用，分析、設計和裝配高速撬裝系統(tǒng)的技術落后于驅動機以及壓縮機設備本身。問題主要集中在撬裝壓縮機組的系統(tǒng)效率、振動、脈動、輔助部件和分支系統(tǒng)上。另外，對于傳統(tǒng)離心壓縮機和低速往復式壓縮機，制造商要對撬裝系統(tǒng)的設計和性能全權負責。但高速壓縮機撬裝設備并不是由制造商直接提供，而是由撬裝公司購買壓縮機，然后從不同的生產(chǎn)廠商采購其他重要部件。

2.標準制定

目前尚無通用的標準文件全面規(guī)范高速壓縮機撬裝設備的采購、設計和應用全過程的規(guī)范準則。例如，API618脈動和振動標準只適用于低速壓縮機，而高速壓縮機適用標準目前在市場中還很混亂。由于沒有標準可遵循，許多撬裝設備在制造期間沒有進行過脈動和振動的最優(yōu)水平分析。特別是沒有充分研究過設備的潛在運行工況范圍。API 11P標準和ISO 13631標準，主要適用于氣田壓縮機，對其他領域沒有深入介紹。

新規(guī)范規(guī)定了操作規(guī)程，但并非強制性要求。意在為終端用戶和運營商提供更加可靠的操作建議，以供其規(guī)范的選擇、采購和操作高速壓縮機組，提高氣體輸送工程的可靠性；為壓縮機撬裝公司提供了更多全面詳細的指導建議，方便其更好的設計生產(chǎn)高速壓縮機撬裝設備以滿足客戶和設備生產(chǎn)商的要求。新規(guī)范主要適用于大功率（12000制動馬力/16兆瓦以上）高速（1700轉/分鐘）、高靈活性、低比率的天然氣壓縮機和各種天然氣存儲和采氣業(yè)務。

這本200頁的規(guī)格書中詳細規(guī)范了適用范圍、簡介、項目、進度管理、壓縮機組選擇和規(guī)格、壓縮機氣量調節(jié)、驅動器和聯(lián)軸器、滑塊和底基、脈動和振動分析控制、設備可訪問性和可維修性、測控、檢驗和測試、安裝和試運行、使用和維護注意事項。同時還附有用于指導項目進度安排、供應商評標和原始脈動控制系統(tǒng)分級的電子數(shù)據(jù)工具。該手冊其中的一個重要部分是為大型壓縮機特定部件的規(guī)格，采購和設計提供指導。

3.實施方法建議

大型高轉速壓縮機項目需要一套規(guī)范性能、要求和預期效果的設計規(guī)格書。設計規(guī)格書的制定和實施全過程，需要終端用戶派遣技術顧問全程參與包括技術方案設計，項目開展、結果分析審查和項目建議。

壓縮機項目中除了要對關鍵設計問題進行明確要求，還應提供相關的一系列附加性能指標條件，以及性能指標偏離設計標準的可操作范圍，以確保在此范圍內，設備仍可正常運行。這些性能指標在壓縮機的預購需求方案中不做強制要求，但在設計過程是必須考慮的部分。包括壓縮機加卸載控制方法、生產(chǎn)運行過程中的操作靈活性和潛在脈動以及振動控制；脈動控制器、壓縮機加卸載和控制方法、滑軌和基底的設計。

脈動控制分析系統(tǒng)和設備支承結構是壓縮機組平穩(wěn)運行的關鍵因素。設計過程中經(jīng)常需要設計人員通過權衡利弊做出設計決策，終端用戶應該密切參與到設計和分析過程中，這樣做出的設計方案不僅安全可靠，更能達到性能指標的最優(yōu)化。理想狀態(tài)下，脈動和振動方面的咨詢顧問應直接服務于終端用戶或終端用戶代表，以保證實現(xiàn)設計目標，慎重快速地做出可靠決策。

壓縮機組的安裝工程需要相關的站場設施，因此建議盡早地讓EPC（工程、采購和施工）公司參與到項目中。施工公司（EPC）和撬裝公司應提供必要信息以便于設計過程中盡早地開展對接分析工作。

4.改進措施建議

技術規(guī)格書提供了許多額外措施的詳細建議，有助于降低壓縮機撬裝系統(tǒng)的振動風險率，滿足其性能要求，提高機組操作的靈活性。其中幾個重要建議值得強調。

（1）在設備選擇階段，建議進行風險評估，這決定了撬裝振動分析范圍。例如，對操作速度范圍要求大的機器來說，定速機的振動問題較少，風險較低。

（2）慎重選擇和應用壓縮機，對比每轉一圈的功率，減少作用于系統(tǒng)上的驅動力。對于大型機組，設計精良的撬座非常關鍵。應盡量選擇混凝土基座。如若不使用混凝土基座，需仔細評估滑軌設計，確保設備和滑軌的有效裝配和安裝。

（3）性能計算中應包含影響整個壓縮系統(tǒng)性能的系統(tǒng)壓耗，包括容器、脈動衰減組件、管路、冷卻器和通氣管。在關鍵條件下檢查系統(tǒng)性能對避免意外出現(xiàn)流量不足和過度功率要求很重要。

（4）在大型關鍵應用中，工作范圍應包括API 618 設計方法 3（DA3）中的壓縮機歧管強制響應分析。

（5）振動咨詢顧問應解決散熱設計和機械設計，同時考慮管路支架的設定和散熱和振動要求之間的矛盾。

（6）工廠試驗應包括撞擊試驗，管路檢查（包括小口徑管道）和輔助裝置安裝試驗，以避免在一定運行速度產(chǎn)生的諧波上出現(xiàn)的機械共振和重大振動響應。

（7）在調試過程中，建議對主管道、系統(tǒng)容器和小口徑管路，以及旋轉設備進行振動檢查。根據(jù)扭轉分析結果，進行必要的扭轉測試。

孫冰源 編譯自《Pipeline and gas journal》2015年6月