張守軍

中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司

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論大型壓縮機(jī)工藝安裝限位支架施工要點(diǎn)

張守軍

中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司

隨著下游對(duì)石油天然氣需求量的增加，本文結(jié)合榆林-濟(jì)南天然氣輸氣管道增壓工程和即將開建的川氣東送輸氣管道增壓工程，總結(jié)了石油天然氣壓縮機(jī)（組）施工中的技術(shù)要點(diǎn)，供大家參考。

壓縮機(jī)組；限位支架

榆林-濟(jì)南天然氣輸氣管道工程增壓以后管道輸氣規(guī)模為50×108m3/a，沿線增設(shè)3個(gè)壓氣站，分別是榆林首站、平遙壓氣站及安陽壓氣站，站場(chǎng)設(shè)計(jì)壓力為10MPa，氣源來自華北分公司塔榆管道塔榆末站。榆林-濟(jì)南輸氣管道增壓工程投產(chǎn)后，每年增加輸氣量20億方。增輸工程壓縮機(jī)榆林選用的GE公司，平遙站選用德國西門子公司，安陽站選用沈鼓壓縮機(jī)廠商。壓氣站增壓機(jī)組都是成套購置，包括機(jī)組控制和其他一些輔助系統(tǒng)（啟動(dòng)、防喘、進(jìn)氣、排氣、潤(rùn)滑油、燃料氣、密封氣等），可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停和事故切換。本文根據(jù)壓縮機(jī)運(yùn)行工況要求和進(jìn)出口工藝配管的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，闡述限位支架、彈簧支架在施工中的注意事項(xiàng)和施工要求。

一、壓縮機(jī)進(jìn)出口限位架的設(shè)計(jì)概述

壓縮機(jī)進(jìn)出口法蘭與工藝管道之間連接不允許有應(yīng)力存在，配管工序應(yīng)在壓縮機(jī)撬二次精平后在廠家指導(dǎo)下，從壓縮機(jī)進(jìn)出口向外安裝管道。壓縮機(jī)進(jìn)出管線設(shè)置限位支架是根據(jù)壓縮機(jī)工況條件設(shè)置的，進(jìn)出口的限位支架設(shè)置目的為保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)進(jìn)口管線因熱脹所產(chǎn)生的位移方向?yàn)檫h(yuǎn)離壓縮機(jī)方向，從而避免若位移方向?yàn)槌驂嚎s機(jī)方向時(shí)造成其位移超出壓縮機(jī)設(shè)計(jì)允許值從而致使壓縮機(jī)管口損壞的可能。

根據(jù)平遙壓氣站設(shè)計(jì)提供的壓縮進(jìn)出口管系工藝接口文件和西門子廠商提供的壓縮機(jī)進(jìn)出口位移的設(shè)備資料結(jié)合離心式壓縮機(jī)管嘴荷載校核的允許荷載，對(duì)平遙壓氣站三組壓縮機(jī)（兩用一備）建立模型進(jìn)行應(yīng)力分析。

壓縮機(jī)進(jìn)口管線加限位架（方向?yàn)?Y，X），節(jié)點(diǎn)號(hào)分別為970、1460、2110；壓縮機(jī)出口管線加限位架（方向?yàn)?Y，X），節(jié)點(diǎn)號(hào)分別為1860、2990、4740；如圖1。

圖1 壓縮機(jī)進(jìn)、出口管線限位架位置圖

圖2 限位架詳圖

二、彈簧支架設(shè)計(jì)概述

為了保證安裝和拆卸時(shí)管道對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)出管口的作用力盡量接近于零，且應(yīng)保證安裝時(shí)管口與設(shè)備管口對(duì)中。通過壓縮機(jī)進(jìn)出口的縱向應(yīng)力計(jì)算選用彈簧型號(hào)TD30F11，計(jì)算得出的理論安裝荷載6101N，對(duì)應(yīng)的安裝標(biāo)尺為24mm。

同時(shí)工藝管線與壓縮機(jī)進(jìn)出管口施工對(duì)接時(shí)法蘭之間的間距、平行度和同軸度應(yīng)滿足GB50235等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 彈簧支架位置圖

圖4 壓縮機(jī)進(jìn)口彈簧支架

（一）限位架安裝要點(diǎn)

由于壓縮機(jī)工藝配管要求無應(yīng)力安裝。該限位支架的安裝應(yīng)在壓縮機(jī)管口平行度調(diào)節(jié)完成后再進(jìn)行限位調(diào)節(jié)，即調(diào)節(jié)此限位支架的限位螺栓，使壓縮機(jī)遠(yuǎn)端的限位螺栓與限位支墩接觸。

基礎(chǔ)控制點(diǎn)（1）基礎(chǔ)上明顯地標(biāo)出標(biāo)高基準(zhǔn)線及基礎(chǔ)的縱、橫中心線。支架基礎(chǔ)的位置、幾何尺寸和質(zhì)量要求，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，并應(yīng)有驗(yàn)收資料和記錄。基礎(chǔ)外觀檢查，不得有裂紋、蜂窩、空洞、露筋等缺陷。（2）支架基礎(chǔ)表面的油污、碎石、泥土、積水等均應(yīng)清除干凈；需要預(yù)壓的基礎(chǔ)，應(yīng)預(yù)壓合格并應(yīng)有預(yù)壓沉降記錄。是否需要預(yù)壓和如何預(yù)壓的方法要求等，均由設(shè)計(jì)單位確定。

預(yù)制組裝控制點(diǎn)：

（1）剪切溫度：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)環(huán)境溫度低于-20℃，低合金鋼當(dāng)環(huán)境溫度低于-15℃時(shí)，不得進(jìn)行剪切工作；（2）用于機(jī)械剪切的零件，剪切線與號(hào)料線的允許偏差不得大于2.0mm。斷口的截面處不得有裂紋和產(chǎn)生大于1.0mm的缺楞；（3）切割截面與鋼材表面垂直度不應(yīng)大于鋼材厚度的10%，且不得大于2.0mm；（4）對(duì)于厚度較大、直接承受動(dòng)荷載作用的重要結(jié)構(gòu)，剪切或氣割后應(yīng)將零件邊緣2～3mm范圍內(nèi)的硬化和淬硬組織刨削掉；（5）坡口加工，除設(shè)計(jì)有特殊要求外，均應(yīng)按照《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB985-2008），和《埋弧焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB986-2008）的規(guī)定加工；（6）檢查焊件坡口、鈍邊及組對(duì)尺寸、鋼構(gòu)件組對(duì)間隙、外形尺寸是否符合規(guī)范圖紙要求，以及焊接收縮量的預(yù)留；（7）邊緣加工：零件的寬度、長(zhǎng)度±1.0；加工邊緣直線度L/3000且不大于2.0；（8）鋼構(gòu)件的外觀、尺寸及各項(xiàng)允許偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2012）的規(guī)定。

焊接連接控制點(diǎn)：

（1）支架的焊接質(zhì)量，應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2012）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2012）以及設(shè)計(jì)的要求；（2）焊縫外觀質(zhì)量檢查，對(duì)于三級(jí)焊縫，直徑≤1.0mm的氣孔，在1000mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)不得超過5個(gè)。咬邊深度不得超過0.5mm，累計(jì)總長(zhǎng)度不得超過焊縫長(zhǎng)度的20%。對(duì)于一、二級(jí)焊縫，表面不允許出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤等缺陷，二級(jí)焊縫咬邊深度不得超過0.5mm，累計(jì)總長(zhǎng)度不得超過焊縫長(zhǎng)度的10%；一級(jí)焊縫不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。檢查數(shù)量：同類焊縫抽查10%，且不應(yīng)少于3條；同類構(gòu)件抽查10%，且不少于3件；每一類型焊縫按條數(shù)抽查5%，且不少于1條；每條檢查1處，總抽查數(shù)不少于10處。（3）焊縫的無損檢驗(yàn)，應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2012）中的要求；（4）焊縫的尺寸檢查，應(yīng)符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2012）中的相關(guān)規(guī)定。同類構(gòu)件抽查10%，且不少于3件；每一類型焊縫按條數(shù)抽查5%，且不少于1條；每條檢查1處，總抽查數(shù)不少于10處；（5）查驗(yàn)焊縫無損檢測(cè)報(bào)告。

注意事項(xiàng)：該支架不應(yīng)用于調(diào)節(jié)壓縮機(jī)管口平行度，即不應(yīng)在安裝時(shí)即承受水平荷載，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)限位支墩承受荷載過大，存在喪失限位功能的隱患。

（二）彈簧支架安裝要點(diǎn)

安裝時(shí)應(yīng)旋緊螺母至安裝載荷狀態(tài)，此時(shí)指示板與上下限位塊都不接觸，可以比較容易的將限位塊取出。載重板頂部與管道支撐接觸。管道水壓試驗(yàn)后，取下上下限位塊，并妥善保管限位塊，以備以后維修、調(diào)整時(shí)使用，不能使用機(jī)械方法強(qiáng)行取出。

管道和容器、設(shè)備連接時(shí)采用無應(yīng)力安裝，保證拆卸方便，不變形。管道系統(tǒng)與設(shè)備最終封閉連接時(shí)（擰緊螺栓），應(yīng)在設(shè)備聯(lián)軸節(jié)上架設(shè)百分表監(jiān)視設(shè)備的位移，其與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的位移值應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

與設(shè)備連接的管道，宜從設(shè)備側(cè)開始安裝，并先安裝管支架。管道和閥門等的重量和附加力矩不得作用在設(shè)備上，管道的水平度和垂直度偏差應(yīng)不小于1mm/m。

配對(duì)法蘭在自由狀態(tài)下，應(yīng)與機(jī)器法蘭平行且同心，主要技術(shù)參數(shù)見下表。

法蘭連接允許偏差單位：mm

轉(zhuǎn)速r/min 法蘭面平行度 徑向位移＜3000 ≤法蘭直徑1/1000 全部螺栓順利穿入3000～6000 ≤0.15 ≤0.50 ＞6000 ≤0.10 ≤0.20

配對(duì)法蘭面在自由狀態(tài)下的間距，以能順利插入墊片的最小距離為宜。

注意事項(xiàng)：彈簧支座的支撐力整定的是管線自重的靜載荷，安裝時(shí)應(yīng)該旋緊至安裝載荷位置，即可以比較容易將固定銷拔出來為宜，待壓縮機(jī)組啟動(dòng)前再拔掉固定銷。如果在連接螺栓把緊完成后，使用較大的外力將彈簧支座固定銷拔出，將會(huì)有6101N（彈簧支座的安裝載荷）的力作用在整條管線及壓縮機(jī)上，那么，就應(yīng)該不是無應(yīng)力安裝狀態(tài)了。

三、結(jié)束語

天然氣增壓站選用的壓縮機(jī)型號(hào)和生產(chǎn)廠家不同，工藝設(shè)計(jì)的安裝要求也不同，現(xiàn)場(chǎng)施工中，多與生產(chǎn)廠商技術(shù)人員交流，避免強(qiáng)力安裝，致使應(yīng)力過大對(duì)運(yùn)行的壓縮機(jī)造成損壞，甚至爆裂。施工前制定好每道工序質(zhì)量控制點(diǎn)，尤其是關(guān)鍵部位的技術(shù)要領(lǐng)，這樣才能保證壓縮機(jī)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。平遙壓氣站的三臺(tái)德國西門子廠家生產(chǎn)的離心式壓縮機(jī)通過采取了一系列的控制措施，單機(jī)和聯(lián)動(dòng)調(diào)試一次成功。

張守軍，2007年9月28日，畢業(yè)于石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)。