尚延江

（北京石油化工工程有限公司，北京 100107）

離心壓縮機(jī)通常輸送的多為可燃、易爆氣體，如發(fā)生泄漏極易引起著火和爆炸，故壓縮機(jī)的安全性是必須充分引起重視的。

1 壓縮機(jī)廠房布置

石化裝置壓縮機(jī)廠房通常屬于甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性場所，按照石油化工防火規(guī)范GB50160—2008中表5.2.1規(guī)定，其與控制室、配電室防火間距為15 m，距離明火設(shè)備則需要22.5 m，距離其他工藝設(shè)備甲B、乙A類為9 m[1]。需要注意的是，敞開式廠房起算點(diǎn)從壓縮機(jī)組的法蘭連接面算起，封閉式廠房則為最外側(cè)建筑物軸線。廠房的布置主要考慮以下幾點(diǎn)：

1）廠房宜布置在裝置的邊緣且靠近馬路一側(cè)，這樣方便機(jī)組的吊裝和檢修，同時(shí)可以減少因防火間距原因造成的占地浪費(fèi)。

2）為了節(jié)省投資和方便后期管理，壓縮機(jī)最好布置在一個(gè)壓縮機(jī)廠房內(nèi)，這樣整個(gè)廠房設(shè)置一個(gè)起重機(jī)即可。

3）對于單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率小于150 kW的可燃?xì)怏w壓縮機(jī)，可按操作溫度低于自燃點(diǎn)的“其他工藝設(shè)備”確定其防火間距。對于單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率等于或大于150 kW的甲類氣體壓縮機(jī)廠房，不宜與其他甲、乙、丙類房間共用一幢建筑物，壓縮機(jī)的上方不得布置甲、乙類液體設(shè)備，但自用的高位油箱不限[2]。

4）廠房的高度取決于機(jī)組最頂端設(shè)備高度、起重機(jī)起吊高度、起吊部件尺寸等，規(guī)劃時(shí)考慮到壓縮機(jī)的操作性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡量壓低布置高度。

5）除了寒冷、風(fēng)沙大的地區(qū)外，壓縮機(jī)廠房盡量采用半敞開式，這樣可以避免可燃?xì)怏w的積聚，同時(shí)節(jié)省投采暖、通風(fēng)等方面的投資。廠房布置見圖1。

圖1 壓縮機(jī)廠房布置

2 壓縮機(jī)的布置

通常和離心壓縮機(jī)布置有關(guān)的有機(jī)組、潤滑油站、高位油箱及干氣密封系統(tǒng)。其布置宜遵循以下要求：

1）多臺(tái)壓縮機(jī)聯(lián)合布置，同類型壓縮機(jī)宜布置在一起，且盡量靠近上游被抽吸的設(shè)備，以減小進(jìn)氣管道阻力。

2）甲類壓縮機(jī)廠房的高位油箱須布置在廠房室外構(gòu)架上，對于輸送非可燃易爆氣體則布置在室內(nèi)或室外均可[3]。

3）潤滑油站、冷卻器、分離器宜滿足高差要求布置在地面層，機(jī)組及干氣密封系統(tǒng)布置在二層平臺(tái)，二層須設(shè)置檢修用的吊裝孔。

3 壓縮機(jī)基礎(chǔ)頂標(biāo)高的確定

1）首先滿足配管所需凈空。壓縮機(jī)進(jìn)出口朝下，由于管徑逐級減小，故只需滿足第一級的進(jìn)出口管道布置來計(jì)算壓縮機(jī)重心軸標(biāo)高即可。通?？紤]的有5倍管徑的直管段長度、彎頭、法蘭、液袋液位計(jì)、放凈及彈簧支架的尺寸。由此可核算出壓縮機(jī)主軸中心標(biāo)高，進(jìn)而初定壓縮機(jī)基礎(chǔ)標(biāo)高及廠房主操作面標(biāo)高，見圖2。

圖2 初定壓縮機(jī)基礎(chǔ)標(biāo)高及廠房主操作面標(biāo)高

2）以壓縮機(jī)透平側(cè)核算壓縮機(jī)基礎(chǔ)高度。先根據(jù)凝液泵的汽蝕余量算出冷凝器高度，再根據(jù)透平出口到冷凝器入口的安裝高度反算透平主軸中心安裝高度，進(jìn)而推算出基礎(chǔ)標(biāo)高，見圖3。

圖3 基礎(chǔ)標(biāo)高

3）以壓縮機(jī)回油管的坡度安裝要求來選取較大值作為壓縮機(jī)初步基礎(chǔ)標(biāo)高，見圖4。

圖4 壓縮機(jī)初步基礎(chǔ)標(biāo)高

4 壓縮機(jī)管道布置

壓縮機(jī)的管道布置要符合管嘴受力要求，且在滿足應(yīng)力的條件下盡量使管道短而直[4]。下文以某LNG 裝置冷劑壓縮機(jī)為例進(jìn)行探討。一級入口管道：管道設(shè)計(jì)溫度65 ℃，設(shè)計(jì)壓力為4.5 MPa，管道材料為20#鋼，公稱直徑DN800。為使入口管道彎頭盡量少，在保證通道高度要求前提下，在管廊上采用平拐的方式以在空間上形成立體Π型，進(jìn)而來獲得自然補(bǔ)償，詳見圖5壓縮機(jī)入口管道。

圖5 壓縮機(jī)入口管道

為控制管嘴受力和力矩不超允許值，入口側(cè)③、⑤支架均采用導(dǎo)向支架，且在壓縮機(jī)側(cè)設(shè)置擋塊，以限制X向管道位移，減小X向管道變形對入口管嘴產(chǎn)生的力和力矩。⑥、⑦處各設(shè)置一個(gè)彈簧支架，以分擔(dān)承受該管段重量并吸收管道向下的膨脹量，減小入口的Z向受力和力矩。其他支架采用承重架，來確保沒有Z向位移和受力傳導(dǎo)至入口處。應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表明通過對入口附近管道X、Y、Z3個(gè)方向的限制，很好地控制了管口的受力和力矩，同時(shí)也滿足了制造廠要求。

壓縮機(jī)出口管道布置必須保證其在熱態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的力和力矩小于壓縮機(jī)出口管嘴所允許承受的外力和力矩，否則應(yīng)改變管道的布置，或在出口管道上設(shè)置補(bǔ)償器，或是采取其他措施[3]。本例中離心機(jī)出口管道也是以控制管嘴受力和管道走向自然補(bǔ)償作為設(shè)計(jì)原則。冷劑壓縮機(jī)一級出口管道：設(shè)計(jì)溫度150 ℃，設(shè)計(jì)壓力為4.5 MPa，管道材料為20#碳鋼，公稱直徑DN500。管道沿出口向上布置后步步高連接空冷器入口，出口閥組布置在平臺(tái)上后進(jìn)入管廊去向空冷。為使流體分配均勻，空冷入口處采取對稱布置，見圖6壓縮機(jī)出口管線。

圖6 壓縮機(jī)出口管線

由于Y方向直管段較長，熱態(tài)時(shí)管道熱脹量較大，如不加以必要限制，則勢必會(huì)造成Y向受力傳導(dǎo)至壓縮機(jī)出口管嘴的不良后果。故②處設(shè)置承重結(jié)合導(dǎo)向支架，且集合管中間處設(shè)置承重和止推支架，依靠X向管段和Z向豎直管段的變形來吸收熱脹，使Y向直管段熱應(yīng)力不會(huì)傳導(dǎo)到空冷器和壓縮機(jī)管嘴。①、③、④處設(shè)置彈簧支架，以承受該管段重量并吸收管道向下的膨脹量，減小入口Z向受力和力矩。應(yīng)力計(jì)算結(jié)果表明，通過對出口附近管道X、Y、Z3個(gè)方向限制，其管口受力和力矩滿足制造廠要求。

5 結(jié) 論

綜上所述，在進(jìn)行離心壓縮機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)首先了解壓縮機(jī)的工作原理、內(nèi)部構(gòu)造，吊裝檢修知識(shí)等，只有這樣才能從廠房設(shè)置、設(shè)備布置及管線布置等多方面綜合考慮，盡可能使壓縮機(jī)布置合理美觀，檢修方便，同時(shí)兼顧節(jié)省占地和投資。