王振書

（中國五環(huán)工程有限公司，湖北武漢 430223）

由于離心式壓縮機(jī)具有排量大、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、轉(zhuǎn)速較高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、調(diào)節(jié)性能好、維修方便、輸送的氣體不與機(jī)器潤滑系統(tǒng)的油接觸等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工工業(yè)，天然氣的加工、輸送及其他工業(yè)部門，而做好離心式壓縮機(jī)的平面布置和管道設(shè)計(jì)對裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行顯得尤為重要[1]。本文以某烷基化裝置為例，對離心式壓縮機(jī)的布置及其管道設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，旨在為工程設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)和借鑒。

1 概況

本文介紹的是某烷基化裝置中離心式壓縮機(jī)組，分布在裝置的壓縮機(jī)區(qū)，此壓縮機(jī)布置在壓縮機(jī)廠房內(nèi)，廠房為半敞開式，廠房為兩層，壓縮機(jī)為垂直剖分型離心式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)分為兩段壓縮，為下進(jìn)下出。壓縮機(jī)的驅(qū)動方式為電機(jī)驅(qū)動，輸送介質(zhì)為甲類可燃?xì)怏w。機(jī)組主要由離心式壓縮機(jī)、壓縮機(jī)入口分液罐、潤滑油站、高位油箱、干氣密封系統(tǒng)、蓄能器，現(xiàn)場儀表板等組成[2]。

2 平面布置的原則

1）本裝置的離心式壓縮機(jī)組輸送的介質(zhì)為甲類可燃?xì)怏w，防火間距應(yīng)滿足《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（2018年版）的要求，并應(yīng)布置在裝置全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。由于輸送的氣體介質(zhì)密度比空氣小，所以壓縮機(jī)廠房的樓板采用格柵板，廠房的頂部采用通風(fēng)設(shè)施，以防止氣體集聚。

2）壓縮機(jī)廠房的大小應(yīng)能滿足機(jī)器、設(shè)備的安裝、檢修的需要，考慮到最大件抽芯要求后，應(yīng)多預(yù)留1m 以上的操作空間。

3）本裝置的離心式壓縮機(jī)為下進(jìn)下出，分兩段壓縮，廠房采用雙層布置，壓縮機(jī)、干氣密封系統(tǒng)和蓄能器布置在上層，潤滑油站、輔助設(shè)備和管道布置在下層，壓縮機(jī)的基礎(chǔ)高度層應(yīng)滿足制造廠的要求。進(jìn)出口管道上的調(diào)節(jié)閥、過濾器和儀表等，考慮到操作檢修的需要，可設(shè)置局部的平臺，平臺的高度距上層和地面層的凈距不小于2.2m。為滿足吊裝和設(shè)備檢修的要求，檢修區(qū)和吊裝孔設(shè)置在廠房的二層平臺。

4）壓縮機(jī)廠房的高度應(yīng)綜合考慮壓縮機(jī)的外形尺寸、高位油箱的安裝高度、吊車的類型和高度、吊鉤的大小、吊車梁的型號、最小起吊高度等因素。

5）為避免產(chǎn)生共振，壓縮機(jī)的基礎(chǔ)應(yīng)與廠房的基礎(chǔ)分開，也應(yīng)與附屬設(shè)備的基礎(chǔ)分開，壓縮機(jī)的基礎(chǔ)四周與廠房之間應(yīng)留有一定的距離，應(yīng)便于穿管。壓縮機(jī)的基礎(chǔ)上也應(yīng)按廠家要求預(yù)留電機(jī)電纜的孔洞。

6）壓縮機(jī)入口分液罐應(yīng)靠近壓縮機(jī)本體布置，但應(yīng)考慮壓縮機(jī)進(jìn)出口管道柔性的要求和管口受力的要求。綜合以上因素，本項(xiàng)目將分液罐布置在距離廠房4m 的管廊構(gòu)架上。

7）潤滑油站應(yīng)靠近壓縮機(jī)布置且應(yīng)布置在機(jī)組回油的一側(cè)，油站的基礎(chǔ)高度應(yīng)比地坪高，油站撬上的管殼式冷卻器應(yīng)有足夠的抽芯空間和場地。

8）高位油箱的安裝高度，首先應(yīng)滿足制造廠的要求，高位油箱出口至機(jī)組中心線的高差應(yīng)大于或等于6m，其次，應(yīng)該考慮是否影響吊車的行走。本項(xiàng)目考慮以上幾點(diǎn)，將油箱布置在壓縮機(jī)廠房的外側(cè)并設(shè)置操作平臺和直梯。

9）蓄能器的布置應(yīng)靠近機(jī)組進(jìn)油口一側(cè)，本項(xiàng)目中布置在廠房的二層平臺，便于安裝、拆卸和檢修。

10）現(xiàn)場的儀表板應(yīng)放置在儀表用點(diǎn)較多的位置，且不應(yīng)放置在壓縮機(jī)的前端，以免影響壓縮機(jī)的檢修。

綜合考慮以上因素，離心式壓縮機(jī)及廠房的平面布置和立面的布置如圖1和圖2所示。

圖1 離心式壓縮機(jī)及廠房平面布置圖

圖2 離心式壓縮機(jī)及廠房立面布置圖

3 離心式壓縮機(jī)的管道布置

3.1 離心式壓縮機(jī)入口管道的設(shè)計(jì)

（1）壓縮機(jī)入口管道上應(yīng)設(shè)置分液罐，分液罐后的管道應(yīng)保溫，避免產(chǎn)生凝液，造成液擊現(xiàn)象，本裝置的輸送氣體的溫度在-2℃左右，所以管道采用保冷的措施。

（2）壓縮機(jī)入口管道上的過濾器和調(diào)節(jié)閥，應(yīng)安裝在靠近管口的位置，同時也設(shè)置操作平臺，便于檢修和拆卸。

（3）壓縮機(jī)入口的管道應(yīng)盡量短，彎頭盡量少，管道應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算，應(yīng)滿足熱補(bǔ)償和機(jī)器管口允許受力的要求，管口的受力與力矩應(yīng)符合制造廠或API Std 617的要求[3]。

3.2 離心式壓縮機(jī)出口管道的設(shè)計(jì)

（1）壓縮機(jī)出口管道的布置盡量采用自然補(bǔ)償?shù)姆绞?，?dāng)受到限制，自然補(bǔ)償不能滿足管口受力要求時，可以考慮設(shè)置波紋管補(bǔ)償器，但不得使用普通型波紋管補(bǔ)償器。壓縮機(jī)出口的管道也應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的應(yīng)力分析。

（2）可燃?xì)怏w壓縮機(jī)出口管道的止回閥前應(yīng)設(shè)置安全閥，安全閥的出口管道應(yīng)高于火炬氣系統(tǒng)，且應(yīng)沿介質(zhì)45°接入火炬氣系統(tǒng)。

（3）可燃?xì)怏w壓縮機(jī)反飛動管道應(yīng)保證有足夠的空間安裝流量控制裝置，反飛動泄放管線應(yīng)采用密閉的循環(huán)方式，設(shè)置在合適的位置。

綜上所述，離心式壓縮機(jī)進(jìn)出口管道、反飛動管道的布置、反飛動泄放管道和出口安全閥泄放管道接到的位置如圖3中所示。

圖3 離心式壓縮機(jī)管道布置圖

3.3 潤滑油管道的設(shè)計(jì)

（1）潤滑油管道、管件、閥門等均應(yīng)選用奧氏體不銹鋼，且所有的管子、管件均應(yīng)采用對焊型。

（2）高位油箱去機(jī)組供油總管的管道應(yīng)短且直，不宜出現(xiàn)袋型，機(jī)組的回油管應(yīng)坡向油箱，坡度保證在4%～5%且能暢通地流入油箱，回油管路上不應(yīng)設(shè)置閥門[4]。

（3）潤滑油管道上應(yīng)設(shè)置可拆卸法蘭，便于管道的酸洗和鈍化，每段管道的尺寸可根據(jù)酸洗設(shè)施的大小來確定，管道的長端應(yīng)小于等于4m，彎頭的個數(shù)不宜多于2個。

3.4 干氣密封系統(tǒng)管道的設(shè)計(jì)

垂直剖分式離心壓縮機(jī)的前端不應(yīng)布置管道或者其他障礙物，如無法避免時，應(yīng)用法蘭連接，以便拆卸，所以干氣密封的管線布置于機(jī)組的上方，采用法蘭連接，中間設(shè)置可拆卸法蘭。

3.5 其他管道的設(shè)計(jì)

廠房內(nèi)公用工程管線的布置，一般設(shè)置氮?dú)狻⒎莾艋L(fēng)、消防蒸汽、生產(chǎn)給水以及凈化風(fēng)等管線。注意管線的服務(wù)半徑不宜大于15m，當(dāng)廠房大時，應(yīng)設(shè)置多組。電機(jī)冷卻和冷凝器冷卻所需的循環(huán)水也應(yīng)從管廊或地下循環(huán)水線上引出，寒冷地區(qū)循環(huán)水還應(yīng)采取一定的防凝措施。

4 管道支架的選用設(shè)計(jì)

1）由于裝置中壓縮機(jī)入口管道為保冷管道，在設(shè)置支架時應(yīng)采用節(jié)能管托，防止冷量的損失。進(jìn)口管道的管徑為DN800，在選用管托時可選用節(jié)能型鞍座，彈簧支架可選用彈簧箱式。

2）進(jìn)出口管道經(jīng)詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算后，在有彈簧的位置應(yīng)合理設(shè)置支撐梁，低摩擦副的位置應(yīng)按照要求設(shè)置聚四氟乙烯板。導(dǎo)向支架、止推支架和防震支架應(yīng)嚴(yán)格按照應(yīng)力分析的要求來設(shè)計(jì)。進(jìn)口管道上典型支架的安裝圖如圖4所示。

圖4 a支架安裝圖

圖4 b支架安裝圖

3）放空管道應(yīng)設(shè)置承重支架和導(dǎo)向支架。

5 結(jié)論

1）離心式壓縮機(jī)及其廠房的布置應(yīng)整體考慮防火間距、最小頻率風(fēng)向，檢修、安裝和操作的空間等。廠房的大小應(yīng)由壓縮機(jī)及其附屬設(shè)備的大小，并考慮檢修，抽芯，吊裝等因素來綜合考慮，廠房的高度應(yīng)由最大起重重量、高位油箱的安裝高度、吊車的型號、吊鉤的大小、起重件的最小起吊高度等因素確定。

2）離心式壓縮機(jī)的管道布置，應(yīng)注意進(jìn)出口管道的柔性和管口受力的要求。安全閥的泄放管道應(yīng)滿足工藝的要求，出口管道應(yīng)高于火炬氣系統(tǒng)且應(yīng)沿介質(zhì)45°接入總管。潤滑油管道上的管子、管件和閥門應(yīng)采用奧氏體不銹鋼，管件應(yīng)采用對焊型，設(shè)計(jì)時也應(yīng)考慮管道的酸洗和鈍化。

3）管道支架應(yīng)嚴(yán)格按照詳細(xì)應(yīng)力分析的結(jié)果來設(shè)計(jì)，并做好設(shè)備和管道的防震。保冷管道還應(yīng)做好相應(yīng)的保冷措施。