化工用往復(fù)式壓縮機(jī)配管設(shè)計(jì)研究

王志國(guó)

（新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065001）

化工用往復(fù)式壓縮機(jī)配管設(shè)計(jì)研究

王志國(guó)

（新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065001）

無(wú)論是何種行業(yè)何種機(jī)械都在隨著科技的進(jìn)步而不斷完善，原有設(shè)計(jì)的優(yōu)化、新材料的引入、設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新都為機(jī)械設(shè)備帶來(lái)了新的生機(jī)和活力。我國(guó)化工行業(yè)具有十分廣泛的市場(chǎng)和發(fā)展空間，相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備也在不斷進(jìn)步和完善，從而能夠?yàn)榛ば袠I(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的輔助能力，本文將通過(guò)對(duì)配管設(shè)計(jì)的細(xì)致研究來(lái)尋找從操作、維修及其他各個(gè)方面的優(yōu)化措施。

化工；往復(fù)式；壓縮機(jī)；配管

1 前言

壓縮機(jī)中使用的管道是整個(gè)設(shè)備中的重要部件，雖然現(xiàn)階段的管道使用十分普遍，涉及到了各種運(yùn)輸領(lǐng)域。如此廣泛的應(yīng)用意味著管道在不同物質(zhì)輸送的過(guò)程中具有十分重要的作用，管道在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性也決定著物質(zhì)輸送過(guò)程的順利和安全?；び猛鶑?fù)式壓縮機(jī)同樣使用了管道結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對(duì)于設(shè)備的安全運(yùn)行也起到了至關(guān)重要的作用。

2 關(guān)于管道設(shè)計(jì)要求的概述

對(duì)于多種設(shè)備的設(shè)計(jì)而言，都是需要依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)可能是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)程度可能細(xì)致到一個(gè)螺絲釘?shù)倪x材，管道的設(shè)計(jì)同樣具有一定的標(biāo)準(zhǔn)約束，這些標(biāo)準(zhǔn)成為管道設(shè)計(jì)和使用的依據(jù)?；ば袠I(yè)各種設(shè)備要求與其他行業(yè)不同，主要是由于化工行業(yè)的使用環(huán)境相比于普通設(shè)備更加惡劣，經(jīng)常需要在高溫高壓或者高腐蝕等惡劣情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備。因此化工用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求也更高。從管道的設(shè)計(jì)工作開始，需要符合管道相關(guān)的各種設(shè)備接口，管道測(cè)試需求和使用工況需求，并對(duì)管道工作過(guò)程中的強(qiáng)度、震動(dòng)和膨脹位移等進(jìn)行分析，相應(yīng)的抗震和抗風(fēng)級(jí)別也需要進(jìn)行評(píng)估，這些都是為了管道能夠穩(wěn)定工作做的鋪墊。

管道的設(shè)計(jì)工作是管道正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，管道的后續(xù)施工、運(yùn)行、維護(hù)也是影響管道正常運(yùn)行和使用壽命的關(guān)鍵，對(duì)于管道的運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性將產(chǎn)生巨大的影響。施工中管道將分為空中架設(shè)和地下掩埋的模式進(jìn)行鋪設(shè)，將根據(jù)工作工況等環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)性條件進(jìn)行選擇。從規(guī)模上講，那些大中型規(guī)模的管道多數(shù)利用空中架設(shè)的方式，但是管道的運(yùn)輸距離不會(huì)過(guò)長(zhǎng)，而對(duì)于距離較長(zhǎng)的管道則趨向于選擇地下掩埋的方式減少對(duì)地面空間的影響。

管道在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮到了運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性，即使在設(shè)計(jì)階段也應(yīng)該充分考慮未來(lái)施工中可能遇到的問(wèn)題，管道的施工需要進(jìn)行長(zhǎng)期的規(guī)劃和工期安排，只有保證管道的施工質(zhì)量才能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，完成標(biāo)準(zhǔn)約束的管道質(zhì)量要求，并為后續(xù)的運(yùn)行和維護(hù)工作做好基礎(chǔ)。很多管道系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分需要經(jīng)過(guò)特殊工藝處理，對(duì)于管道鋪設(shè)的空間中應(yīng)該做好整體規(guī)劃，減少對(duì)空間中其余設(shè)備或裝置的干擾。

3 管道設(shè)計(jì)在往復(fù)式壓縮機(jī)中的具體應(yīng)用

化工中經(jīng)常用到的一個(gè)設(shè)備就是往復(fù)式壓縮機(jī)，該設(shè)備通過(guò)往復(fù)運(yùn)作產(chǎn)生間歇性的吸入和排出動(dòng)作，從而壓縮氣體形成壓力脈動(dòng)，由于整個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程會(huì)引起設(shè)備本身的震動(dòng)，加之壓縮氣體所形成的震動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致管道震動(dòng)的幅度加大，這些震動(dòng)的不斷累積最終將影響管道上所連接的儀表和設(shè)備接口。因此必須采取措施防止管道在震動(dòng)過(guò)程中破裂或出現(xiàn)斷口，可以通過(guò)緩沖罐或者孔板來(lái)釋放一部分壓力脈動(dòng)，幫助管道減輕脈動(dòng)幅度。

為了能夠降低壓縮機(jī)本身在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的震動(dòng)，可以通過(guò)加強(qiáng)壓縮機(jī)固定裝置，或者減少管道的彎頭，并增大彎頭的曲率半徑，于此同時(shí)還可以合理設(shè)計(jì)壓縮機(jī)本身的減震結(jié)構(gòu)，來(lái)消除壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)。但是這部分減弱對(duì)于整體來(lái)講仍然不足，還需要額外對(duì)壓縮機(jī)形成的氣壓脈動(dòng)進(jìn)行削弱才能夠保護(hù)管道。

為了保護(hù)往復(fù)式壓縮機(jī)的管道穩(wěn)定性，需要對(duì)管道支架繼續(xù)獨(dú)立設(shè)計(jì)，不能與壓縮機(jī)或者其他設(shè)備公用，震動(dòng)會(huì)在不同的設(shè)備之間相互傳播，這樣不利于減少往復(fù)式壓縮機(jī)的管道震動(dòng)，對(duì)其他設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生影響。在管道的剛性支承上應(yīng)該選擇鋼筋混凝土作為基礎(chǔ)，并降低現(xiàn)有的支架高度以減少震動(dòng)力矩。

但是基于互相聯(lián)系的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生共振，那么就必須了解壓縮機(jī)的固有頻率，避免這種共振的產(chǎn)生需要將吸入孔和排出口盡量接近放空口或放凈閥管道，壓力表的到導(dǎo)壓管加厚也會(huì)起到一定作用。

此外還需要避免冷凝液體流入壓縮機(jī)氣缸，可以在容易發(fā)生危險(xiǎn)的管口前方設(shè)置吸入罐或凝液分離罐，這樣就能夠去掉冷凝液體。往復(fù)式壓縮機(jī)通常會(huì)將入口管的直徑設(shè)計(jì)的很大，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮會(huì)浪費(fèi)材料。當(dāng)然若吸入管道過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的功率下降，因此需要將往復(fù)式壓縮機(jī)的入口管道縮短并減少?gòu)濐^，冷凝液分離裝置也應(yīng)該設(shè)計(jì)在壓縮機(jī)吸入口處。

需要注意的是并非所有的往復(fù)式壓縮機(jī)都需要增加防止冷凝回流系統(tǒng)，應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是保證不會(huì)再壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)冷凝液體回流。如果壓縮機(jī)的出口是飽和狀態(tài)，就必須安裝防止冷凝回流裝置，并設(shè)計(jì)止回閥作為保障。若壓縮機(jī)的出口狀態(tài)相反，那么就需要將排出氣體中的潤(rùn)滑油分離開，此時(shí)就可以不設(shè)置防止冷凝回流裝置，而是將分離潤(rùn)滑油的分離器取而代之。

此外進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)管道的設(shè)計(jì)時(shí)，為了減少后續(xù)維護(hù)工作中的阻礙，還應(yīng)該將管道的空間布局進(jìn)行詳細(xì)的推敲。如當(dāng)進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)維修時(shí)，很多需要打開的部件附近避免設(shè)置管道，還有一些需要經(jīng)常開啟的部位，以及一些需要更換或者轉(zhuǎn)移的設(shè)備，這些都應(yīng)該留出充足的空間，這樣才能夠不影響管道和設(shè)備的操作和檢修。

壓縮機(jī)的使用過(guò)程中還需要利用水冷卻，這些冷卻器不僅擔(dān)負(fù)著壓縮機(jī)本身的冷卻還需要考慮壓縮氣體的冷卻，可以考慮將不同需求統(tǒng)一起來(lái)利用一個(gè)冷卻器進(jìn)行冷卻，這樣可以有效減少設(shè)備，簡(jiǎn)化施工內(nèi)容，也能夠滿足使用需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文上述分析可以看出，化工用的往復(fù)式壓縮機(jī)是十分復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，需要滿足機(jī)械設(shè)備本身的標(biāo)準(zhǔn)需求，還需要滿足化工行業(yè)的特殊工況要求，面對(duì)現(xiàn)有的管道震動(dòng)等問(wèn)題需要開展一系列工作進(jìn)行改進(jìn)，從而降低壓縮機(jī)震動(dòng)、優(yōu)化管道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高往復(fù)式壓縮機(jī)在化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)效率。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.044