大型高壓往復(fù)式壓縮機在石化領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展研究

宋福鵬　徐娜　周陽　潘曉光　李冬寧

摘要：在我國的石化領(lǐng)域中，基本上所有的大型生產(chǎn)設(shè)備都是從國外進(jìn)口的，作為大型石化工藝裝置中的關(guān)鍵性設(shè)備，大型高壓往復(fù)式壓縮機價格昂貴，且國內(nèi)無配套的配件供應(yīng)及維修體系，導(dǎo)致石化工業(yè)發(fā)展受到較大的影響。實現(xiàn)大型高壓往復(fù)式壓縮機國產(chǎn)化研發(fā)制造，根據(jù)我國的石化工業(yè)生產(chǎn)需求制造出相應(yīng)的設(shè)備，保證設(shè)備的質(zhì)量及相關(guān)零部件的供應(yīng)，建立完善的設(shè)備售后服務(wù)體系，保證其正常使用與故障維修，對于促進(jìn)我國石化工業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

關(guān)鍵詞：大型高壓往復(fù)式壓縮機；石化領(lǐng)域；應(yīng)用發(fā)展

隨著石油化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，應(yīng)用于該領(lǐng)域生產(chǎn)實踐中的壓縮機生產(chǎn)技術(shù)水平也隨之不斷提高，目前在石化領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣泛的機型為大型高壓往復(fù)式壓縮機。往復(fù)式壓縮機是一種可將一定體積氣體通過吸入、排除封閉空間的方式提高其靜壓力的容積式壓縮機，具有熱效率高、耗電量小、裝置簡單、造價低等優(yōu)點，在煉油工藝裝置中，常常使用的大型高壓往復(fù)式壓縮機有新氫壓縮機及離心式循環(huán)氫壓縮機。實現(xiàn)大型高壓往復(fù)式壓縮機的國產(chǎn)化生產(chǎn)制造，對于促進(jìn)我國石化領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

1大型高壓往復(fù)式壓縮機研發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前能夠生產(chǎn)出活塞力超過1250kN的大型往復(fù)式壓縮機的只有美國、德國、英國、意大利等少數(shù)幾個西方發(fā)達(dá)國家，我國石化領(lǐng)域中應(yīng)用的大型高壓往復(fù)式壓縮機也是從這幾個國家進(jìn)口的，但是就其生產(chǎn)實踐情況來說，這些設(shè)備雖然造價昂貴，但是在設(shè)計上仍然存在較多的缺陷，導(dǎo)致在運行初期就出現(xiàn)一些大型的生產(chǎn)事故。分析了多起由于國外引進(jìn)的大型高壓往復(fù)式壓縮機故障而引起的生產(chǎn)事故案例之后，發(fā)現(xiàn)造成故障的主要因素有以下幾點：①安裝低于不合理，導(dǎo)致設(shè)備零部件結(jié)構(gòu)不合理，重要部位應(yīng)力集中，引起十字頭法蘭斷裂；②設(shè)備選材不科學(xué)，導(dǎo)致該部分逐漸過早損壞，繼而影響到整個設(shè)備的使用壽命。比如說工作壓力較高的進(jìn)口設(shè)備選擇了球墨鑄鐵GGG作為活塞體的原材料，導(dǎo)致一級缸套偏磨嚴(yán)重。

在大型高壓往復(fù)式壓縮機的國產(chǎn)化生產(chǎn)過程中，需要借鑒國外的一些設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗，包括其設(shè)計方案及選材、工作原理等，以產(chǎn)品設(shè)計為例，國內(nèi)外普遍會采用壓縮機動力學(xué)及熱力學(xué)計算軟件確定設(shè)備的設(shè)計參數(shù)，再使用壓縮機工作過程模擬軟件來模擬設(shè)計好的設(shè)備的工作過程，發(fā)現(xiàn)其中是否存在什么問題，不斷完善設(shè)計方案。但是在實際生產(chǎn)過程中，需要綜合考慮到產(chǎn)品的造價及實際生產(chǎn)需求，根據(jù)我國石化工藝裝置的研發(fā)經(jīng)驗來改進(jìn)設(shè)備的設(shè)計參數(shù)，優(yōu)化設(shè)備運行狀態(tài)。

2大型高壓往復(fù)式壓縮機國產(chǎn)化研發(fā)技術(shù)要點

2.1設(shè)計要點

大型高壓往復(fù)式壓縮機的設(shè)計要點包括以下幾個：①主要零部件的設(shè)計，采用ANSYS等計算機有限元分析軟件計算設(shè)備主要零部件（比如曲軸、曲軸箱、活塞體、十字頭等）的受力，設(shè)置合理的部件參數(shù)，選擇合適的原材料；②主要連接部位螺栓的設(shè)計，反復(fù)計算這些部位的預(yù)應(yīng)力，選擇較為先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝，采用加溫伸長或者是液壓拉伸的方式對螺紋進(jìn)行預(yù)緊緊固，保證螺紋分布均勻，從而使得連接部位在設(shè)備運行過程中均勻受力，避免發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；③整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析以及設(shè)備使用的便利性來設(shè)計其結(jié)構(gòu)；④安全性，設(shè)備的運行安全是設(shè)計師必須考慮的問題，應(yīng)該對設(shè)備的氣體管道體系進(jìn)行脈動分析，對壓縮機軸系進(jìn)行扭振分析，確保設(shè)備的性能。

2.2完善生產(chǎn)及售后體系

在設(shè)備的生產(chǎn)過程中，應(yīng)該要確保原材料的質(zhì)量及生產(chǎn)工藝，確保整體設(shè)備的性能及運行效率，同時需要生產(chǎn)足夠的配套零部件，尤其是易損壞的主要零部件，保證大型石化工藝裝置的供貨周期，同時根據(jù)生產(chǎn)實際要求不斷提高生產(chǎn)制造水平，完善生產(chǎn)體系。在新研發(fā)的大型高壓往復(fù)式壓縮機應(yīng)用于生產(chǎn)實踐時，應(yīng)該制定出相應(yīng)的使用流程及日常養(yǎng)護(hù)維修工作流程，培養(yǎng)出專門的技術(shù)型人才，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，根據(jù)設(shè)備在運行時的一些小問題及時發(fā)現(xiàn)損壞的零部件或者是故障環(huán)節(jié)，及時排除故障。作為石化領(lǐng)域中的關(guān)鍵性大型生產(chǎn)設(shè)備，如果壓縮機機組長時間故障，無法及時修復(fù)，將會造成非計劃停產(chǎn)，因此必須加強設(shè)備的使用及檢修管理，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，確保石化工業(yè)生產(chǎn)效益。

3結(jié)語

大型高壓式往復(fù)機作為石化領(lǐng)域工藝裝置中的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備，造價昂貴，且由于都是從國外進(jìn)口，國內(nèi)貿(mào)易相關(guān)的售后服務(wù)體系，所以一旦設(shè)備發(fā)生故障，維修過程較為復(fù)雜，造成非計劃停產(chǎn)，嚴(yán)重影響到石化工業(yè)生產(chǎn)效益目。為了擺脫這一局面，我國眾多相關(guān)研究領(lǐng)域的科學(xué)家正致力于大型高壓往復(fù)式壓縮機的研發(fā)制造，希望能夠在近幾年內(nèi)生產(chǎn)出符合我國生產(chǎn)實踐需求的高技術(shù)設(shè)備，同時建立起相關(guān)的售后維修技術(shù)體系，培養(yǎng)設(shè)備的使用及維修人才，保證國產(chǎn)設(shè)備能夠滿足生產(chǎn)需求，正常運行，確保石化工業(yè)生產(chǎn)體系的正常運轉(zhuǎn)。