大型往復活塞式壓縮機安裝調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)

李永忠，劉 舵，于曉明，郄喜飛，張 華，馮丞科，王秀清

（1.中國石油長慶油田分公司儲氣庫管理處，陜西靖邊 718500；2.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400700；3.中國石化中原油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心，河南濮陽 457001）

0 引言

隨著國內(nèi)油氣田的持續(xù)開發(fā)和清潔能源應用規(guī)模的不斷擴大，天然氣壓縮機組的應用領域和投用數(shù)量逐年增加。不論在油田開發(fā)還是長輸管道領域，天然氣壓縮機組都作為增壓設備起著重要作用，其具有結(jié)構(gòu)復雜、控制點多、高壓高危以及資產(chǎn)值高等特點。

在壓縮機使用過程中，多次出現(xiàn)過機身發(fā)生V形拐點形變、主軸基孔同心度超過公差，造成燒瓦甚至損壞機身基孔和曲軸軸頸的故障，導致機組無法繼續(xù)使用的問題，只能采取更換機身或修復的辦法才能恢復機組使用。此類機身變形故障多與安裝階段不規(guī)范和使用中發(fā)生局部過熱故障有關(guān)，往往安裝階段的隱患是此類故障誘因。因此，本文通過闡明壓縮機安裝階段的關(guān)鍵工序注意事項，解析安裝調(diào)試工作的關(guān)鍵點，達到提高設備安裝精度、降低運行故障率的目的。

1 安裝調(diào)試作業(yè)

安裝調(diào)試是壓縮機組安裝投產(chǎn)階段的主要技術(shù)工作，涵蓋找平找正、灌漿、調(diào)整調(diào)試等工序，一般分為前后前期安裝和后期調(diào)試兩個階段。

1.1 前期安裝階段

主要是指機組安裝，包括鋼筋混凝土基礎制作、機組吊裝就位、散運零部件安裝、主撬粗找、一二次灌漿、精度找平、工藝管線連接等。主要檢查檢測內(nèi)容有：機身地腳螺栓回彈量檢測、壓縮機機身上平面度檢測、十字頭與滑道間隙、活塞桿跳動、活塞死點間隙、連桿瓦抬升間隙、活塞與氣缸間隙、止推軸承間隙測量、聯(lián)軸器對中、電器儀表及安全附件標定等。

1.2 后期調(diào)試階段

主要包括機組調(diào)試（靜態(tài)、動態(tài)、聯(lián)調(diào)）、預啟動前檢查、空載及加載檢查等。

2 安裝關(guān)鍵技術(shù)

2.1 主撬粗找平

主撬粗找平用鉗工水平儀在壓縮機機身上加工面進行，在機身上加工面檢測兩側(cè)前后和中間共8個位置的軸向、橫向水平度，每處測兩次（將水平儀在同一位置上調(diào)轉(zhuǎn)180°），檢查所有頂絲螺栓都接觸墊板牢固，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)相應調(diào)整頂絲螺栓，每一次的調(diào)整都要記錄下所有的水平數(shù)據(jù)，同向測點水平度偏差值不超0.1 mm/m。

2.2 一次灌漿

地腳螺栓一次灌漿：檢查地腳螺栓孔的位置和尺寸，埋設預留孔中的地腳螺栓在預留孔中的不鉛錘度不超過10/1000，螺栓任一部分離孔壁的距離均大于15 mm，底端不碰孔底，螺栓上無油污和氧化層，螺紋部分涂少量油脂，擰緊螺母后，螺母與墊圈、墊圈與設備底座間緊密壓實，螺紋伸出螺母外的長度是螺栓直徑的 1/3～2/3。

采用無收縮水泥灌漿料緩慢灌入地腳螺栓孔中，高度與鋼筋混凝土基礎持平。地腳螺栓灌漿后，應對灌漿料覆膜并定期灑水養(yǎng)護，確保灌漿部位不快干、不開縫，常溫下4 d后強度可滿足緊固要求。待檢測灌漿料達到設計強度的75%以上時，均勻擰緊地腳螺栓。

2.3 機身精找平

對于壓縮機安全運行及機身和曲軸壽命來說，主軸基孔同軸是至關(guān)重要的，主軸基孔同心度是安裝調(diào)試中要保證的最重要數(shù)據(jù)指標之一。裝配好的壓縮機，機身軟腳和上加工平面的平面度檢查調(diào)整，是保證機組主軸基孔同心度的有效手段。下面以Ariel壓縮機做為事例說明。Ariel對機身上安裝平面的制造有嚴格的關(guān)聯(lián)公差，上平面度、主軸基孔和壓縮機腳底板是相互關(guān)聯(lián)的。當機身腳底板被支撐固定后，上平面水平度達標則主軸基孔同軸，此時,進行軟腳檢查和頂部平面度檢測，數(shù)據(jù)可印證主軸基孔同心度。

檢查機身加工平面度，常用方法一般是使用鉗工水平儀檢測，在機身上加工面檢測兩側(cè)前后和中間共8個均布位置的軸向、橫向水平度，每處測兩次（將水平儀在同一位置上調(diào)轉(zhuǎn)180°，校正儀器誤差），要求同向測點水平度偏差值不超過0.05 mm/m。

推薦使用精度等級0.025 mm的測量設備測量機身兩縱梁的全部長度。在每個地腳螺栓位置檢測機身縱梁兩上平面或者每一對地腳螺栓的中間。讀取任何相鄰兩點的數(shù)據(jù)，必須在0.05 mm之內(nèi)，同軸度總的累計平面度必需在規(guī)定公差之內(nèi)。

也可采用Inclineo高精度電子傾角儀測量，間接檢測機身主軸基孔同心度是否滿足技術(shù)要求。具體操作步驟：打開曲軸箱上蓋，清潔壓縮機機身上加工平面；把水平儀用膠帶固定在延長桿上；根據(jù)壓縮機地腳螺栓孔位置，確定需要測量點的位置，用記號筆做好標記，如圖1所示。

圖1 壓縮機機身上加工平面的平面度檢測

先如圖1放置水平儀，并把檢測方式設置在Relative，藍牙設置為開，調(diào)整調(diào)零旋鈕，使其接近于零，然后輕輕鎖緊旋鈕；打開ALIGNMENT CENTER軟件，選擇模板KUB-6-2，并打開文件；用電腦尋找水平儀的藍牙并建立連接；如果連接上了，那么在左側(cè)的顯示窗口有數(shù)據(jù)顯示，并且有動態(tài)數(shù)字；選擇Measurement View按鈕，并選擇Measurement Screen；把圖標選在與水平儀放置的位置一致；注意手柄方向與軟件中圖示一致；在顯示艙口，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定后，下面的SD探測線變得平直，那么說明電腦與水平儀之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)穩(wěn)定了，這時可以記錄下該點的數(shù)據(jù)，否則應等一會。按下Take point按鈕，該點記錄完成，然后移動水平一到下一點測量，以此類推。當在壓縮機上平面該方向（軸向）6個點測量完畢后，在轉(zhuǎn)換到另一個方向檢測時，要調(diào)整延長桿下部的支撐塊位置，使其與壓縮機兩導軌距離一致。注意手柄方向與軟件中圖示一致；在換向后檢測開始前，重新調(diào)零；如前的測量方法，測量記錄下4個位置的數(shù)據(jù)；然后按Results View，在左側(cè)的Reference中選擇Best optimised-all negative；最后檢測結(jié)果就是機身上加工平面的相對平面度。

根據(jù)Ariel KBU-6機組的要求，相鄰兩測量點間差值應＜0.05 mm，整個機身上加工平面應小于0.20 mm。需按下列工序安裝和定期檢測壓縮機機身軟腳數(shù)據(jù)：循環(huán)、單個松開地腳螺栓，用校準過的千分表檢測機身地腳螺栓。調(diào)整每一個固定位置，以保證釋放時偏差不超過0.05 mm（0.002英寸），檢測之后再按規(guī)定扭矩重新緊固機身與撬座地腳螺栓。

2.4 聯(lián)軸器對中

采用三表法或激光對中儀進行聯(lián)軸器對中檢查調(diào)整，以壓縮機主軸為基準，調(diào)整驅(qū)動機。從減小人工誤差考慮，推薦使用激光對中法。如圖2所示，激光對中儀主要由激光發(fā)射器S（探測器）、激光反射器M（接收器）、計算機、支架、鏈條、連接線和測量尺等，激光發(fā)射器S和激光反射器M分別替代2只百分表固定在聯(lián)軸器兩側(cè)，根據(jù)相似三角形的幾何原理輸入相應數(shù)據(jù)，操作完成后計算機將自動計算出水平方向與垂直方向上的平行偏差和角度偏差，并自動給出可調(diào)整設備（發(fā)動機、主電機）前、后機腳下相應的調(diào)整量。

圖2 激光對中法示意

聯(lián)軸器對中檢查中，要同時檢測曲軸的軸向竄量和曲軸變形量。如驅(qū)動機是發(fā)動機，也要同時檢測發(fā)動機曲軸的軸向竄量和曲軸變形量；如驅(qū)動機是電動機，要先檢測磁力中心線的對正，再檢測調(diào)整曲軸竄量。

2.5 壓縮機氣缸安裝與中體支撐調(diào)整

由于重量及外形尺寸原因，大型壓縮機大都需要在機組出廠時把氣缸及滑道內(nèi)的往復部件整體拆卸單獨包裝，到現(xiàn)場后再重新安裝。確認每個氣缸序列號和十字頭滑道部件按照平衡重表與最初的列位置匹配；安裝時確保配件及氣缸和中體內(nèi)部清潔后，在安裝配合面涂抹潤滑油；按扭矩檢查緊固活塞背帽、活塞桿背帽；檢查活塞桿跳動值水平≤0.025 mm，垂直≤0.07 mm，氣缸余隙曲柄端∶缸頭端=1∶2。

氣缸滑道支撐調(diào)整。對于水平對稱式壓縮機組，各氣缸安裝于機身側(cè)面，由于氣缸及滑道的重量，導致氣缸頭端存在一定的下垂量，為保證氣缸中心線成直線，必須對氣缸滑道支撐進行調(diào)整。壓縮機廠家一般都有工況計算軟件（圖3）。在軟件中就有該型號氣缸的重量參數(shù)及氣缸滑道支撐的抬升數(shù)據(jù)，在安裝機組時，可按照該參數(shù)調(diào)整滑道支撐的抬升高度，以便于保證氣缸頭不至于下垂，保證氣缸中心線是直線狀態(tài)。

圖3 工況核算

2.6 附件規(guī)范裝配

壓縮機組附件的安裝主要包括分離器、進排氣緩沖罐、工藝管線、儀表、閥門等，附件安裝一般在壓縮機機身地腳螺栓回彈量及機身上加工平面水平度調(diào)整完成后進行。工藝管線安裝前要保證支撐制作完成，安裝時，管線法蘭對接要平直，不能因偏差錯口影響密封面密封，不能強拉硬拽，造成管線應力，之后按扭矩緊固連接螺栓。

此時，安裝后的排氣緩沖罐支撐與緩沖罐之間保持不拉緊受力的狀態(tài)，待工程完成，試機中壓縮機整體溫升達到要求時，再進行調(diào)整緊固。

2.7 二次灌漿

對于二次灌漿需要覆蓋的鋼筋混凝土基礎部分，在澆筑鋼筋混凝土基礎時，上平面應高出設計標高50 mm，待混凝土凝固后再將混凝土鑿至設計標高，并將混凝土表面鑿毛，清理基礎表面松動的混凝土砂漿、油脂油污及雜物，最后用壓縮空氣吹掃干凈待灌漿的基礎表面，以保證混凝土上平面與環(huán)氧樹脂灌漿層的結(jié)合強度。灌漿區(qū)域支模要牢固、美觀、可靠、不漏漿，并留有排氣孔。

二次灌漿要在主撬找平找正、輔撬附件安裝調(diào)整到位后24 h內(nèi)進行，否則應復測數(shù)據(jù)。二次灌漿的環(huán)境溫度以（15～30）℃為宜，溫度過低會造成漿料流動困難，常出現(xiàn)撬中部底面附著不到的問題，給后續(xù)運行帶來振動大的影響，且很難消除。確需在低溫環(huán)境下施工，需要人工建造溫度場并提升混凝土基礎表面溫度，滿足灌漿需要。

灌漿前要將墊鐵組每塊墊鐵間都點焊固定，將基礎表面用水沖洗干凈，保持濕潤≥6 h，施工前1 h要清除積水，處于不再吸水的濕飽和狀態(tài)。

灌漿時，灌漿料要現(xiàn)用現(xiàn)配，務使灌漿料從機組的一側(cè)倒入，用外力將倒在基礎上的灌漿料推入到機組底座下面，輔助用小直徑振動棒振搗，以便從另一側(cè)溢出并高過撬座底平面（15～25）mm。整個過程一次完成，不允許中途停工間隔，確保撬座下面均布密實的灌漿料。二次灌漿層高度（50～70）mm。灌漿施工完成后，將表面壓平抹光，待灌漿料強度達到75%以上時，再進行壓縮機的系統(tǒng)調(diào)整與緊固。

3 結(jié)語

大型往復式壓縮機的安裝調(diào)試，每個關(guān)鍵環(huán)節(jié)都要按照技術(shù)規(guī)范進行，抓好節(jié)點管控，才能保障后期調(diào)試運行的順利實施及投產(chǎn)后機組的良好運行，延長機組壽命周期，達到設備安全運行和資產(chǎn)保值的目的，最大限度地降低能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，為油田可持續(xù)發(fā)展提供保障。