螺桿式壓縮機(jī)進(jìn)出口配管無應(yīng)力施工研究

簡海峰 廣州維港環(huán)?？萍加邢薰?/p>

螺桿壓縮機(jī)最早于1878 年由德國人H.Krigar 提出，經(jīng)過近一個世紀(jì)的論證與研發(fā)終于在二十世紀(jì)五六十年代分別有了第一臺無油、有油螺桿壓縮機(jī)問世。

螺桿壓縮機(jī)工作分為氣體的吸收整合、氣體的運(yùn)輸管理、氣體的釋放管理，在具體實(shí)施操作的時候要注重協(xié)調(diào)好各個系統(tǒng)的連接問題，在各個轉(zhuǎn)子連接的時候采取必要的措施來縮小轉(zhuǎn)子之間的空間距離，在有限的空間內(nèi)來確保氣體的順利排放。作為容積式壓縮機(jī)之一的螺桿壓縮機(jī)是較典型的動設(shè)備，其運(yùn)行過程中會因?yàn)槁輻U運(yùn)轉(zhuǎn)、空氣增壓升溫及排氣等內(nèi)部因素及配管應(yīng)力、空氣流速過高等外部因素產(chǎn)生振動，而設(shè)備振動又會反作用于管道，增大管路的應(yīng)力。為了設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行，除了增設(shè)減震墊等規(guī)范合理的設(shè)備安裝外，其外部配管的合理性也至關(guān)重要。

一、螺桿壓縮機(jī)配管應(yīng)力過大的危害及無應(yīng)力配管的基本要求

螺桿壓縮機(jī)外接鋼管如果應(yīng)力過大，在設(shè)備運(yùn)行時隨著設(shè)備的震動可能導(dǎo)致如下三個不利后果：①鋼管承內(nèi)壓能力降低，突破設(shè)計壓力甚至工作壓力臨界點(diǎn)，則配管失敗，管路不可用；②焊縫處應(yīng)力過大產(chǎn)生脆裂，壓縮空氣泄露甚至局部爆破，會產(chǎn)生安全事故；③管道應(yīng)力反作用與設(shè)備，使設(shè)備局部變形或增大軸承摩擦，縮短設(shè)備使用壽命。

因此，螺桿壓縮機(jī)必須進(jìn)行無應(yīng)力配管，綜合石化、精細(xì)化工、環(huán)保等行業(yè)內(nèi)螺桿壓縮機(jī)配管經(jīng)驗(yàn)，歸納要點(diǎn)如下：

第一，螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部的水、油、氣路管道安裝需要符合專業(yè)的金屬管道施工標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范。另外內(nèi)部油路管線還需滿足：①管線焊接接頭要選擇使用氬弧焊的方式來進(jìn)行打底處理。②回油管線需要坡向油箱，坡度傾斜度設(shè)置不低于4%。③管道實(shí)施酸化和鈍化處理，在處理合格之后使用壓縮空氣吹干，封閉管口。水路氣路管道焊后也需試壓、沖洗及吹掃。

第二，管道的布置要能保證螺桿壓縮機(jī)機(jī)組震動位移量能夠?qū)崿F(xiàn)在管道內(nèi)的自由收縮變化。管道安裝順序自壓縮機(jī)往靜設(shè)備，先設(shè)支撐后架管確保管閥重量及附加力矩不作用于設(shè)備；管閥及支架設(shè)置完畢應(yīng)卸下法蘭的連接螺栓確認(rèn)自由狀態(tài)下兩片法蘭對齊，偏差量符合規(guī)定值，之后再上螺栓螺母。

第三，螺桿壓縮機(jī)與外部管道連接完畢后，需要相關(guān)人員對設(shè)備機(jī)殼和聯(lián)軸器的震動情況進(jìn)行監(jiān)測分析，其數(shù)值應(yīng)滿足API670 要求。

在開展空壓機(jī)系統(tǒng)空氣管路配管操作的時候要著重注意以下幾個問題：第一，主要線路的配管操作，各個管路之間要保持一度到兩度的傾斜度。保持這樣傾斜度的目的是方便管路中的冷凝水順利排出。在具體實(shí)施操作的時候，配管管路壓力如果需要降低，其最低的降低程度不能夠大于最開始設(shè)定壓力的5%比例。另外，在開展配管操作的時候要盡可能的選擇較大的管徑。第二，支線管路在設(shè)計的時候要能夠保障其在頂端順利接出，目的是在這個工過程中避免凝結(jié)的水進(jìn)入到工作機(jī)器中，并在壓縮機(jī)的空氣出口位置上設(shè)置單向閥門。第三，需要在主要管路的末端額外設(shè)置球閥，目的是促進(jìn)冷凝水的排放。第四，主管路不能夠隨意縮小，如果有必要需要在縮小或者放大管路之后使用漸縮管。第五，在壓縮處理之后還需要根據(jù)實(shí)際情況選擇在儲氣罐的上面設(shè)置一些凈化裝置，凈化裝置本身要能夠?qū)崿F(xiàn)氣體和水分的分離處理，分離之后的氣體能夠更好的完成一系列的過濾操作。第六，如果空氣量很大且時間較短，瞬時使用的氣量較大，需要額外安裝一個儲氣罐來作為緩沖的力量，通過這樣的方式能夠減少壓縮機(jī)組頻繁添加荷載的次數(shù)，由此來減少控制元件的次數(shù)，促進(jìn)壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

二、工程概述

本文所研究的危廢焚燒項(xiàng)目采取SA160雙螺桿水冷式微油壓縮機(jī)，壓縮機(jī)為整體撬裝模塊，含進(jìn)氣排氣風(fēng)道、水冷器、油冷器、電機(jī)、油氣分離器等，額定的功率為160KW，額定的轉(zhuǎn)動速度為每分鐘1490rpm，出氣口和壓縮機(jī)本體連接線有水平和豎直兩種朝向。

三、螺桿壓縮機(jī)的施工工藝分析

（一）垂直方向管線無應(yīng)力安裝

1.接管順序的確認(rèn)

螺桿壓縮機(jī)垂直立管道安裝如圖1 所示，根據(jù)圖一發(fā)現(xiàn)，立管法蘭到三號焊接口之間的管段屬于封閉管段1，二三號焊接口都是同心異徑管，和上部分的直管段預(yù)制完成。三號焊接口和六號焊接口之間有2 號封閉管段，垂直90 度的彎頭和垂直45 度的彎頭會連接在一起，在連接之后還會和其他水平管段連接在一起，四號和五號焊口預(yù)制完成之后，六號焊口會和其他水平管段的管線連接在一起。三號和六號焊口為連頭固定口，在具體實(shí)施操作的時候會優(yōu)先安裝封閉管段1，之后安裝封閉管段2，先焊接管口3，再焊接管口6。

圖1 垂直管道單線示意圖

2.封閉管段1 的管道安裝

按照常規(guī)方式進(jìn)行安裝，具體順序?yàn)橄戎Ъ?、吊裝、組對，尋找正上下法蘭的螺栓孔中心，在尋找到螺栓孔中心之后，先對稱安裝一對直徑小于法蘭螺栓孔的0.05mm 到0.1mm 的銷釘，完成定位，而后在之后間隔插入六個連接螺栓，將管道法蘭臨時連接在螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)出口法蘭上。

將立管段放置在支撐墊鐵上，通過調(diào)整墊鐵來控制兩個法蘭之間的間隔距離，將法蘭之間的間隔距離控制在3mm 左右，這個期間螺栓孔內(nèi)部的螺栓要能夠自由松動，在找到適合點(diǎn)之后調(diào)整墊鐵，將立管段固定在支撐架上。

3.封閉管段2 的管道安裝和3 號焊口的焊接

第一，封閉管段2 的安裝要充分參照封閉管段1 的基準(zhǔn)，優(yōu)先進(jìn)行組隊(duì)，調(diào)整好組對之后使六號管線口組對間隔縫隙保持在3mm。第二，考慮到三號焊接口施工形變對六號焊接口組對的影響，在組對六號焊接口的時候需要沿著垂直向下的方向預(yù)留2mm的錯邊量，水平方向?qū)R。

4.封閉管段6 的組對焊接施工

在壓縮機(jī)的機(jī)座位置上放置四個測量軸向位移和橫向位移百分表，兩個用來監(jiān)測聯(lián)軸器同心度變化的百分表。定位點(diǎn)焊六號焊口，立管段使用彈簧支架來支撐重量。在對六號焊口實(shí)施焊接操作的時候可以安排兩名施工人員同時進(jìn)行焊接，交叉對稱進(jìn)行，焊接速度要始終保持在一致的狀態(tài)，在焊接的過中需要隨時檢測壓縮機(jī)本體的法蘭和立管端口法蘭的平行度和橫縱中心對稱度。

（二）水平方向管線的無應(yīng)力安裝

1.管道組對

第一，壓縮機(jī)進(jìn)出口管道配管安裝質(zhì)量和壓縮機(jī)安裝精準(zhǔn)度存在密切的關(guān)聯(lián)，在管道組對焊接施工完成之后要保證任何外力都不能夠作用在壓縮機(jī)上，由此來保證壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。第二，螺桿壓縮機(jī)水平管道安裝如圖2 所示，根據(jù)圖2 發(fā)現(xiàn)，四號焊口到管道的法蘭被稱作是封閉管段，四號焊接口到其他設(shè)備管道為自由管段，封閉管段需要在機(jī)組找正、找平之后進(jìn)行安裝。

圖2 水平管道安裝圖

2.管道焊接

第一，封閉管段的最后組對焊接接口進(jìn)行選擇，選擇的參照標(biāo)準(zhǔn)焊接應(yīng)力會對機(jī)組表現(xiàn)出較強(qiáng)、較靈敏的響應(yīng)，從而能夠更為直接、方便的調(diào)整附加外力。第二，管道焊接組對是保證管道對壓縮機(jī)不產(chǎn)生應(yīng)力的關(guān)鍵。第三，管道工藝和機(jī)組焊接的時候需要采取積極的措施檢查確認(rèn)各個管道的應(yīng)力情況。第四，配管的時候要以壓縮機(jī)作為本體法蘭標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測量，在計算長度的時候需要充分考慮配管打磨和焊接收縮的剩余量。第五，壓縮機(jī)進(jìn)出管道和法蘭要進(jìn)行八等分焊接連接。第六，在點(diǎn)焊位置固定之后撤離臨時性支撐，再次測試壓縮機(jī)本體法蘭和配對法蘭的同心度、平行情況。

3.軟連接設(shè)置

研究項(xiàng)目中有一臺壓縮機(jī)水平出氣口與緩沖儲氣罐距離較近，且壓縮機(jī)出氣口與儲氣罐進(jìn)氣口同標(biāo)高，硬連后柔性不足，激振頻率與固有頻率非?？拷?，設(shè)備與管道振動較大，后經(jīng)改造在壓縮機(jī)出口法蘭處加裝一截200mm 長金屬軟管，在水平管的平臺支托與管道之間增設(shè)了3mm 厚的橡膠墊板，徹底解決了管道共振問題。

四、結(jié)束語

綜上所述，通過對螺桿壓縮機(jī)無應(yīng)力配管工程施工分析討論，提出了水平方向、垂直方向兩種焊接無應(yīng)力施工方式及增設(shè)軟連接消減應(yīng)力方式，幾種方案均在項(xiàng)目中得到實(shí)際應(yīng)用并取得良好效果，有效提升了螺桿壓縮機(jī)的安裝質(zhì)量，改善了設(shè)備運(yùn)行工況，值得廣泛推廣。