大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的安裝調(diào)試技術(shù)與應(yīng)用分析

王進(jìn)

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)化進(jìn)程始終處于加速狀態(tài)中，油氣田開發(fā)規(guī)模與清潔類能源的使用量持續(xù)擴(kuò)張，促使壓縮機(jī)投用范圍逐步擴(kuò)大，而且不管是開發(fā)活動(dòng)還是管道運(yùn)輸，壓縮機(jī)的增壓功能都起到關(guān)鍵性的作用。但該類機(jī)器由于自身的結(jié)構(gòu)及管控節(jié)點(diǎn)、造價(jià)、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等均較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)運(yùn)行故障，不得不換新與維修。而常見(jiàn)異常則是在機(jī)組安裝調(diào)試階段埋下的隱患引發(fā)的。

1 大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)與安裝調(diào)試

1.1 使用優(yōu)勢(shì)

石化領(lǐng)域中，大型往復(fù)活塞式的壓縮機(jī)，使用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）壓力大。以往的壓縮機(jī)工作中，會(huì)被所處工作空間的壓力干擾，導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行效率下降，內(nèi)部元件也可能因此受損。而往復(fù)活塞式的設(shè)備能防止出現(xiàn)該類情況，既能達(dá)到精密運(yùn)行程度，不被外界因素干預(yù)，又可擴(kuò)大工作壓力區(qū)間，使用范圍更廣。

（2）效率高。和其他結(jié)構(gòu)的設(shè)備比較，活塞的動(dòng)作速度更快，可以把熱能有效轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。以石化公司的角度來(lái)看，不僅能減少日常生產(chǎn)的資金投入，還能節(jié)省部分資源，兼顧經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。

（3）生產(chǎn)便捷。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率受到金屬構(gòu)件的影響，活塞式的壓縮機(jī)對(duì)此類構(gòu)件使用標(biāo)準(zhǔn)并不高，而且通用性較強(qiáng)。比如，螺母零件，可用在該類壓縮機(jī)的型號(hào)較多，制作加工途徑也比較多，所以生產(chǎn)加工便利。

1.2 安裝調(diào)試

壓縮機(jī)投產(chǎn)使用中，安裝調(diào)試是較為重要的操作技術(shù)，包括找平以及灌漿等環(huán)節(jié)。一方面，前期安裝，該階段主要涉及安裝機(jī)組的工作，比如制作砼基礎(chǔ)、吊裝、灌漿、連接管線等。相關(guān)檢查檢測(cè)任務(wù)包括：活塞桿跳動(dòng)、機(jī)身平面度、活塞死點(diǎn)以及其和氣缸之間的縫隙、電器儀表等。另一方面，后期調(diào)試，具體包含機(jī)組調(diào)試及空載測(cè)試等。

2 大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的安裝調(diào)試要點(diǎn)

2.1 安裝準(zhǔn)備

在機(jī)組安裝時(shí)，要先完成幾項(xiàng)準(zhǔn)備任務(wù)。（1）移交。機(jī)器采購(gòu)入場(chǎng)中，相關(guān)人員需核對(duì)移交時(shí)間、機(jī)器型號(hào)等。（2）繪制測(cè)量圖表。活塞式機(jī)組的工作有特定區(qū)域，在圖表上標(biāo)注設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、運(yùn)行條件等。借此可全面體現(xiàn)出機(jī)組工作狀態(tài)，以便盡快檢查出問(wèn)題。（3）驗(yàn)收安裝基礎(chǔ)。鑒于此類壓縮機(jī)占用空間較大，要求在安裝前對(duì)劃定位置進(jìn)行整體性檢查，并分析機(jī)組工作狀態(tài)。通過(guò)多次重復(fù)檢測(cè)，保障機(jī)組和其他設(shè)備之間的距離，給壓縮機(jī)安裝及調(diào)試予以技術(shù)支撐。同時(shí)，對(duì)于特殊安裝點(diǎn)，需做好標(biāo)記，缺陷位置需畫上風(fēng)險(xiǎn)記號(hào)，以便技術(shù)員著重觀察。（4）機(jī)組內(nèi)部檢查。在確認(rèn)機(jī)組工作環(huán)境無(wú)問(wèn)題后，需查看機(jī)組內(nèi)部，比如安裝連接處有無(wú)縫隙及孔洞等，倘若存在類似的問(wèn)題，需立即修復(fù)處理。同時(shí)，還要檢查機(jī)組硬件的工作狀態(tài)，與相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行對(duì)比，在確保全部項(xiàng)目均達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)后，才能組織現(xiàn)場(chǎng)安裝。

2.2 找平處理

（1）主撬粗找平。壓縮機(jī)的機(jī)身上，利用鉗工水平儀進(jìn)行粗找平。機(jī)身加工面的兩側(cè)以及中間主要有8個(gè)點(diǎn)，每處都需檢查其軸向及橫向的水平度，并且一個(gè)點(diǎn)上要進(jìn)行2次測(cè)量，也就是在同一點(diǎn)上轉(zhuǎn)動(dòng)180°。同時(shí)，還要查看各個(gè)頂絲螺栓與墊板之間的接觸效果，按照檢測(cè)反饋信息，調(diào)整螺栓的松緊程度。在粗找平操作過(guò)程中，全部調(diào)整數(shù)據(jù)均要完整保存，其中同向檢測(cè)位置的水平度偏差需在0.1mm/m以內(nèi)。

（2）機(jī)身精找平。壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況、機(jī)身及曲軸應(yīng)用年限，與主軸基孔同軸有極強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，相應(yīng)的同心度也是衡量安裝調(diào)試品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。組裝完的壓縮機(jī)，需測(cè)量器軟腳與上加工區(qū)域的平面性，這是維護(hù)同心度的有效方法。比如Ariel壓縮機(jī)，對(duì)上加工平面的處理有精確關(guān)聯(lián)公差要求，也就是上平面度與機(jī)器腳底板、主軸基孔之間需具備關(guān)聯(lián)性。利用支撐結(jié)構(gòu)將機(jī)器腳底板進(jìn)行固定處理后，并且上平面的水平度符合設(shè)定要求，這時(shí)對(duì)軟腳與上部加工面實(shí)施測(cè)量，所得數(shù)據(jù)能佐證同心度的情況。對(duì)于壓縮機(jī)的機(jī)身平面度檢查，通常會(huì)采用鉗工的水平儀，在精找平環(huán)節(jié)中，同向各檢測(cè)點(diǎn)的水平度差值需壓縮到0.05mm/m以下。此處，建議應(yīng)用精度級(jí)別達(dá)到0.025mm的儀器，測(cè)量壓縮機(jī)縱梁實(shí)際長(zhǎng)度，并在所有地腳螺栓處，測(cè)量縱梁對(duì)應(yīng)上平面的制作情況，此處也可以選擇測(cè)量相鄰地腳螺栓之間的區(qū)域。取得的任意相鄰點(diǎn)的測(cè)量信息，精度要求在0.05mm以下，而同軸度的全部平面度之和，不能超出設(shè)定公差范圍。

對(duì)于機(jī)身的精找平處理，除了使用鉗工水平儀，還能運(yùn)用高精度的傾角儀，能間接確定同心度的達(dá)標(biāo)率。相關(guān)操作流程是：將曲軸箱蓋子打開，清潔整個(gè)機(jī)身的上部平面，把測(cè)量?jī)x器直接固定于延長(zhǎng)桿上，基于地腳螺栓孔的點(diǎn)位，標(biāo)記出待測(cè)量點(diǎn)。設(shè)置測(cè)量?jī)x器的方式參數(shù)，并把調(diào)零旋鈕盡可能調(diào)節(jié)到零，隨后進(jìn)行鎖緊處理，開啟電子系統(tǒng)軟件，挑選相應(yīng)的模板，借助計(jì)算機(jī)與儀器藍(lán)牙連接，并顯示測(cè)量結(jié)果。在測(cè)量中慢慢微調(diào)，直到屏幕上的反饋數(shù)據(jù)區(qū)域穩(wěn)定，探測(cè)線也處于平直的狀態(tài)，此時(shí)的數(shù)據(jù)就是測(cè)量結(jié)果，將其記錄保存后，開始其他點(diǎn)位的測(cè)量。在機(jī)器上方面軸向點(diǎn)位測(cè)量后，要移動(dòng)延長(zhǎng)桿的位置，并且要和機(jī)器導(dǎo)軌間距相同，繼續(xù)測(cè)量其他標(biāo)記點(diǎn)。按照Ariel設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相鄰標(biāo)記點(diǎn)之間的誤差需在0.05mm以下，機(jī)身的上部平面則要在0.2mm以內(nèi)。對(duì)于壓縮機(jī)的各個(gè)固定位，需經(jīng)過(guò)精確調(diào)整，確保釋放期間的偏差不能大于0.05mm，經(jīng)過(guò)測(cè)量后，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，擰緊機(jī)身和撬座連接的螺栓。

2.3 灌漿處理

在壓縮機(jī)安裝及調(diào)試中，一般有2次灌漿。一次灌漿中，需先查看地腳螺栓孔的規(guī)格及點(diǎn)位，相應(yīng)預(yù)留孔的鉛垂度誤差率不能大于1%，而螺栓與孔壁間需在15mm以上，底端和孔底也要留出一定間距。此處用到的螺栓零件，要保持清潔，不能出現(xiàn)油污及氧化層，相關(guān)人員還需在螺紋處涂抹適量油脂。螺母旋緊后，要把螺母、墊圈及機(jī)器底座之間進(jìn)一步壓實(shí)，使螺紋漏出長(zhǎng)度達(dá)到螺栓徑長(zhǎng)的1/3～2/3。一次灌漿時(shí)，選擇無(wú)收縮的泥漿注入螺栓孔內(nèi)，最終高度需和機(jī)組砼基礎(chǔ)持平。在此環(huán)節(jié)操作完成后，需在表面覆蓋薄膜，后期進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，避免形成裂縫以及凝固時(shí)間太短。在常溫環(huán)境中，從灌漿完工到強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的時(shí)長(zhǎng)應(yīng)控制在4日左右。在灌漿部分的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的75%后，才能將螺栓完全擰緊。

二次灌漿的作業(yè)面在鋼筋砼基礎(chǔ)上，澆筑砼基礎(chǔ)中，頂部平面需超過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)值50mm，等到砼材料凝固后，把其打磨到設(shè)計(jì)高度，而且還要進(jìn)行鑿毛，去除松動(dòng)的部分與各類雜物。之后，使用壓縮清理表層浮灰，這樣做是為保障和環(huán)氧樹脂層的連接效果。另外，關(guān)鍵作業(yè)面的支模需保證穩(wěn)定、可靠，并預(yù)留排氣孔。二次灌漿中，在確認(rèn)主撬與副撬構(gòu)件均安裝找平后的1日內(nèi)開展，如果施工時(shí)間不允許，要在灌漿前進(jìn)行重新測(cè)量。此次灌漿時(shí)，作業(yè)空間的環(huán)境溫度應(yīng)在15～30℃之間。倘若溫度偏低，不利于漿液流動(dòng)，影響底部的附著效果，導(dǎo)致機(jī)組投入使用后，會(huì)出現(xiàn)明顯的振動(dòng)，而且不容易解決。如果只能在低溫條件下作業(yè)，就應(yīng)建立溫度場(chǎng)，使砼基礎(chǔ)表層溫度上升，以達(dá)到灌漿的需求。正式灌漿時(shí)，所有墊鐵之間的連接處均需通過(guò)點(diǎn)焊加固，并把表層清理干凈，連續(xù)6h處于濕潤(rùn)狀態(tài)，并在灌漿開工前1h，清理表面積水，讓砼基礎(chǔ)進(jìn)入水分飽和狀態(tài)。灌漿過(guò)程中，漿液要邊配制邊用，借助外力倒進(jìn)基礎(chǔ)上的漿料需推進(jìn)底座下，采用小規(guī)格的振搗棒處理，由此才能保證灌漿料逐漸溢出并超過(guò)基座底部平面大約15～25mm。該項(xiàng)灌漿操作需一次性結(jié)束，不可出現(xiàn)停頓，這樣才能保證結(jié)構(gòu)的密實(shí)度，二次灌漿厚度需把控在50～70mm以內(nèi)。該作業(yè)環(huán)節(jié)結(jié)束后，需進(jìn)行壓平及打磨表層，等到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有設(shè)計(jì)的75%以上，調(diào)節(jié)及固定機(jī)組系統(tǒng)。

3 大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)安裝調(diào)試應(yīng)用分析

200萬(wàn)t/a往復(fù)活塞式的壓縮機(jī)，輸送氫氣，設(shè)備進(jìn)氣壓力值是2.42MPa，而排氣的壓力值是16.88MPa。整個(gè)機(jī)組有2臺(tái)設(shè)備，主機(jī)是對(duì)稱平衡式結(jié)構(gòu)，能提供三級(jí)壓縮，分布成4列。此大型機(jī)組中包括曲軸箱、注油系統(tǒng)及氣缸等。

3.1 驗(yàn)收機(jī)組基礎(chǔ)

在驗(yàn)收機(jī)組基礎(chǔ)中，需檢查設(shè)備位置、幾何規(guī)格、質(zhì)量狀態(tài)等。其中設(shè)備位置是以中心線為準(zhǔn)，與設(shè)定參數(shù)的偏差不能超出20mm。此外作業(yè)面標(biāo)高誤差需在20mm以內(nèi)，基礎(chǔ)的上部表面水平度偏差度要求在5mm/m，機(jī)組基礎(chǔ)長(zhǎng)度是10mm。該機(jī)組的曲軸箱利用螺旋千斤頂微調(diào)，因此操作人員要先準(zhǔn)確定位千斤頂?shù)狞c(diǎn)位，可和機(jī)組底座核對(duì)，盡可能接近地腳以及底座筋板位置，并且水平度需在2mm/m以下。

3.2 裝配曲軸箱

將曲軸箱運(yùn)輸?shù)轿缓?，借助臨時(shí)墊鐵把其支撐起來(lái)，并按照加工作業(yè)的上平面進(jìn)行找平?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，先將待測(cè)表面清洗干凈，但不能使用打磨及刮等處理方式，避免水平測(cè)量結(jié)果失真。測(cè)量水平面中，要注意到現(xiàn)場(chǎng)日夜溫差，這是由于曲軸箱水平狀態(tài)容易受到溫度影響。因而在第一次找平時(shí)，應(yīng)定時(shí)測(cè)量，由此總結(jié)水平度的變化。在確認(rèn)水平度與標(biāo)高均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，適度擰緊螺栓。另外，為保證機(jī)組能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，擰緊螺栓之前，需把相應(yīng)桿件位置進(jìn)行防腐處理，隨后借助液壓扳手把螺栓擰至50%的松緊程度。再次檢查水平度及標(biāo)高后，對(duì)螺栓孔進(jìn)行灌漿。整個(gè)灌漿部分共分成3層，除中間層采用干砂外，另外2層均使用100mm后的砂漿。

3.3 連接氣缸

在完成以上施工工作后，安裝氣缸，并連接上曲軸箱。在該大型機(jī)組中，氣缸和中體采用直接連接的結(jié)構(gòu)，單個(gè)都有14t，曲軸箱和重點(diǎn)之間選擇剛性連接，利用螺栓固定，并進(jìn)行對(duì)中調(diào)整。鑒于此種連接結(jié)構(gòu)對(duì)吊裝環(huán)節(jié)有較嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，避免在起吊中受力不均，導(dǎo)致氣缸和中體之間的密封受損。另外，調(diào)節(jié)氣缸的水平度中，先要將蓋子打開，測(cè)量位置設(shè)于氣缸鏡面的兩端，和邊緣處相距10～15mm。此項(xiàng)調(diào)整是利用中體下方千斤頂以及曲軸箱下方千斤頂，通過(guò)二者配合實(shí)現(xiàn)。調(diào)整水平度時(shí)，為降低機(jī)組后期運(yùn)維難度，需在中體支撐表層上方額外添加約為3～4mm厚度的墊片，最終根據(jù)0.1mm/m的標(biāo)準(zhǔn)完成驗(yàn)收。

3.4 十字頭及連桿

一次灌漿環(huán)節(jié)中，能同步開展活塞桿與十字頭的處理工作，在后者連接裝置端面和相應(yīng)螺母的接觸面進(jìn)行針對(duì)性配研，保障二者接觸勻稱。考慮到十字頭滑道是橢圓狀，會(huì)自動(dòng)調(diào)心，所以在連接處理中，要均勻預(yù)緊固定螺栓。機(jī)組活塞與連桿需經(jīng)過(guò)細(xì)致檢查，確?；钊h(huán)上沒(méi)有缺陷，安裝到位后，對(duì)氣缸進(jìn)行漏光查看，允許漏光點(diǎn)數(shù)量最多2處，而且各點(diǎn)漏光弧長(zhǎng)要在36°以內(nèi)，隨后測(cè)試各部分的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

3.5 精找平與灌漿

相關(guān)人員使用合適精度的水平儀，對(duì)曲軸箱進(jìn)行精找平。其中，以滑道前后2處為準(zhǔn)，測(cè)出縱向的水平度；按照滑道軸線測(cè)出垂直度；軸承孔位置可測(cè)出橫向水平度，三者允許誤差均是0.1mm/m。二次灌漿階段，需先啟動(dòng)試運(yùn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)，確定中心線的位置，并將聯(lián)軸裝置進(jìn)行大致對(duì)中調(diào)整。此外曲軸箱進(jìn)行找平找正結(jié)束后的1日內(nèi)，開展二次灌漿施工。本文所述機(jī)組選擇無(wú)墊鐵的處理方式，為使灌漿層可給機(jī)組提供有力支撐起到減振的作用，要求使用無(wú)收縮的環(huán)氧樹脂。此環(huán)節(jié)的具體處理過(guò)程上文已經(jīng)有所提及，此處不進(jìn)行重復(fù)論述。在通過(guò)灌漿及找平處理后，對(duì)氣缸進(jìn)行縱向測(cè)量，設(shè)計(jì)允許偏差是0.1mm，測(cè)量4列后，得到的結(jié)果數(shù)據(jù)分別是：-0.05、+0.02、+0.02以及0.0mm。

3.6 安裝電動(dòng)機(jī)及精對(duì)中

主電機(jī)可以與壓縮機(jī)一同安裝，或是在一次灌漿操作的前后。主電機(jī)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)時(shí)是分體的狀態(tài)，要進(jìn)行組裝，隨后將定子及轉(zhuǎn)子穿芯后，整體吊起放置在底座上，安裝相應(yīng)的冷凝裝置與附屬部分。在電機(jī)就位后，立刻調(diào)整軸承座軸瓦及其位置、定子和轉(zhuǎn)子間距等。根據(jù)主電機(jī)試運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，需單獨(dú)測(cè)試，確定中心線距離，由此完成粗對(duì)中。采用一次灌漿的方式處理電機(jī)，將電機(jī)和壓縮機(jī)進(jìn)行精確對(duì)中，此處可利用對(duì)中儀器。在確認(rèn)位置準(zhǔn)確后，連接聯(lián)軸裝置。并在連接過(guò)程中對(duì)曲臂差實(shí)施對(duì)比檢測(cè)，用于了解連接作業(yè)對(duì)其的干擾，保證因此出現(xiàn)的曲臂差在設(shè)備安裝的允許偏差值以下。最終曲臂差在0.05mm以內(nèi)，符合機(jī)組安裝要求。在完成上述安裝處理后，對(duì)電機(jī)實(shí)施二次灌漿。此時(shí)完成活塞式機(jī)組的安裝及調(diào)試工作。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，為保障活塞式機(jī)組的安裝調(diào)試效果，相關(guān)企業(yè)及人員應(yīng)了解此項(xiàng)作業(yè)的基本技術(shù)，把握住所有質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)?；诖?，才能保證壓縮機(jī)組投產(chǎn)后，長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器安全使用，甚至實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)保值。