大型往復活塞式壓縮機的安裝調試技術與應用分析

王進

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

近年來，國內工業化進程始終處于加速狀態中，油氣田開發規模與清潔類能源的使用量持續擴張，促使壓縮機投用范圍逐步擴大，而且不管是開發活動還是管道運輸，壓縮機的增壓功能都起到關鍵性的作用。但該類機器由于自身的結構及管控節點、造價、運行風險等均較為復雜，容易出現運行故障，不得不換新與維修。而常見異常則是在機組安裝調試階段埋下的隱患引發的。

1 大型往復活塞式壓縮機與安裝調試

1.1 使用優勢

石化領域中，大型往復活塞式的壓縮機，使用優勢主要體現在以下3個方面。

（1）壓力大。以往的壓縮機工作中，會被所處工作空間的壓力干擾，導致壓縮機運行效率下降，內部元件也可能因此受損。而往復活塞式的設備能防止出現該類情況，既能達到精密運行程度，不被外界因素干預，又可擴大工作壓力區間，使用范圍更廣。

（2）效率高。和其他結構的設備比較，活塞的動作速度更快，可以把熱能有效轉化成機械能。以石化公司的角度來看，不僅能減少日常生產的資金投入，還能節省部分資源，兼顧經濟與生態效益。

（3）生產便捷。機械設備運行效率受到金屬構件的影響，活塞式的壓縮機對此類構件使用標準并不高，而且通用性較強。比如，螺母零件，可用在該類壓縮機的型號較多，制作加工途徑也比較多，所以生產加工便利。

1.2 安裝調試

壓縮機投產使用中，安裝調試是較為重要的操作技術，包括找平以及灌漿等環節。一方面，前期安裝，該階段主要涉及安裝機組的工作，比如制作砼基礎、吊裝、灌漿、連接管線等。相關檢查檢測任務包括：活塞桿跳動、機身平面度、活塞死點以及其和氣缸之間的縫隙、電器儀表等。另一方面，后期調試，具體包含機組調試及空載測試等。

2 大型往復活塞式壓縮機的安裝調試要點

2.1 安裝準備

在機組安裝時，要先完成幾項準備任務。（1）移交。機器采購入場中，相關人員需核對移交時間、機器型號等。（2）繪制測量圖表。活塞式機組的工作有特定區域，在圖表上標注設備型號、規格、運行條件等。借此可全面體現出機組工作狀態，以便盡快檢查出問題。（3）驗收安裝基礎。鑒于此類壓縮機占用空間較大，要求在安裝前對劃定位置進行整體性檢查，并分析機組工作狀態。通過多次重復檢測，保障機組和其他設備之間的距離，給壓縮機安裝及調試予以技術支撐。同時，對于特殊安裝點，需做好標記，缺陷位置需畫上風險記號，以便技術員著重觀察。（4）機組內部檢查。在確認機組工作環境無問題后，需查看機組內部，比如安裝連接處有無縫隙及孔洞等，倘若存在類似的問題，需立即修復處理。同時，還要檢查機組硬件的工作狀態，與相關領域標準及規范進行對比，在確保全部項目均達到應用標準后，才能組織現場安裝。

2.2 找平處理

（1）主撬粗找平。壓縮機的機身上，利用鉗工水平儀進行粗找平。機身加工面的兩側以及中間主要有8個點，每處都需檢查其軸向及橫向的水平度，并且一個點上要進行2次測量，也就是在同一點上轉動180°。同時，還要查看各個頂絲螺栓與墊板之間的接觸效果，按照檢測反饋信息，調整螺栓的松緊程度。在粗找平操作過程中，全部調整數據均要完整保存，其中同向檢測位置的水平度偏差需在0.1mm/m以內。

（2）機身精找平。壓縮機的穩定工況、機身及曲軸應用年限，與主軸基孔同軸有極強的關聯性，相應的同心度也是衡量安裝調試品質的關鍵指標。組裝完的壓縮機，需測量器軟腳與上加工區域的平面性，這是維護同心度的有效方法。比如Ariel壓縮機，對上加工平面的處理有精確關聯公差要求，也就是上平面度與機器腳底板、主軸基孔之間需具備關聯性。利用支撐結構將機器腳底板進行固定處理后，并且上平面的水平度符合設定要求，這時對軟腳與上部加工面實施測量，所得數據能佐證同心度的情況。對于壓縮機的機身平面度檢查，通常會采用鉗工的水平儀，在精找平環節中，同向各檢測點的水平度差值需壓縮到0.05mm/m以下。此處，建議應用精度級別達到0.025mm的儀器，測量壓縮機縱梁實際長度，并在所有地腳螺栓處，測量縱梁對應上平面的制作情況，此處也可以選擇測量相鄰地腳螺栓之間的區域。取得的任意相鄰點的測量信息，精度要求在0.05mm以下，而同軸度的全部平面度之和，不能超出設定公差范圍。

對于機身的精找平處理，除了使用鉗工水平儀，還能運用高精度的傾角儀，能間接確定同心度的達標率。相關操作流程是：將曲軸箱蓋子打開，清潔整個機身的上部平面，把測量儀器直接固定于延長桿上，基于地腳螺栓孔的點位，標記出待測量點。設置測量儀器的方式參數，并把調零旋鈕盡可能調節到零，隨后進行鎖緊處理，開啟電子系統軟件，挑選相應的模板，借助計算機與儀器藍牙連接，并顯示測量結果。在測量中慢慢微調，直到屏幕上的反饋數據區域穩定，探測線也處于平直的狀態，此時的數據就是測量結果，將其記錄保存后，開始其他點位的測量。在機器上方面軸向點位測量后，要移動延長桿的位置，并且要和機器導軌間距相同，繼續測量其他標記點。按照Ariel設備的技術標準，相鄰標記點之間的誤差需在0.05mm以下，機身的上部平面則要在0.2mm以內。對于壓縮機的各個固定位，需經過精確調整，確保釋放期間的偏差不能大于0.05mm，經過測量后，根據技術標準，擰緊機身和撬座連接的螺栓。

2.3 灌漿處理

在壓縮機安裝及調試中，一般有2次灌漿。一次灌漿中，需先查看地腳螺栓孔的規格及點位，相應預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，不能出現油污及氧化層，相關人員還需在螺紋處涂抹適量油脂。螺母旋緊后，要把螺母、墊圈及機器底座之間進一步壓實，使螺紋漏出長度達到螺栓徑長的1/3～2/3。一次灌漿時，選擇無收縮的泥漿注入螺栓孔內，最終高度需和機組砼基礎持平。在此環節操作完成后，需在表面覆蓋薄膜，后期進行灑水養護，避免形成裂縫以及凝固時間太短。在常溫環境中，從灌漿完工到強度達標的時長應控制在4日左右。在灌漿部分的強度滿足設計標準的75%后，才能將螺栓完全擰緊。

二次灌漿的作業面在鋼筋砼基礎上，澆筑砼基礎中，頂部平面需超過設計數值50mm，等到砼材料凝固后，把其打磨到設計高度，而且還要進行鑿毛，去除松動的部分與各類雜物。之后，使用壓縮清理表層浮灰，這樣做是為保障和環氧樹脂層的連接效果。另外，關鍵作業面的支模需保證穩定、可靠，并預留排氣孔。二次灌漿中，在確認主撬與副撬構件均安裝找平后的1日內開展，如果施工時間不允許，要在灌漿前進行重新測量。此次灌漿時，作業空間的環境溫度應在15～30℃之間。倘若溫度偏低，不利于漿液流動，影響底部的附著效果，導致機組投入使用后，會出現明顯的振動，而且不容易解決。如果只能在低溫條件下作業，就應建立溫度場，使砼基礎表層溫度上升，以達到灌漿的需求。正式灌漿時，所有墊鐵之間的連接處均需通過點焊加固，并把表層清理干凈，連續6h處于濕潤狀態，并在灌漿開工前1h，清理表面積水，讓砼基礎進入水分飽和狀態。灌漿過程中，漿液要邊配制邊用，借助外力倒進基礎上的漿料需推進底座下，采用小規格的振搗棒處理，由此才能保證灌漿料逐漸溢出并超過基座底部平面大約15～25mm。該項灌漿操作需一次性結束，不可出現停頓，這樣才能保證結構的密實度，二次灌漿厚度需把控在50～70mm以內。該作業環節結束后，需進行壓平及打磨表層，等到結構強度有設計的75%以上，調節及固定機組系統。

3 大型往復活塞式壓縮機安裝調試應用分析

200萬t/a往復活塞式的壓縮機，輸送氫氣，設備進氣壓力值是2.42MPa，而排氣的壓力值是16.88MPa。整個機組有2臺設備，主機是對稱平衡式結構，能提供三級壓縮，分布成4列。此大型機組中包括曲軸箱、注油系統及氣缸等。

3.1 驗收機組基礎

在驗收機組基礎中，需檢查設備位置、幾何規格、質量狀態等。其中設備位置是以中心線為準，與設定參數的偏差不能超出20mm。此外作業面標高誤差需在20mm以內，基礎的上部表面水平度偏差度要求在5mm/m，機組基礎長度是10mm。該機組的曲軸箱利用螺旋千斤頂微調，因此操作人員要先準確定位千斤頂的點位，可和機組底座核對，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

將曲軸箱運輸到位后，借助臨時墊鐵把其支撐起來，并按照加工作業的上平面進行找平。現場測量時，先將待測表面清洗干凈，但不能使用打磨及刮等處理方式，避免水平測量結果失真。測量水平面中，要注意到現場日夜溫差，這是由于曲軸箱水平狀態容易受到溫度影響。因而在第一次找平時，應定時測量，由此總結水平度的變化。在確認水平度與標高均滿足設計標準后，適度擰緊螺栓。另外，為保證機組能長時間穩定運行，擰緊螺栓之前，需把相應桿件位置進行防腐處理，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高后，對螺栓孔進行灌漿。整個灌漿部分共分成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。在該大型機組中，氣缸和中體采用直接連接的結構，單個都有14t，曲軸箱和重點之間選擇剛性連接，利用螺栓固定，并進行對中調整。鑒于此種連接結構對吊裝環節有較嚴格的標準，避免在起吊中受力不均，導致氣缸和中體之間的密封受損。另外，調節氣缸的水平度中，先要將蓋子打開，測量位置設于氣缸鏡面的兩端，和邊緣處相距10～15mm。此項調整是利用中體下方千斤頂以及曲軸箱下方千斤頂，通過二者配合實現。調整水平度時，為降低機組后期運維難度，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0.1mm/m的標準完成驗收。

3.4 十字頭及連桿

一次灌漿環節中，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螺母的接觸面進行針對性配研，保障二者接觸勻稱。考慮到十字頭滑道是橢圓狀，會自動調心，所以在連接處理中，要均勻預緊固定螺栓。機組活塞與連桿需經過細致檢查，確保活塞環上沒有缺陷，安裝到位后，對氣缸進行漏光查看，允許漏光點數量最多2處，而且各點漏光弧長要在36°以內，隨后測試各部分的運轉狀態。

3.5 精找平與灌漿

相關人員使用合適精度的水平儀，對曲軸箱進行精找平。其中，以滑道前后2處為準，測出縱向的水平度；按照滑道軸線測出垂直度；軸承孔位置可測出橫向水平度，三者允許誤差均是0.1mm/m。二次灌漿階段，需先啟動試運行驅動電機，確定中心線的位置，并將聯軸裝置進行大致對中調整。此外曲軸箱進行找平找正結束后的1日內，開展二次灌漿施工。本文所述機組選擇無墊鐵的處理方式，為使灌漿層可給機組提供有力支撐起到減振的作用，要求使用無收縮的環氧樹脂。此環節的具體處理過程上文已經有所提及，此處不進行重復論述。在通過灌漿及找平處理后，對氣缸進行縱向測量，設計允許偏差是0.1mm，測量4列后，得到的結果數據分別是：-0.05、+0.02、+0.02以及0.0mm。

3.6 安裝電動機及精對中

主電機可以與壓縮機一同安裝，或是在一次灌漿操作的前后。主電機運至現場時是分體的狀態，要進行組裝，隨后將定子及轉子穿芯后，整體吊起放置在底座上，安裝相應的冷凝裝置與附屬部分。在電機就位后，立刻調整軸承座軸瓦及其位置、定子和轉子間距等。根據主電機試運行的標準，需單獨測試，確定中心線距離，由此完成粗對中。采用一次灌漿的方式處理電機，將電機和壓縮機進行精確對中，此處可利用對中儀器。在確認位置準確后，連接聯軸裝置。并在連接過程中對曲臂差實施對比檢測，用于了解連接作業對其的干擾，保證因此出現的曲臂差在設備安裝的允許偏差值以下。最終曲臂差在0.05mm以內，符合機組安裝要求。在完成上述安裝處理后，對電機實施二次灌漿。此時完成活塞式機組的安裝及調試工作。

4 結語

總之，為保障活塞式機組的安裝調試效果，相關企業及人員應了解此項作業的基本技術，把握住所有質量控制節點。基于此，才能保證壓縮機組投產后，長期保持穩定的工作狀態，最終實現機器安全使用，甚至實現資產保值。