整体往复式压缩机是石油天然气行业增压集输的重要动力设备,压缩机安全运行是天然气增产的重要保证,目前天然气压缩机的管理仍是采取基于传统的计划性维修和事故后处理的模式。随着机组使用年限的增加事故率也随之上升,机组安全运行是油气田管理者十分关注的问题,特别是老、旧机组及超期服役机组的安全运行状况令人担忧。压缩机整体安全性评价正是为满足这种需求而提出的,本文基于整体往复式压缩机安全评价思想出发,提出压缩机系统评价和部件评价相结合的方法,并根据部件安全性和经济性权重不同,依据专家评分与层次分析法计算得出部件权重系数,建立整体安全性评价方法。整体往复式压缩机的燃气发动机和压缩机撬装在一个底座上,共用一根曲轴,承担着动力传递枢纽的作用。作为压缩机关键核心部件的曲轴在机组运行过程中承受着随时间周期性变化的冲击、振动等交变载荷。正是这些交变载荷的存在,使得曲轴产生弯曲、扭转及弯扭等复杂变形,曲轴力学特性不仅影响着曲轴的使用寿命,而且直接关系到机组整体的安全性和稳定性,在此基础上开展对曲轴力学性能研究和安全评价。本文针对ZTY470型整体往复式压缩机曲轴结构,对其进行力学分析和评价研究,通过对曲轴结构运动动力分析、热力分析及各轴颈载荷研究确定曲轴承受的交变载荷,获得作用在各曲柄销上的切向力、法向力及扭矩等外部载荷。根据实际结构简化力学分析模型,建立超静定方程。并结合有限元软件对整体往复式压缩机曲轴进行静力学分析、模态分析,在轴系模态分析的基础上,施加时间历程载荷对轴系进行瞬态响应分析,根据分析结果对曲轴分别进行了静强度和疲劳强度校核。然后,根据曲轴无损检测结果是否含有裂纹缺陷分别建立安全评价模型。对无裂纹缺陷曲轴结构根据材料S-N曲线、疲劳寿命累积准则,以及现场历史载荷统计建立块状载荷谱,建立压缩机曲轴疲劳寿命评价模型；对于检出含有裂纹缺陷的曲轴结构,对裂纹缺陷进行工程化处理成为有效的裂纹尺寸,通过对裂纹尖端应力应变等场强分析、表面半椭圆裂纹应力强度因子计算等,结合Paris裂纹扩展速率公式,建立含裂纹缺陷曲轴的剩余寿命评价模型。这样,便建立了压缩机曲轴无裂纹缺陷和含裂纹缺陷两种模式下的安全评价和剩余寿命预测模型。为修正和完善对曲轴的评价,针对性的开展了曲轴材料拉伸试验(屈服强度、抗拉强度)、疲劳强度(疲劳极限、S-N曲线)及断裂测试(断裂韧性、裂纹扩展门槛值及裂纹稳定扩展阶段扩展速率),获得曲轴材料安全评价的力学性能参数和结构参数,以修正和完善评价结果的可靠性。在此基础上,为方便对压缩机的安全运行进行评价及曲轴等部件的受力分析和评价,编制了天然气压缩机安全使用评价CSA Versionl.0评价软件。因此,本文提出整体往复式压缩机安全评价方法、曲轴力学性能研究和安全评价方法,为油气田单位压缩机安全管理提出一种有效的评价措施,也为目前仍在使用的老、旧机组乃至超期服役机组的报废标准提供一种合理的理论依据。