论文部分内容阅读
[摘 要]本文首先从总体上阐述了空压站的意义及作用，对其设计及施工注意事项进行了说明和阐述。希望对空压站的设计和管理起到一定的参考和帮助作用。
[关键词]空压站；设计；施工
中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0269-02
空压站的主要任务就是供应压缩空气，压缩空气主要有二种：一是非净化风，二是净化风，通常情况下，空压站主要有空压机和干燥净化设备二种设备。
一、空压站概述
1、空压站的意义及作用
随着我国科学技术的不断发展，压缩空气在生产上得到日益广泛的应用，尤其是当前工业应用上普遍推广自动化控制技术，而自动化控制技术在应用当中主要应用各种控制仪表，控制仪表的主要动力有三种：电力、液压、气压，在这三种当中，耗费资金最多的是电力驱动和液压驱动，而且不能有效预防爆炸，气压驱动技术只需少量资金，而且易于操作，可以有效预防爆炸，确保操作正常和设备与人身安全。
空压站在工业应用中的主要作用是将洁净的仪表压缩空气提供给气动阀门、气动仪表、正压通风防爆设备等，并在检修设备时提供吹扫风，同时还可以提供氮气置换用气和溶剂保护用氮气等等。空压站可以在保证不同气动阀门的稳定运行中发挥着非常重要的作用，所以在整个工程当中一定要保证空压站的科学设计和施工。
2、空压站的组成部分
空压站包括下面四个部分：空气压缩机，储气罐（分为一级、二级储气罐），空气处理净化设备，空气干燥装置。空压站的组成和面积应根据压缩空气站的规模、空气压缩机的型式、机修体制、操作管理模式及企业内部协作条件确定。
3、空压站的气源质量要求
空压站在运行当中通常使用干燥和清洁的压缩空气，一般应该在含水、灰尘、油份和有害气体中达到规定标准。气源的不同要求主要有下面这些：
（1）在操作压力下，气源的露点温度要低于工作温度，达到其10度以下；（2）气源当中的灰尘半径应该在3μm以下，含尘量要在1mg/m3以下；（3）气源中也不应含有过多的油，要控制在10mg/m3以下；（4）气源中不能含有有害气体和腐蚀性气体，如H2S 和 SO2。仪表在工作过程中随着气动调节阀和气动切断阀压力的变化而变化。一般情况下，气动调节阀和气动切断阀的工作范围是400～600KPa，压缩机出口气源的压力范围在500～700KPa。
二、空压机系统设计
1、机组选型
活塞式压缩机一般情况下适用于中小气量和高压力；而离心式压缩机一般情况下适用于大中流量和低中压力。下表主要比较了活塞式和离心式压缩机。在考虑上面特点的情况下，来确定应用哪种类型。
2、吸气段设计
主要设计范围有吸入口、过滤器设置、管材、管道、弹性接头。
（1）吸入口位置的确定。通常情况下，吸入口不应该位于室内。机组在工作过程中产生大量的热，而应用电拖动的机组，依据有关数量显示，其工作过程中产生的热量是电机安装容量15%产生的热量，空压站内温度高。利用研究表明，如果应用室内吸气降低压缩机的排气量1%～1.5%，在采暖地区，冬季室外温度过低，室内吸气会降低室内气压，加大室外冷空气的渗透，不利于采暖设备的运行。
（2）过滤器设置。
空压机得到的气体直接来源于空气，为了保证机器的正常运行，预防发生爆炸，空气的质量至关重要。因此要选择高质量的过滤器，其流量要在额定流量的二倍以上，尤其是北方沙尘天气严重，还需考虑选择更大的流量。
（3）吸入管道。
吸入管一般情況下都有脉动，因此对强度有一定的要求，才能有效应对管道内产生的负压和应力，穿墙部位要有防震管，吸气管长度要在12m以内，一般应用的弯头是大外径，可以消除管路阻力，应用不锈钢材料，设低点排凝要具备保温措施。入口前应该有直管段，利用法兰连接，有利于以后的修理，直管段要在四倍管径以上，一般情况下不接弯头，才能保证气流的均匀。入口法兰部位的荷载要尽量减小。通常情况下，压缩机进出口都应用弹性接口，如果没有就要考虑自行设计安装弹性接口，才能应对由于热膨胀产生的位置移动。
3、排气段设计
主要设计内容有：排气管段、弹性接口、放空管段、安全阀、切断阀、止回阀等。
（1）弹性出口设计。
和吸入管弹性接口相同，要有足够的强度，防止膨胀节发生损坏。膨胀节的横向尺寸较大，所以要保证膨胀节拥有足够大的安装空间和变形空间，不能出现碰撞。
（2）压缩出口至后冷却器管段设计。
通常情况下排气口处的温度较大，所以要应用热补偿，安装防烫伤设备。在空压机的出口管段，不能安装刚性支架。设计排气管管径时要考虑到压缩机排气口管径，保证此管段具有最短的长度，防止在室内散发过多的热量，空压机到冷却器之间的管道，易产生积炭，所以在连接时应用法兰，有利于以后的拆洗。
（3）排气口至非净化风主管网。
活塞式压缩机和离心式压缩机排气管上应装设止回阀和放空管、安全阀、切断阀。放空管上安装喘振调节阀和消声器。空压机在运行过程中直接排放非净化风，在进入正常运行后再进入主管网。
（4）流量测定。
还需研究流量计的设计和安装，应该具有一定的富余量。活塞式压缩机的主管上不应安装孔板流量计，一般情况下孔板流量计应用于洁净的气体或蒸汽，活塞式压缩机产生的压缩气体中包含有大量的油分和水分，如果应用时间过长，油气会堵住防板，导致空气压力越来越大，排气温度越来越高，排气温度与空压机的运行具有密切关系，会引起机器的反复开停。
4、冷却水系统设计
（1）应该应用国家规定的水，保证整个站点的给水和排水不留积水。 （2）在实际运行中，空气不能与冷却水系统相通，空气的进入会导致空压机的温度过高，出现安全隐患，因此闭式循环冷却水系统中，在不同排水管的各个部位要安装水流观察器，如视镜，有利于及时掌握水流情况并制订方案。闭式循环水系统还需应用合理的止回阀，防止发生止回阀压降情况。
（3）利用计算管道流速来确定循环水管直径，不能只依据空压机循环水进出口管直径来设计。
三、施工注意要点
1、严格把好离心压缩机空气入口关
离心压缩机在实际运行中的转速很高，入口过滤器和压缩机入口一般情况下都应用不锈钢。假如不能保证入口的清洁，使一些杂质和焊渣进入叶轮中间，会导致叶轮发生故障，所以，压缩机的入口要经常保持清洁。施工人员在实际操作过程中要认真操作，检查全部过滤器芯，利用各种防腐措施处理机器，利用面团处理二级过滤器到压缩机组间的管道，保证全部设备的安全运行。
2、管路试压与检验
所有工艺管路安装完毕后，应进行强度试验及气密性试验。干燥、净化压缩空气管道在系统安装完毕后做气压试验，不得做水压试验。气压试验压力为管路设计压力的1.15倍，试验介质为含尘粒径不大于0.01μm的氮气或空气。气压强度试验合格后，做气密性试验，试验压力为此管路的设计压力，试验介质同气压强度试验介质。经气压强度试验合格，且在试验后未经拆卸过的管道可不进行气密性试验。
气压强度试验前，必须用空气进行预试验，试验压力为0.2MPa。试验时，应逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异状或泄露，继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3min，直至试验压力。稳压10min，再将压力降至设计压力，停压时间应根据查漏工作需要而定。以发泡剂检查不泄露为合格。干燥和净化压缩空气管道及氮气管道的内壁、阀门和附件，在安装前应进行清洗、脱脂或钝化处理。
3、阀门的检验
所有压缩空气管路上阀门应从每批中抽查10%，且不得少于1个，进行壳体压力试验和密封试验。不合格者，不得使用。所有阀门试验中若有不合格时，应加倍抽查，仍不合格时，该批阀门不得使用。阀门的壳体试验压力为1.5倍的公称压力，试验时间不得少于5分钟，以无泄漏为合格。密封试验压为公称压力，以阀瓣密封面不漏为合格。
阀门的强度试验压力不小于公称压力的1.5倍，试验时间不少于5分钟，以壳体填料无渗漏为合格；密封试验压力为公称压力，以阀瓣密封面不漏为合格。具有上密封结构的阀门，应逐个对上密封进行试验，试验压力为公称压力的1.1倍，试验时关闭上密封面，并开填料压盖，打压4分钟，以无泄漏为合格。
4、组織好单机试车工作
压缩机的试车在装置开工过程中发挥核心作用，如果开车成功就具备了动力。所以建设单位应召集施工、设备、工艺、仪表、保运、电气工程等各方面的精英，成立装置单机试车小组，制定切实可行的应急预案及试车方案。
因空气压缩机设备在运转时会产生大量热量，所以循环冷却水在单机试车中具有非常重要的地位。对循环水管网首次送水时，要全面清洗循环水管网，运用合理的冲洗措施。对循环冷却水管网装设旁通阀，同时设置取样口。在循环水开始冲洗时，进水阀门处于关闭状态，旁通阀门处于开通，从而可以有效清洗进水总管，总管达到有关要求后，再冲洗进装置水线。为了保证换热器的清洁，在全部换热器的进出口部位都设计了短节，不连接换热器，利用管线连接换热器入口和出口，从而有效冲洗循环水装置的内部，一直到循环水合格。可以在进水管部位安装锥形过滤器，使冷却器更加安全。
结语：随着社会的快速发展和技术水平的不断提高，空压站以其可靠的安全性，良好的可控性能，合理的运行操作方式，可以实现就地、远程和多台机组联锁控制功能，更好的降低能耗及生产成本。本文归纳总结出空压站设计中一些切实可行的技术措施和具体的施工方案，以供今后设计施工中参考。
参考文献
[1] 王艳玲.天然气处理厂空压站的设计[J].中国石油和化工标准与质量.2013（15）.
[2] 刘棋，刘巍，薛威平.浅谈天然气气田空压站的设计[J].天然气与石油.2011（06）.
[3] 孙海，蒋大风.油气处理站场压缩空气站设计[J].石油工程建设.2011（01）.
[关键词]空压站；设计；施工
中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0269-02
空压站的主要任务就是供应压缩空气，压缩空气主要有二种：一是非净化风，二是净化风，通常情况下，空压站主要有空压机和干燥净化设备二种设备。
一、空压站概述
1、空压站的意义及作用
随着我国科学技术的不断发展，压缩空气在生产上得到日益广泛的应用，尤其是当前工业应用上普遍推广自动化控制技术，而自动化控制技术在应用当中主要应用各种控制仪表，控制仪表的主要动力有三种：电力、液压、气压，在这三种当中，耗费资金最多的是电力驱动和液压驱动，而且不能有效预防爆炸，气压驱动技术只需少量资金，而且易于操作，可以有效预防爆炸，确保操作正常和设备与人身安全。
空压站在工业应用中的主要作用是将洁净的仪表压缩空气提供给气动阀门、气动仪表、正压通风防爆设备等，并在检修设备时提供吹扫风，同时还可以提供氮气置换用气和溶剂保护用氮气等等。空压站可以在保证不同气动阀门的稳定运行中发挥着非常重要的作用，所以在整个工程当中一定要保证空压站的科学设计和施工。
2、空压站的组成部分
空压站包括下面四个部分：空气压缩机，储气罐（分为一级、二级储气罐），空气处理净化设备，空气干燥装置。空压站的组成和面积应根据压缩空气站的规模、空气压缩机的型式、机修体制、操作管理模式及企业内部协作条件确定。
3、空压站的气源质量要求
空压站在运行当中通常使用干燥和清洁的压缩空气，一般应该在含水、灰尘、油份和有害气体中达到规定标准。气源的不同要求主要有下面这些：
（1）在操作压力下，气源的露点温度要低于工作温度，达到其10度以下；（2）气源当中的灰尘半径应该在3μm以下，含尘量要在1mg/m3以下；（3）气源中也不应含有过多的油，要控制在10mg/m3以下；（4）气源中不能含有有害气体和腐蚀性气体，如H2S 和 SO2。仪表在工作过程中随着气动调节阀和气动切断阀压力的变化而变化。一般情况下，气动调节阀和气动切断阀的工作范围是400～600KPa，压缩机出口气源的压力范围在500～700KPa。
二、空压机系统设计
1、机组选型
活塞式压缩机一般情况下适用于中小气量和高压力；而离心式压缩机一般情况下适用于大中流量和低中压力。下表主要比较了活塞式和离心式压缩机。在考虑上面特点的情况下，来确定应用哪种类型。
2、吸气段设计
主要设计范围有吸入口、过滤器设置、管材、管道、弹性接头。
（1）吸入口位置的确定。通常情况下，吸入口不应该位于室内。机组在工作过程中产生大量的热，而应用电拖动的机组，依据有关数量显示，其工作过程中产生的热量是电机安装容量15%产生的热量，空压站内温度高。利用研究表明，如果应用室内吸气降低压缩机的排气量1%～1.5%，在采暖地区，冬季室外温度过低，室内吸气会降低室内气压，加大室外冷空气的渗透，不利于采暖设备的运行。
（2）过滤器设置。
空压机得到的气体直接来源于空气，为了保证机器的正常运行，预防发生爆炸，空气的质量至关重要。因此要选择高质量的过滤器，其流量要在额定流量的二倍以上，尤其是北方沙尘天气严重，还需考虑选择更大的流量。
（3）吸入管道。
吸入管一般情況下都有脉动，因此对强度有一定的要求，才能有效应对管道内产生的负压和应力，穿墙部位要有防震管，吸气管长度要在12m以内，一般应用的弯头是大外径，可以消除管路阻力，应用不锈钢材料，设低点排凝要具备保温措施。入口前应该有直管段，利用法兰连接，有利于以后的修理，直管段要在四倍管径以上，一般情况下不接弯头，才能保证气流的均匀。入口法兰部位的荷载要尽量减小。通常情况下，压缩机进出口都应用弹性接口，如果没有就要考虑自行设计安装弹性接口，才能应对由于热膨胀产生的位置移动。
3、排气段设计
主要设计内容有：排气管段、弹性接口、放空管段、安全阀、切断阀、止回阀等。
（1）弹性出口设计。
和吸入管弹性接口相同，要有足够的强度，防止膨胀节发生损坏。膨胀节的横向尺寸较大，所以要保证膨胀节拥有足够大的安装空间和变形空间，不能出现碰撞。
（2）压缩出口至后冷却器管段设计。
通常情况下排气口处的温度较大，所以要应用热补偿，安装防烫伤设备。在空压机的出口管段，不能安装刚性支架。设计排气管管径时要考虑到压缩机排气口管径，保证此管段具有最短的长度，防止在室内散发过多的热量，空压机到冷却器之间的管道，易产生积炭，所以在连接时应用法兰，有利于以后的拆洗。
（3）排气口至非净化风主管网。
活塞式压缩机和离心式压缩机排气管上应装设止回阀和放空管、安全阀、切断阀。放空管上安装喘振调节阀和消声器。空压机在运行过程中直接排放非净化风，在进入正常运行后再进入主管网。
（4）流量测定。
还需研究流量计的设计和安装，应该具有一定的富余量。活塞式压缩机的主管上不应安装孔板流量计，一般情况下孔板流量计应用于洁净的气体或蒸汽，活塞式压缩机产生的压缩气体中包含有大量的油分和水分，如果应用时间过长，油气会堵住防板，导致空气压力越来越大，排气温度越来越高，排气温度与空压机的运行具有密切关系，会引起机器的反复开停。
4、冷却水系统设计
（1）应该应用国家规定的水，保证整个站点的给水和排水不留积水。 （2）在实际运行中，空气不能与冷却水系统相通，空气的进入会导致空压机的温度过高，出现安全隐患，因此闭式循环冷却水系统中，在不同排水管的各个部位要安装水流观察器，如视镜，有利于及时掌握水流情况并制订方案。闭式循环水系统还需应用合理的止回阀，防止发生止回阀压降情况。
（3）利用计算管道流速来确定循环水管直径，不能只依据空压机循环水进出口管直径来设计。
三、施工注意要点
1、严格把好离心压缩机空气入口关
离心压缩机在实际运行中的转速很高，入口过滤器和压缩机入口一般情况下都应用不锈钢。假如不能保证入口的清洁，使一些杂质和焊渣进入叶轮中间，会导致叶轮发生故障，所以，压缩机的入口要经常保持清洁。施工人员在实际操作过程中要认真操作，检查全部过滤器芯，利用各种防腐措施处理机器，利用面团处理二级过滤器到压缩机组间的管道，保证全部设备的安全运行。
2、管路试压与检验
所有工艺管路安装完毕后，应进行强度试验及气密性试验。干燥、净化压缩空气管道在系统安装完毕后做气压试验，不得做水压试验。气压试验压力为管路设计压力的1.15倍，试验介质为含尘粒径不大于0.01μm的氮气或空气。气压强度试验合格后，做气密性试验，试验压力为此管路的设计压力，试验介质同气压强度试验介质。经气压强度试验合格，且在试验后未经拆卸过的管道可不进行气密性试验。
气压强度试验前，必须用空气进行预试验，试验压力为0.2MPa。试验时，应逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异状或泄露，继续按试验压力的10%逐级升压，每级稳压3min，直至试验压力。稳压10min，再将压力降至设计压力，停压时间应根据查漏工作需要而定。以发泡剂检查不泄露为合格。干燥和净化压缩空气管道及氮气管道的内壁、阀门和附件，在安装前应进行清洗、脱脂或钝化处理。
3、阀门的检验
所有压缩空气管路上阀门应从每批中抽查10%，且不得少于1个，进行壳体压力试验和密封试验。不合格者，不得使用。所有阀门试验中若有不合格时，应加倍抽查，仍不合格时，该批阀门不得使用。阀门的壳体试验压力为1.5倍的公称压力，试验时间不得少于5分钟，以无泄漏为合格。密封试验压为公称压力，以阀瓣密封面不漏为合格。
阀门的强度试验压力不小于公称压力的1.5倍，试验时间不少于5分钟，以壳体填料无渗漏为合格；密封试验压力为公称压力，以阀瓣密封面不漏为合格。具有上密封结构的阀门，应逐个对上密封进行试验，试验压力为公称压力的1.1倍，试验时关闭上密封面，并开填料压盖，打压4分钟，以无泄漏为合格。
4、组織好单机试车工作
压缩机的试车在装置开工过程中发挥核心作用，如果开车成功就具备了动力。所以建设单位应召集施工、设备、工艺、仪表、保运、电气工程等各方面的精英，成立装置单机试车小组，制定切实可行的应急预案及试车方案。
因空气压缩机设备在运转时会产生大量热量，所以循环冷却水在单机试车中具有非常重要的地位。对循环水管网首次送水时，要全面清洗循环水管网，运用合理的冲洗措施。对循环冷却水管网装设旁通阀，同时设置取样口。在循环水开始冲洗时，进水阀门处于关闭状态，旁通阀门处于开通，从而可以有效清洗进水总管，总管达到有关要求后，再冲洗进装置水线。为了保证换热器的清洁，在全部换热器的进出口部位都设计了短节，不连接换热器，利用管线连接换热器入口和出口，从而有效冲洗循环水装置的内部，一直到循环水合格。可以在进水管部位安装锥形过滤器，使冷却器更加安全。
结语：随着社会的快速发展和技术水平的不断提高，空压站以其可靠的安全性，良好的可控性能，合理的运行操作方式，可以实现就地、远程和多台机组联锁控制功能，更好的降低能耗及生产成本。本文归纳总结出空压站设计中一些切实可行的技术措施和具体的施工方案，以供今后设计施工中参考。
参考文献
[1] 王艳玲.天然气处理厂空压站的设计[J].中国石油和化工标准与质量.2013（15）.
[2] 刘棋，刘巍，薛威平.浅谈天然气气田空压站的设计[J].天然气与石油.2011（06）.
[3] 孙海，蒋大风.油气处理站场压缩空气站设计[J].石油工程建设.2011（01）.