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摘要：科技时代的进步不断推动现代工业的发展，尤其近几年我国石化等工业发展迅速，科技水平也已经处于世界前列。随着百万吨级大乙烯、千万吨级大炼油、大型煤制烃、甲醇工程以及钢铁、火力发电等工程的建设，大型空分装置的市场需求会越来越大。作为空分装置核心之一的离心式压缩机的布置和配管的作用显得更为重要。下面简要探讨了离心式压缩机组及其附属设备的布置、配管工作问题。离心式压缩机组及其附属设备的布置，应满足制造厂的要求。离心式压缩机的管道布置需充分考虑管道应力，保证不超设备管口允许受力和允许位移。
关键词：离心式压缩机；布置；配管
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
前言
科技时代的进步不断推动现代工业的发展，尤其近几年我国石化等工业发展迅速，科技水平也已经处于世界前列。随着百万吨级大乙烯、千万吨级大炼油、大型煤制烃、甲醇工程以及钢铁、火力发电等工程的建设，大型空分装置的市场需求会越来越大。作为空分装置核心之一的离心式压缩机的布置和配管的作用显得更为重要。下面简要探讨了离心式压缩机组及其附属设备的布置、配管工作问题。
1 离心式压缩机的布置
1.1 压缩机厂房
根据离心式压缩机的具体使用环境，可考虑在压缩机厂房内布置或者露天布置，同时应注意在压缩机厂房内布置时的几种不同形式。通常情况下，对于大型离心式压缩机，考虑到其检维修部件重量较大、运行过程中产生的噪声较大等因素，应布置在压缩机厂房内。而对于小型离心式压缩机，考虑其检维修部件重量较小、运行过程中产生噪音相对较小，可露天布置。在满足生产、方便维修和符合环境保护的条件下，压缩机厂房推荐设计成敞开或半敞开式（半敞开式可设计成操作平台以下敞开，平台以上封闭或部分封闭的方案）。
1.2 压缩机基础
在空分装置中，驱动离心式压缩机的方式有：汽轮机驱动、电动机驱动、膨胀机驱动。通常情况下，前两种形式布置在压缩机厂房内，第三种形式布置在冷箱周围。
对于汽轮机驱动时（一台汽轮机驱动两台离心式压缩机），离心式压缩机组及其附属设备通常选用刚架式基础布置，此情形下通常是离心式压缩机组布置在顶板上，附属设备布置在底板上。
对于电动机驱动时，一种是电动机一拖二（一台电动机驱动 2 台离心式压缩机）时通常采用刚架式基础布置，另一种是电动机一拖一（1 台电动机驱动 1 台离心式压缩机）时通常采用块式基础。
对于膨胀机驱动时（此时膨胀机和离心式压缩机通常撬装在一起，前者称为膨胀端，后者称为增压端），离心式压缩机组及其附属设备通常选用块式基础，此情形下通常是附属设备布置在离心式压缩机组的周围。
1.3 压缩机组及其附属设备的布置、安装与检修
空分装置的离心压缩机组，通常由空气压缩机、空气增压机、驱动机（汽轮机、电动机或膨胀机）、油站和高位油箱等组成。空气压缩机宜布置在被抽吸的设备附近，其附属设备宜靠近机组布置；而吸风口应布置在有害气体及固体尘埃散发源的全年最小频率风向的下风
侧，且与散发碳氢化合物（尤其是乙炔）等有害气体发生源应有一定的安全距离。
目前空分装置中空气压缩机通常选用单轴四级离心式压缩机，空气增压机通常选用齿轮式多轴三段离心式压缩机。其中单轴压缩机采用上下楼布置，结构紧凑，同时单轴压缩机叶轮线速度较小，因此整机噪音较小。但与齿轮式多轴压缩机相比，单轴压缩机耗水量要增加不少。而齿轮式多轴压缩机采用外置式气体冷却器，相对来说占地面积较大，无论是级间管道还是冷却水管道的设计、安装工作量都要比单轴压缩机多。
离心式压缩机、驱动机等均为高速运转机械，轴承、轴瓦处转动摩擦发热，为防止轴承、轴瓦超温烧损，保证机组正常运行，必须设置润滑油系统，通常称为油站。油站包括油箱、高位油箱和油泵、冷油器、滤油器等。油站（润滑油和密封油系统）宜靠近压缩机布置并应满足标高要求和油冷却器的检修要求。油箱中的油量必须包括机组正常运行 8 min 所需油量（不包括经安全阀直接回油箱的油量）和油管道中及高位油箱充满油时的油量。正常操作油箱的最高油位应为油箱容积的 80％，最低油位为油箱容积的 60％，同时油箱应设有最高或最低油位报警系统。油箱最低点应设排污阀门。为防止润滑油与空气长期接触，氧化变质，油箱上部空间应充氮气。高位油箱应位于机组上方，一般可设在室外，在寒冷地区宜设在室内。室外设置的高位油箱应采取保温措施，寒冷地区高位油箱应设外蒸汽加热盘管。高位油箱应尽量布置室外钢支架上，不得布置在厂房的屋架部位。并应设平台和直爬梯，其安装高度应满足制造厂的要求。
2 离心式压缩机的配管
对离心式压缩机（包括汽轮机）的管道布置，除应满足管道布置的常规设计原则外，通常不要求进行振动分析，但必须对管道系进行柔性分析，并应符合管口受力要求。计算中应考虑设备管口位移。
离心式压缩机的壳体有两种形式：垂直剖分型(用于高压)，其机前不得有管道及其他障碍物；水平剖分型(用于中、低压)，其机上部不得有管道及其他障碍物。进出口管嘴一般朝下，机壳体中心支撑，在运行中其热涨量应由管道吸收。进出口管道的布置在满足热补偿和允许受力条件下，应尽量减少弯头数量，以减少压降。
压缩机的管道在热涨的同时又伴有振动，为防止振动，对热涨管道必须有固定，但是固定又会限制热涨，因此应从以下各方面考虑：（1）由于压缩机出入口管道内压力波动，变化范围较大。因此，出口管道上不得设置波形补偿器，以防止在高压力时产生过大的应力而造成破坏。（2）除小管径（DN≤40）管道外，振动管道的支架不应在厂房、构架、平台和设备上生根。（3）压缩机管道应具有一定的柔性，以自补偿吸收管道的热涨。（4）管道如果用蒸汽吹扫，蒸汽的温度高于介质温度时，应按蒸汽的温度考虑管道的柔性。（5）与压缩机进出口管道相接的小直径（DN≤40）分支管道接头和应采用加强管接頭和角撑板，使其有一定的强度，以防止焊缝破裂。
2.1 空气管道的布置
当压缩机布置在厂房内时，其入口总管通常设置在厂房外侧，这样既可节约厂房占地面积，又便安装和维修。压缩机入口不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径 DN 的 3~5 倍。压缩机出口管道不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径DN 的 3~5 倍。原则上各段入口均应采取气液分离措施。为防止异、杂物进入压缩机，应在靠近入口的管道上设置一段可拆卸的短管，以便安装临时粗滤器。出口管道不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径 DN 的 3~5 倍；出口至分离罐的管道应布置成“无袋形”；管道布置应利于支架设计；应注意噪声水平，必要时采取降噪声的措施；压缩机出入口的切断阀应布置在操作面上，必要时增加阀门伸长杆。出口管与工艺系统相接时，应在切断阀前设置止回阀。阀门的位置不得影响压缩机的操作和维修。安全阀应布置在便于调整的位置。
2.2 蒸汽管道的布置
当采用汽轮机驱动离心式压缩机时，空分装置通常选用高压蒸汽作为汽轮机的动力源，这样高压蒸汽管道的布置是设计工作的重中之重。由于高压蒸汽管道的温度较高，且包含安装、吹扫打靶、操作等多种复杂组合的工况，再加上汽轮机主进汽口对力、热位移等极其敏感，故在管道布置设计时需特别注意。通常采用管道自然补偿、弹簧支吊架相结合的方式，尽量减小高压蒸汽管道在汽轮机主进汽口处的力、热位移，以满足汽轮机主进汽口的安全允许使用。
2.3 油管道的布置
润滑油和密封油系统管道的布置方式通常是供油管道布置在机组的一侧，回油管道布置在机组的另一侧，这样可避免供回油管道之间的交叉，方便安装、拆卸。其中对供回油管道的具体要求如下：供油管道的设计应符合以下要求：为保证润滑油的质量，从过滤器出口至机组各供油点的所有管道、管件、阀门等的材质均应为不锈钢；回油管道的设计应符合以下要求：全部回油管道及其管件的材质均应为不锈钢；回油管道管径应保证油在管内 1/2 截面内流动，并顺畅无阻地流入油箱，回油总管在流动方向上应有向下 4%~5%的坡度；为便于润滑油管道去污清洗及酸洗钝化，管道应分段采用法兰连接，管道最长段不宜大于 4 m，每根管道弯头数量不应多于 2 个。
2.4 循环冷却水管道的布置
循环冷却水管道按常规管道设计要求设计即可，但是需注意的是：空气压缩机、空气增压机的循环冷却水用量较大，循环冷却水管的规格较大，通过设置弹簧支吊架或者膨胀节的方式减少循环冷却水管道的沉降对设备管口的影响。
结束语
离心式压缩机组及其附属设备的布置，应满足制造厂的要求。离心式压缩机的管道布置需充分考虑管道应力，保证不超设备管口允许受力和允许位移。
参考文献：
［1］张德姜，修长征. 全国压力管道设计审批人员培训教材[M]. 北京：中国石化出版社，2005.
［2］HG/T 20673-2005. 压缩机厂房建筑设计规定[S].
［3］HG/T 20546-2009. 化工装置设备布置设计规定[S]．
［4］HG/T 20555-2005. 离心式压缩机基础设计规定[S]．
关键词：离心式压缩机；布置；配管
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
前言
科技时代的进步不断推动现代工业的发展，尤其近几年我国石化等工业发展迅速，科技水平也已经处于世界前列。随着百万吨级大乙烯、千万吨级大炼油、大型煤制烃、甲醇工程以及钢铁、火力发电等工程的建设，大型空分装置的市场需求会越来越大。作为空分装置核心之一的离心式压缩机的布置和配管的作用显得更为重要。下面简要探讨了离心式压缩机组及其附属设备的布置、配管工作问题。
1 离心式压缩机的布置
1.1 压缩机厂房
根据离心式压缩机的具体使用环境，可考虑在压缩机厂房内布置或者露天布置，同时应注意在压缩机厂房内布置时的几种不同形式。通常情况下，对于大型离心式压缩机，考虑到其检维修部件重量较大、运行过程中产生的噪声较大等因素，应布置在压缩机厂房内。而对于小型离心式压缩机，考虑其检维修部件重量较小、运行过程中产生噪音相对较小，可露天布置。在满足生产、方便维修和符合环境保护的条件下，压缩机厂房推荐设计成敞开或半敞开式（半敞开式可设计成操作平台以下敞开，平台以上封闭或部分封闭的方案）。
1.2 压缩机基础
在空分装置中，驱动离心式压缩机的方式有：汽轮机驱动、电动机驱动、膨胀机驱动。通常情况下，前两种形式布置在压缩机厂房内，第三种形式布置在冷箱周围。
对于汽轮机驱动时（一台汽轮机驱动两台离心式压缩机），离心式压缩机组及其附属设备通常选用刚架式基础布置，此情形下通常是离心式压缩机组布置在顶板上，附属设备布置在底板上。
对于电动机驱动时，一种是电动机一拖二（一台电动机驱动 2 台离心式压缩机）时通常采用刚架式基础布置，另一种是电动机一拖一（1 台电动机驱动 1 台离心式压缩机）时通常采用块式基础。
对于膨胀机驱动时（此时膨胀机和离心式压缩机通常撬装在一起，前者称为膨胀端，后者称为增压端），离心式压缩机组及其附属设备通常选用块式基础，此情形下通常是附属设备布置在离心式压缩机组的周围。
1.3 压缩机组及其附属设备的布置、安装与检修
空分装置的离心压缩机组，通常由空气压缩机、空气增压机、驱动机（汽轮机、电动机或膨胀机）、油站和高位油箱等组成。空气压缩机宜布置在被抽吸的设备附近，其附属设备宜靠近机组布置；而吸风口应布置在有害气体及固体尘埃散发源的全年最小频率风向的下风
侧，且与散发碳氢化合物（尤其是乙炔）等有害气体发生源应有一定的安全距离。
目前空分装置中空气压缩机通常选用单轴四级离心式压缩机，空气增压机通常选用齿轮式多轴三段离心式压缩机。其中单轴压缩机采用上下楼布置，结构紧凑，同时单轴压缩机叶轮线速度较小，因此整机噪音较小。但与齿轮式多轴压缩机相比，单轴压缩机耗水量要增加不少。而齿轮式多轴压缩机采用外置式气体冷却器，相对来说占地面积较大，无论是级间管道还是冷却水管道的设计、安装工作量都要比单轴压缩机多。
离心式压缩机、驱动机等均为高速运转机械，轴承、轴瓦处转动摩擦发热，为防止轴承、轴瓦超温烧损，保证机组正常运行，必须设置润滑油系统，通常称为油站。油站包括油箱、高位油箱和油泵、冷油器、滤油器等。油站（润滑油和密封油系统）宜靠近压缩机布置并应满足标高要求和油冷却器的检修要求。油箱中的油量必须包括机组正常运行 8 min 所需油量（不包括经安全阀直接回油箱的油量）和油管道中及高位油箱充满油时的油量。正常操作油箱的最高油位应为油箱容积的 80％，最低油位为油箱容积的 60％，同时油箱应设有最高或最低油位报警系统。油箱最低点应设排污阀门。为防止润滑油与空气长期接触，氧化变质，油箱上部空间应充氮气。高位油箱应位于机组上方，一般可设在室外，在寒冷地区宜设在室内。室外设置的高位油箱应采取保温措施，寒冷地区高位油箱应设外蒸汽加热盘管。高位油箱应尽量布置室外钢支架上，不得布置在厂房的屋架部位。并应设平台和直爬梯，其安装高度应满足制造厂的要求。
2 离心式压缩机的配管
对离心式压缩机（包括汽轮机）的管道布置，除应满足管道布置的常规设计原则外，通常不要求进行振动分析，但必须对管道系进行柔性分析，并应符合管口受力要求。计算中应考虑设备管口位移。
离心式压缩机的壳体有两种形式：垂直剖分型(用于高压)，其机前不得有管道及其他障碍物；水平剖分型(用于中、低压)，其机上部不得有管道及其他障碍物。进出口管嘴一般朝下，机壳体中心支撑，在运行中其热涨量应由管道吸收。进出口管道的布置在满足热补偿和允许受力条件下，应尽量减少弯头数量，以减少压降。
压缩机的管道在热涨的同时又伴有振动，为防止振动，对热涨管道必须有固定，但是固定又会限制热涨，因此应从以下各方面考虑：（1）由于压缩机出入口管道内压力波动，变化范围较大。因此，出口管道上不得设置波形补偿器，以防止在高压力时产生过大的应力而造成破坏。（2）除小管径（DN≤40）管道外，振动管道的支架不应在厂房、构架、平台和设备上生根。（3）压缩机管道应具有一定的柔性，以自补偿吸收管道的热涨。（4）管道如果用蒸汽吹扫，蒸汽的温度高于介质温度时，应按蒸汽的温度考虑管道的柔性。（5）与压缩机进出口管道相接的小直径（DN≤40）分支管道接头和应采用加强管接頭和角撑板，使其有一定的强度，以防止焊缝破裂。
2.1 空气管道的布置
当压缩机布置在厂房内时，其入口总管通常设置在厂房外侧，这样既可节约厂房占地面积，又便安装和维修。压缩机入口不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径 DN 的 3~5 倍。压缩机出口管道不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径DN 的 3~5 倍。原则上各段入口均应采取气液分离措施。为防止异、杂物进入压缩机，应在靠近入口的管道上设置一段可拆卸的短管，以便安装临时粗滤器。出口管道不宜直接弯头，其最短直管段宜为公称直径 DN 的 3~5 倍；出口至分离罐的管道应布置成“无袋形”；管道布置应利于支架设计；应注意噪声水平，必要时采取降噪声的措施；压缩机出入口的切断阀应布置在操作面上，必要时增加阀门伸长杆。出口管与工艺系统相接时，应在切断阀前设置止回阀。阀门的位置不得影响压缩机的操作和维修。安全阀应布置在便于调整的位置。
2.2 蒸汽管道的布置
当采用汽轮机驱动离心式压缩机时，空分装置通常选用高压蒸汽作为汽轮机的动力源，这样高压蒸汽管道的布置是设计工作的重中之重。由于高压蒸汽管道的温度较高，且包含安装、吹扫打靶、操作等多种复杂组合的工况，再加上汽轮机主进汽口对力、热位移等极其敏感，故在管道布置设计时需特别注意。通常采用管道自然补偿、弹簧支吊架相结合的方式，尽量减小高压蒸汽管道在汽轮机主进汽口处的力、热位移，以满足汽轮机主进汽口的安全允许使用。
2.3 油管道的布置
润滑油和密封油系统管道的布置方式通常是供油管道布置在机组的一侧，回油管道布置在机组的另一侧，这样可避免供回油管道之间的交叉，方便安装、拆卸。其中对供回油管道的具体要求如下：供油管道的设计应符合以下要求：为保证润滑油的质量，从过滤器出口至机组各供油点的所有管道、管件、阀门等的材质均应为不锈钢；回油管道的设计应符合以下要求：全部回油管道及其管件的材质均应为不锈钢；回油管道管径应保证油在管内 1/2 截面内流动，并顺畅无阻地流入油箱，回油总管在流动方向上应有向下 4%~5%的坡度；为便于润滑油管道去污清洗及酸洗钝化，管道应分段采用法兰连接，管道最长段不宜大于 4 m，每根管道弯头数量不应多于 2 个。
2.4 循环冷却水管道的布置
循环冷却水管道按常规管道设计要求设计即可，但是需注意的是：空气压缩机、空气增压机的循环冷却水用量较大，循环冷却水管的规格较大，通过设置弹簧支吊架或者膨胀节的方式减少循环冷却水管道的沉降对设备管口的影响。
结束语
离心式压缩机组及其附属设备的布置，应满足制造厂的要求。离心式压缩机的管道布置需充分考虑管道应力，保证不超设备管口允许受力和允许位移。
参考文献：
［1］张德姜，修长征. 全国压力管道设计审批人员培训教材[M]. 北京：中国石化出版社，2005.
［2］HG/T 20673-2005. 压缩机厂房建筑设计规定[S].
［3］HG/T 20546-2009. 化工装置设备布置设计规定[S]．
［4］HG/T 20555-2005. 离心式压缩机基础设计规定[S]．