西門子渦輪壓縮機組安裝技術及施工管理

蔣榮

（陜西西安華陸工程科技有限責任公司，西安710000）

西門子渦輪壓縮機組安裝技術及施工管理

蔣榮

（陜西西安華陸工程科技有限責任公司，西安710000）

在石油化工項目中，如裝置尾氣加壓、裝置加氫的動力壓縮機一般都選用西門子生產的BCL型渦輪壓縮機組，壓縮機是整個裝置的心臟設備。因此，掌握好壓縮機的安裝技術和做好壓縮機施工管理很重要，直接影響壓縮機試車的成功與否，也直接影響企業(yè)的生產效益和壓縮機使用壽命。

渦輪壓縮機組；組織；安裝；調試；試車

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.033

1 壓縮機原理及組成

某年產5萬t蛋氨酸項目安裝了一臺西門子渦輪壓縮機組，壓縮機組用于MESH裝置尾氣的壓縮，該尾氣有毒有害且易燃易爆，該壓縮機設計執(zhí)行標準為API617，型號為BCL00106-H-ANL610-B，壓縮機是整套原裝進口，為了節(jié)約成本，沒有備用機。

該壓縮機是渦輪壓縮機，渦輪壓縮機是動力類型的壓縮機，壓縮氣體是基于動力原理。利用配有葉片的旋轉葉輪將能量傳遞給缸體。氣體不斷地通過葉輪從里到外流動，同時氣體離心力場變化。離開葉輪后的氣體壓力、溫度、速度比入口時高。在葉輪后安裝一個擴壓裝置，由于速度延后，因此，進一步提高了氣體壓力和溫度。

壓縮機由其本身、變速器、聯(lián)軸器、主機電機、油滑潤系統(tǒng)、電儀控制系統(tǒng)等組成，詳見圖1。

壓縮機級本身包含帶配備葉片的整合葉輪的蝸殼，帶進口導葉的導葉殼，橫向進給殼和擴壓器。壓縮機級直接通過法蘭直接裝在變速器齒輪系統(tǒng)上。葉輪和小齒輪軸用冠耦合和擴展螺栓相互連接。這種型號的附件在葉輪被拆開數(shù)次后，仍保留原始平衡狀態(tài)。配有葉片的擴壓器被安排在葉輪后。在壓縮機進口吸入側，有一個帶導葉的可調進口導向裝置來控制流量。進口導葉的導向葉片在發(fā)生電源故障時自動關閉，而且彈簧加載。

圖1 壓縮機原理及組成

為了保證尾氣不向外泄漏到大氣和阻止變速器中潤滑油進入到壓縮的尾氣中，軸通路被機械式密封，密封采用博格曼生產的干氣密封，密封氣采用干燥氮氣。

油潤滑系統(tǒng)由主油泵、輔助油泵、油過濾器、油冷卻器、油箱及部分管道，配件以及測量設備和控制組件組成。（1）主油泵是通過齒輪系統(tǒng)機械驅動。（2）輔助油泵是通過電機驅動，在透平壓縮機組啟動和停車期間,和當油壓下降時給系統(tǒng)供油。油溫由控制閥保持恒定。供油壓力通過壓力控制閥保持恒定。主油泵和輔助油泵的安全閥防止油供應系統(tǒng)產生不允許的壓力。（3）油過濾器是一個雙過濾器，油過濾器有一個壓差顯示器，可以在操作時相互切換而不產生壓力損失。（4）油箱中沒有壓力并且配有一個加熱系統(tǒng)，輔助油泵，油霧分離器，液位監(jiān)測系統(tǒng)，液位指示計，和充油口。

本機葉輪通過變速器把電機驅動轉速2980 r/min調整為18494r/min，該變速器是一個單級尖角齒輪，小齒輪軸的軸向推力是通過壓力梳齒傳遞到大齒輪軸的。在那里軸向推力傳遞給徑向—止推軸承。小齒輪軸安裝在徑向傾瓦軸承里。大齒輪軸安裝在多葉軸承。為了保證高轉速葉輪的安全性，采用溫度傳感器監(jiān)測軸溫度。為振動監(jiān)測有2個非接觸式編碼器附在小齒輪軸軸承點，為軸向位移監(jiān)測有一個非接觸式編碼器附在小齒輪軸上。

操作和控制通過一個驅動器的控制器和一個配電柜控制器來進行，由現(xiàn)場控制系統(tǒng)用回流閥和進口導葉通過壓力和流量控制渦輪壓縮機組，所有的數(shù)據(jù)傳送至整個系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，自動化程度高而靈敏，有利于保證整個壓縮機組運行的安全穩(wěn)定。

2 建立施工組織和掌握施工流程

按工程項目的管理層次及專業(yè)分工不同建立壓縮機施工安裝組織機構，以明確職責，落實責任目標到個人，發(fā)揮團結協(xié)作精神，保證工作質量、提高工作效率。施工分包單位提交壓縮機的安裝施工方案經(jīng)各方審批通過后方可進行施工。安裝隊伍要選用有壓縮機安裝經(jīng)驗的人員進行，并掌握壓縮機施工流程，施工流程如下。

施工準備→設備開箱驗收→基礎驗收處理→機組吊裝就位→機組初找正、找平→一次灌漿→機組精找正、找平→二次灌漿→進出口、密封氣、儀表風、油冷卻器水等管線的配裝→電儀對接安裝→機組油循環(huán)→主電機試車→軸對中復核與聯(lián)軸器安裝→機組單機試車。

在以上施工流程中，需要廠商代表參加的有：設備開箱驗收、電儀對接安裝到機組單機試車。

通過與廠家達成售后項目協(xié)議制定《壓縮機安裝過程各方配合程序》，明確廠家安裝指導工程師需要進行的工作項。

施工檢查記錄與施工同步進行，避免寫回憶錄現(xiàn)象。

3 施工準備和設備驗收

3.1 施工準備

1）參與壓縮機施工安裝的專業(yè)工程師、技術員應熟悉所有圖紙資料；

2）總管理方專業(yè)工程師對施工方技術員進行技術交底，施工方技術員對施工隊伍人員進行培訓；

3）總管理方督促指導施工方編制施工方案并提交審核；

4）總管理方按實際編制切合實際的壓縮機安裝專項計劃。

3.2 設備驗收

設備進到現(xiàn)場，設備開箱過程控制得好，將對后續(xù)工作順利開展提供良好的基礎，開箱驗收要求建設單位、總管理方、監(jiān)理單位、施工承包單位、供貨廠家代表等有關人員參加，并按要求對設備的完整度、尺寸、數(shù)量等項目以及設備出廠驗收必須附帶的技術文件進行檢查，并作記錄[1]。

設備開箱時，交接雙方按裝箱單共同檢查清點，并記錄作為移交憑證；對設備外觀和開蓋檢查，如有發(fā)現(xiàn)設各上有傷痕，銹蝕和變形，向廠方提出，請求處理，并對設備的主要尺寸、機械加工質量和管口方位的尺寸進行檢查，要符合設備的裝配要求，并記錄檢查情況；設備到達現(xiàn)場后，現(xiàn)場保持平整，清潔，設備及內件堆放整齊，同一種設備的內件堆放在一起，避免混雜堆放；根據(jù)設備的基礎、方位、底座仔細核查設備基礎是否與設備底座相符合，如不符合，盡早提出，并進行必要的修改；凡與設備配套的電氣儀表等設備及配件、專用工具，由專業(yè)人員進行驗收、妥善保管；核對設備管口方位、接管型式、材質、規(guī)格型號是否與工藝圖紙相吻合。

4 基礎驗收處理和機組吊裝就位

設備安裝前，對基礎進行交接驗收、復查，做好復測記錄，并按下列規(guī)定進行：（1）基礎外觀不得有裂紋、蜂窩、空洞及露筋等缺陷；（2）檢查土建單位提供的基礎混凝土強度試驗報告和基礎沉降觀測報告，其強度及沉降值一定要符合設計要求；（3）土建單位向安裝單位辦理基礎移交手續(xù)，要求有基礎測量記錄，在基礎上應有明顯的標記。標出標高基準線及基礎的縱橫中心線；（4）基礎混凝土強度應達到設計要求，地腳螺栓的螺紋部分應無損壞和銹蝕情況，且有保護措施；（5）混凝土基礎的外形尺寸、坐標位置及預埋件，應符合設計圖樣的要求，混凝土基礎的允許偏差，應符合表1的規(guī)定；（6）檢查各壓縮機的縱向中心線應與橫向中心線垂直，校正主電機橫向中心線應與壓縮機的橫向中心線平行，主電機的縱向中心線應與壓縮機的縱向中心線重合；（7）檢查地腳孔位置應正確，偏差≤±10mm，地腳孔深度符合設計圖紙的要求，檢查測量基礎的標高應符合圖紙的設計要求，基礎驗收合格后將標高、縱橫中心線引入基礎側面并用紅油漆進行“△”標識，鏟除基礎表面硫松層?；A上表面的浮漿應鏟除，并每100cm2鏟出3～5個點的麻面，清除表面及預留孔洞內的油污、雜物，臨墊鐵與頂絲塊放置位置應平整堅實，處理基礎時不得使用風鎬；（8）機器吊裝就位時，按圖2進行，索具應系于機器的吊耳處，不得系于機器的其他處，并于主要受力點掛上1～2個5t以上的手拉葫蘆，以便將機器調整到水平狀態(tài)進行吊裝。

表1 混凝土基礎的允許偏差

圖2 機器吊裝示意圖

5 機組初找正、找平和一次灌漿

按照機組隨機圖紙資料要求，本機組采用無墊鐵安裝就位，底座是靠可調節(jié)的專制螺栓頂絲支撐（見圖3），按照圖紙專制螺栓頂絲放置位置進行布置頂絲，按設計標高及說明要求對設備進行安裝及找正找平工作，以此來衡量壓縮機的水平度，為下一步主電機與壓縮機的對中奠定基礎。機組找正找平偏差按表2控制。

圖3 可調節(jié)的專制螺栓頂絲支撐示意圖

表2 機組找正找平允許偏差

在完成最終找正之前，不能將壓縮機進出氣口與主氣管路連接。

機組初找平、找正合格后，方可進行一次灌漿，一次灌漿所用混凝土強度須高于基礎設計強度一個等級，且混凝土用“瓜子片”碎石作骨料。

灌漿前，將地腳螺栓孔內的雜物及浮漿清理干凈，且將地腳螺栓置于機組底座地腳螺栓孔的中間位置。

6 機組精平、找正和二次灌漿

在一次灌漿7d后進行機組的精找正找平，通過上緊地腳螺栓上螺母和專制螺栓頂絲調整，用精度為0.02mm/m的水平儀進行測量檢查，以壓縮齒輪箱的輸入軸為縱向水平控制核心點，控制在±0.02mm/m內，齒輪箱上廠家提供有4個基準平面、主電機支座廠家上有4個基準平面，各面上縱橫向水平控制在±0.1mm/m內。螺栓的擰緊力矩按廠家隨機資料規(guī)定進行。

通過驗收合格后24h內完成機組的二次灌漿，灌漿料采用型號為CGM-4高強無收縮灌料，執(zhí)行標準：《水泥基灌漿材料應用技術規(guī)范》（GB/T 50448—2008）。灌漿完成后進行3d的保養(yǎng)，如保養(yǎng)不到位將產生裂縫。

7 與壓縮機對接管線的安裝

本機為單級壓縮機，壓縮機主要流程見圖4，需要與壓縮機對接的外管路有：壓縮機級進出口管線、油冷卻水管線、密封氣盤干燥氮氣管線、現(xiàn)場控制柜用儀表風管線、干氣密封放空管線。在管路安裝對接上，按表3進行施工質量控制[2]。

圖4 壓縮機主要流程

表3 與壓縮機對接管線的安裝施工質量控制

需要注意的是因壓縮機級出口溫度為130～160℃，壓縮機和出口管線有熱膨脹，設計上出口管線上有彈簧支架和可前后滑動支架以消除管道熱應力，檢查管道應力時，彈簧支架應處在無鎖自由狀態(tài)下，管道在滑動支架上可前后移動。還有在單機試車前廠家代表都會從分離器到壓縮機級進口管清潔度進行復核檢查，所以施工方在進行無應力自檢合格后，應提前拆下管道過濾器。

8 電儀對接安裝

按壓縮機安裝進度專項計劃，總管理方設備專業(yè)工程師主動去檢查電儀的安裝與調試情況[3]，檢查內容有：主電機、輔助油泵、油加熱器、油霧分離器、現(xiàn)場控制柜的供電電纜敷設和電氣試驗；現(xiàn)場控制柜安裝就位和信號線敷設；就地儀表、變送器安裝及信號線敷設；遠程控制組態(tài)調試；電動氣動閥門自動控制測試；流量計校正。

對沒有按時完成項和電氣、儀表專業(yè)協(xié)調，督促盡快施工，對存在問題通過開專題會形式進行解決，在廠家進場調試前完成應完成工作項。

9 廠家服務人員進場調試與單機試車

把機組水平度復核、進出口管道應力檢查、軸對中復核、螺栓堅固檢查、油系統(tǒng)沖洗等機械方面調試需要的工具準備好。

人力配合上也要做好準備，機械安裝熟練工2名，起重工1名，電儀工4名。

公用工程與輔料準備：正常穩(wěn)定儀表風（壓力0.14～0.7MPa）、正常穩(wěn)定的密封用干燥清潔氮氣（壓力≥0.7MPa）、正常穩(wěn)定的循環(huán)冷卻水（壓力0.14～0.7MPa）、ISO VG46機油。

動力電方面應是正式電、控制電源穩(wěn)定正常并有UPS保護。

進出口管道已完成氣密性試驗。

廠商2名服務專員進場，對廠商服務專員進行安全培訓，如是外籍人員需要配備翻譯員。現(xiàn)場設備專工、電儀專工先帶上服務專員對現(xiàn)場進行熟悉和施工安裝完成程度進行掌握?？偣芾矸街鞒指鞣秸匍_壓縮機安裝專題會，布置下一步工作任務和計劃，施工方、監(jiān)理方對壓縮機安裝工作進行小結，廠商服務專員提到壓縮機要達到具備試車的條件存在問題，各方就如何配合好廠商服務人員開展好工作進行交流，在安全工作上提出要求。

待廠家機械專員和電儀專員完成各項檢查工作后，可按油系統(tǒng)啟動操作規(guī)程進行油系統(tǒng)沖洗，沖洗4h后，檢查濾芯情況，如合格可進入單機試車工作。

為了保證單機試車的順利進行，針對本壓縮機流程編制了《壓縮機單機試車程序》，并組織各方召開了單機試車工作準備會，要求參與試車人員需熟悉掌握單機試車程序中內容，明確各方在單機試車中職責、人員分工，操作程序中指明了試車操作人員的分布和責任，根據(jù)廠家的技術文件規(guī)定，試車分2個階段，4h機械測試的單機試車和72h的負荷性能測試試車，并把各階段的試車流程線路進行確認發(fā)布[4]。

各方對試車條件確認簽字后，進行了試車，在4h機械測試的單機試車機子，每0.5h記錄機子運行參數(shù)：（1）壓縮機進出口壓力、溫度、氣體流量；（2）潤滑油壓力與溫度、油箱液位、油質狀況、油過濾器壓差、氣封流量及壓力壓差；（3）各軸承溫度、軸位移、軸震動；（4）機組震動、聲音、泄漏情況。

經(jīng)過4h運行后，機子機械測試通過。

在機子進行72h的負荷性能測試試車前，廠家對機子做了加載超載實驗，當超載時機子自動緊急停車，說明機子安保系統(tǒng)執(zhí)行良好，可進行負荷試車。

在負荷試車過程中，廠家人員對用戶操作人員進行了邊試車邊培訓的實戰(zhàn)操作培訓，機子從啟動到加載到滿負荷運行，保持了48h，各運行參數(shù)正常，后因防喘振回路上的冷卻器內漏，冷卻水流入分離器，最后機子停車。

1 0存在問題和改進想法

1）因在進行二次灌漿后，施工方養(yǎng)護措施不得當，二次灌漿層存在小裂紋，壓縮機運行過程中的震動可能會加大裂紋寬度和深度，若基礎不穩(wěn)固后機組的震動會更大。因此，要加強灌漿后保養(yǎng)跟蹤和管理。

2）因廠家給設計單位提供的出口法蘭規(guī)格和到貨后規(guī)格不符，管道專業(yè)重新設計配制管路，重新補采法蘭和管子，采購周期長，延誤了施工總進度。以后開箱驗收時對進出法蘭尺寸復核，如存在問題可提早發(fā)現(xiàn)并及時解決。

3）在電機格蘭頭定貨上，技術協(xié)議沒有指明由廠家還是客戶負責，到接電纜時才發(fā)現(xiàn)沒有格蘭頭，重新采購周期長，延誤了施工總進度。定技術協(xié)議時要認真檢查漏洞，供貨界面要分明。

4）壓縮機廠房四面全開敞式，現(xiàn)場控制柜需要防淋，機組也容易貼上粉塵。設計廠房時全面考慮機組運行在良好環(huán)境中的防雨、防塵、通風。

5）因防喘振回路上的冷卻器內漏，造成機子沒有能順利完成72h運行。對換熱器生產廠家的設計圖紙、材料選用認真審核，制造過程到出廠監(jiān)查到位，以保證產品質量和投產后壓縮機組及整個裝置的長期穩(wěn)定安全運行。

【1】GB 50231機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[S].

【2】GB 50275壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范[S].

【3】SH/T 3539—2007石油化工離心式壓縮機組施工及驗收規(guī)范[S].

【4】HG 20231—2014化學工業(yè)建設項目試車規(guī)范[S].

Installation Technology Construction Management of SIEMENS Turbo Compressor Unit

JIANG Rong
(HualuEngineering&TechnologyCo.Ltd.,Xi'an 710000,China)

Inthepetrochemicalprojects,powercompressorsfordevicetailgaspressurizationandhydrogenationgenerallyuseBCLtypeturbo compressorunitproducedbySIEMENS.Thecompressoristheheartoftheentiredevice.Therefore,itisveryimportanttomastertheinstallation technologyofthecompressorandmanagetheconstructionofthecompressor,whichwillaffectthesuccessofthetrialrunandalsodirectlyaffect theproductionbenefitsoftheenterpriseandthelifespanofthecompressor.

turbocompressorunit;organization;installation;commissioning;trialrun

TK473

B

1007-9467（2016）10-0076-05

2016-08-15

蔣榮（1979～），男，江蘇泰興人，工程師，從事化工項目施工及技術管理研究。