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离心压缩机整机改造要点阐述

2021/08/30 7:53:09

摘   要:本文主要阐述了离心压缩机改造难点及重点关注的内容,包括内件改造与整机改造的不同关注点,改造工艺数据的确定,基础利旧、管口载荷、重心位置、热位移等的考虑要素,多点吊装法,压缩机结构设计注意点,透平与压缩机的配合等。

 

关键词:离心压缩机;改造

 

各个装置中离心压缩机组的高效、稳定、长周期运行始终是装置设备管理人员研究的方向及追求的目标,目前,我们国家的化工、化肥、炼油等装置在运行的离心压缩机组还有 20 世纪进口的部分机型或国产相对落后的机型,在装置提高效率、降低能耗的运行要求下,离心压缩机的改造首当其冲,在各装置中离心压缩机往往处于核心位置,因此,成功的改造尤其重要,在提高效率同时,离心压缩机的改造往往伴随新技术的应用及产能的提高。所以改造的前期论证、工艺系统设计、压缩机系统设计、施工、试车及最后的标定等各环节,如何实施,有哪些要点,注意什么,如何达到最终效果,这些都是设备管理人员首先需要考虑的。本文就离心压缩机改造部分要点进行阐述,仅作参考。因为不能面面俱到,所以没有谈及或不足之处请谅解。

 

1 内件改造与整机改造的不同关注点

 

内件改造通常适合小范围改动,例如,更改某级隔板及叶轮或某段隔板及叶轮,以达到提升效率、提高产能、降低振动或降低推力的目的。

 

整机改造通常适用于大范围改动,但整机改造需要考虑的更多,例如,如何设计机组、基础是否利旧?技术确认更为复杂,但是可以解决一些内件改造无法解决的问题,例如,缸体存在问题、轴承箱存在问题、干气密封改造等。

 

无论选择内件改造还是整机改造,都需要因地制宜,综合考虑,选择最优方案。

 

2 如何确定改造的工艺数据

 

工艺数据对改造成功至关重要,因为机组是在系统内运行的。运行参数可以理解为压缩机与系统共同的工作点,而离心压缩机大多为透平驱动,是变工况操作的,这就要求压缩机必须存在一定的适应性。因为是改造,管网及系统内其他设备均使用了相当长的一段时间,其他设备性能,例如,压力损失、效率、结垢情况等也与全新状态截然不同,这些都需要考虑在内。

 

工艺数据是综合确定的,既要考虑产能及系统要求,还要综合考虑系统存在的工况变化,参考改造前的运行数据,尽量多的提出运行工况,涵盖以后的操作范围,在机组设计过程中,充分考虑机组的变工况适应性。

 

提出工艺数据后,整个装置及系统的改造也应同步进行,否则,极易出现机组与工艺系统不匹配的情况。最后,确定的压缩机运行点应该是在曲线中间位置,压缩机效率最高,管网适应性最好,同时远离喘振线。

 

3 基础、管线等外围条件的确认

 

外围条件主要包括机组基础是否利旧,管线管口方位是否需要变更,管口载荷考虑足够,与驱动机的配合包括联轴器间距、中心高、转速等,透平控制系统的匹配,机组润滑油系统、干气密封系统参数的匹配等。

 

一般情况下,基础重新施工工期很长,多数选择利旧。因此,就需要考虑基础强度问题。压缩机作用于基础上有静载荷和动载荷,取决于压缩机的转速、总体质量、重心与质心的偏离程度等,结合标准规范,基础能否利旧,往往需要压缩机设计与基础校核反馈迭代核算,最终确定机组型号。对于整机改造,在原则上新机重量、重心、转速等不应偏离太大,最好不高于原机。

 

管口载荷及热位移对于控制机组振动也很关键,尤其是汽轮机,汽轮机在热膨胀时如果管线应力过大,或管线热膨胀与汽轮机不一致时,相当于限制了汽轮机的热膨胀,汽轮机胀差的出现是非常危险的。

 

4 压缩机结构设计注意点

 

在确定机组改造单位后,应该对原有机组测绘并进行数值模拟,测绘包括转子和隔板及其他部件。利用计算机技术对原有机组进行流场、气动性能、性能曲线的绘制,效率的计算。只有这样,才能确定原有机组的特性,新设计机组的特性不应相差过多。

 

机组设计完毕后可以进行试制,并进行气动性能试验,以验证机组性能。

 

离心压缩机一般的扩容改造主要有以下途径:改变进气压力;改变流道的几何尺寸和角度;采用导叶产生负预旋、提高转速、更换压缩机等。

 

因此,在压缩机设计选型时,在测绘原有机组的基础上,压缩机叶轮和隔板流道设计及内部结构优化是非常关键的。依据工艺数据,压缩机结构设计要充分考虑各个工况。除此之外,压缩机管口布置、轴承箱结构等,均应该统筹考虑。

 

5 考虑拆装方案

 

施工前,施工方案与吊装方案是必须的,尤其是吊装方案。整机改造时,一般分体拆装,但机组底座多数为整体结构。需要一次吊装就位。在某化工厂,三缸联合底座(12m×3m×1.5m)采用多点吊装法,由 2 台汽车吊与 2 台行车多点吊装接力倒运的方式通过机房侧面吊装就位。施工进度统筹控制这里不再赘述。

 

6 试车

 

最后是压缩机试车,有了良好的设计基础及安装质量控制,试车就有了保证。在试车过程中,尤其是新机组试车,必须关注机械性的参数变化,例如,汽轮机的热膨胀左右胀差是否在允许范围内、蒸汽管线的热膨胀方向与膨胀值、压缩机的缸体温度、喘振流量等。第一时间收集数据,第一时间分析。

 

7 结语

 

通过上面的阐述,本文对离心压缩机改造的要点进行了简单介绍,希望文中提到的个别要点对即将进行压缩机改造的人员有所帮助。

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