王志國

（新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065001）

化工用往復(fù)式壓縮機(jī)配管設(shè)計研究

王志國

（新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065001）

無論是何種行業(yè)何種機(jī)械都在隨著科技的進(jìn)步而不斷完善，原有設(shè)計的優(yōu)化、新材料的引入、設(shè)計上的創(chuàng)新都為機(jī)械設(shè)備帶來了新的生機(jī)和活力。我國化工行業(yè)具有十分廣泛的市場和發(fā)展空間，相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備也在不斷進(jìn)步和完善，從而能夠為化工行業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的輔助能力，本文將通過對配管設(shè)計的細(xì)致研究來尋找從操作、維修及其他各個方面的優(yōu)化措施。

化工；往復(fù)式；壓縮機(jī)；配管

1 前言

壓縮機(jī)中使用的管道是整個設(shè)備中的重要部件，雖然現(xiàn)階段的管道使用十分普遍，涉及到了各種運輸領(lǐng)域。如此廣泛的應(yīng)用意味著管道在不同物質(zhì)輸送的過程中具有十分重要的作用，管道在使用過程中的穩(wěn)定性和安全性也決定著物質(zhì)輸送過程的順利和安全。化工用往復(fù)式壓縮機(jī)同樣使用了管道結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對于設(shè)備的安全運行也起到了至關(guān)重要的作用。

2 關(guān)于管道設(shè)計要求的概述

對于多種設(shè)備的設(shè)計而言，都是需要依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)可能是國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)程度可能細(xì)致到一個螺絲釘?shù)倪x材，管道的設(shè)計同樣具有一定的標(biāo)準(zhǔn)約束，這些標(biāo)準(zhǔn)成為管道設(shè)計和使用的依據(jù)?；ば袠I(yè)各種設(shè)備要求與其他行業(yè)不同，主要是由于化工行業(yè)的使用環(huán)境相比于普通設(shè)備更加惡劣，經(jīng)常需要在高溫高壓或者高腐蝕等惡劣情況下長時間運轉(zhuǎn)設(shè)備。因此化工用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求也更高。從管道的設(shè)計工作開始，需要符合管道相關(guān)的各種設(shè)備接口，管道測試需求和使用工況需求，并對管道工作過程中的強(qiáng)度、震動和膨脹位移等進(jìn)行分析，相應(yīng)的抗震和抗風(fēng)級別也需要進(jìn)行評估，這些都是為了管道能夠穩(wěn)定工作做的鋪墊。

管道的設(shè)計工作是管道正常運行的基礎(chǔ)，管道的后續(xù)施工、運行、維護(hù)也是影響管道正常運行和使用壽命的關(guān)鍵，對于管道的運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性將產(chǎn)生巨大的影響。施工中管道將分為空中架設(shè)和地下掩埋的模式進(jìn)行鋪設(shè)，將根據(jù)工作工況等環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)性條件進(jìn)行選擇。從規(guī)模上講，那些大中型規(guī)模的管道多數(shù)利用空中架設(shè)的方式，但是管道的運輸距離不會過長，而對于距離較長的管道則趨向于選擇地下掩埋的方式減少對地面空間的影響。

管道在進(jìn)行設(shè)計時已經(jīng)充分考慮到了運行的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性，即使在設(shè)計階段也應(yīng)該充分考慮未來施工中可能遇到的問題，管道的施工需要進(jìn)行長期的規(guī)劃和工期安排，只有保證管道的施工質(zhì)量才能夠達(dá)到設(shè)計的要求，完成標(biāo)準(zhǔn)約束的管道質(zhì)量要求，并為后續(xù)的運行和維護(hù)工作做好基礎(chǔ)。很多管道系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分需要經(jīng)過特殊工藝處理，對于管道鋪設(shè)的空間中應(yīng)該做好整體規(guī)劃，減少對空間中其余設(shè)備或裝置的干擾。

3 管道設(shè)計在往復(fù)式壓縮機(jī)中的具體應(yīng)用

化工中經(jīng)常用到的一個設(shè)備就是往復(fù)式壓縮機(jī)，該設(shè)備通過往復(fù)運作產(chǎn)生間歇性的吸入和排出動作，從而壓縮氣體形成壓力脈動，由于整個設(shè)備運轉(zhuǎn)過程會引起設(shè)備本身的震動，加之壓縮氣體所形成的震動都會導(dǎo)致管道震動的幅度加大，這些震動的不斷累積最終將影響管道上所連接的儀表和設(shè)備接口。因此必須采取措施防止管道在震動過程中破裂或出現(xiàn)斷口，可以通過緩沖罐或者孔板來釋放一部分壓力脈動，幫助管道減輕脈動幅度。

為了能夠降低壓縮機(jī)本身在運轉(zhuǎn)過程中的震動，可以通過加強(qiáng)壓縮機(jī)固定裝置，或者減少管道的彎頭，并增大彎頭的曲率半徑，于此同時還可以合理設(shè)計壓縮機(jī)本身的減震結(jié)構(gòu)，來消除壓縮機(jī)運行時的震動。但是這部分減弱對于整體來講仍然不足，還需要額外對壓縮機(jī)形成的氣壓脈動進(jìn)行削弱才能夠保護(hù)管道。

為了保護(hù)往復(fù)式壓縮機(jī)的管道穩(wěn)定性，需要對管道支架繼續(xù)獨立設(shè)計，不能與壓縮機(jī)或者其他設(shè)備公用，震動會在不同的設(shè)備之間相互傳播，這樣不利于減少往復(fù)式壓縮機(jī)的管道震動，對其他設(shè)備也會產(chǎn)生影響。在管道的剛性支承上應(yīng)該選擇鋼筋混凝土作為基礎(chǔ)，并降低現(xiàn)有的支架高度以減少震動力矩。

但是基于互相聯(lián)系的設(shè)備會產(chǎn)生共振，那么就必須了解壓縮機(jī)的固有頻率，避免這種共振的產(chǎn)生需要將吸入孔和排出口盡量接近放空口或放凈閥管道，壓力表的到導(dǎo)壓管加厚也會起到一定作用。

此外還需要避免冷凝液體流入壓縮機(jī)氣缸，可以在容易發(fā)生危險的管口前方設(shè)置吸入罐或凝液分離罐，這樣就能夠去掉冷凝液體。往復(fù)式壓縮機(jī)通常會將入口管的直徑設(shè)計的很大，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮會浪費材料。當(dāng)然若吸入管道過長也會導(dǎo)致壓縮機(jī)的功率下降，因此需要將往復(fù)式壓縮機(jī)的入口管道縮短并減少彎頭，冷凝液分離裝置也應(yīng)該設(shè)計在壓縮機(jī)吸入口處。

需要注意的是并非所有的往復(fù)式壓縮機(jī)都需要增加防止冷凝回流系統(tǒng)，應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)是保證不會再壓縮機(jī)停止運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)冷凝液體回流。如果壓縮機(jī)的出口是飽和狀態(tài)，就必須安裝防止冷凝回流裝置，并設(shè)計止回閥作為保障。若壓縮機(jī)的出口狀態(tài)相反，那么就需要將排出氣體中的潤滑油分離開，此時就可以不設(shè)置防止冷凝回流裝置，而是將分離潤滑油的分離器取而代之。

此外進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)管道的設(shè)計時，為了減少后續(xù)維護(hù)工作中的阻礙，還應(yīng)該將管道的空間布局進(jìn)行詳細(xì)的推敲。如當(dāng)進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)維修時，很多需要打開的部件附近避免設(shè)置管道，還有一些需要經(jīng)常開啟的部位，以及一些需要更換或者轉(zhuǎn)移的設(shè)備，這些都應(yīng)該留出充足的空間，這樣才能夠不影響管道和設(shè)備的操作和檢修。

壓縮機(jī)的使用過程中還需要利用水冷卻，這些冷卻器不僅擔(dān)負(fù)著壓縮機(jī)本身的冷卻還需要考慮壓縮氣體的冷卻，可以考慮將不同需求統(tǒng)一起來利用一個冷卻器進(jìn)行冷卻，這樣可以有效減少設(shè)備，簡化施工內(nèi)容，也能夠滿足使用需求。

4 結(jié)束語

通過本文上述分析可以看出，化工用的往復(fù)式壓縮機(jī)是十分復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，需要滿足機(jī)械設(shè)備本身的標(biāo)準(zhǔn)需求，還需要滿足化工行業(yè)的特殊工況要求，面對現(xiàn)有的管道震動等問題需要開展一系列工作進(jìn)行改進(jìn)，從而降低壓縮機(jī)震動、優(yōu)化管道設(shè)計結(jié)構(gòu)，提高往復(fù)式壓縮機(jī)在化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)效率。

［1］趙祺海，孫小紅.化工用往復(fù)式壓縮機(jī)配管設(shè)計探索［J］.中國化工貿(mào)易，2015，7（16）.

［2］楊同旭.往復(fù)式壓縮機(jī)配管設(shè)計［J］.廣東化工，2015，42（06）：149-150.

［3］程虹.往復(fù)式壓縮機(jī)配管設(shè)計［J］.上海化工，2014，39（08）：19-23.

［4］程玉峰.大型往復(fù)式壓縮機(jī)的管道布置和減振探討［J］.化工管理，2016（21）.

［5］楊陳博.往復(fù)式壓縮機(jī)的布置及管道防振設(shè)計［J］.山東化工，2016，45（12）.

［6］付振海.往復(fù)式壓縮機(jī)管道設(shè)計［J］.廣州化工，2014，42（10）：181-183.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.044