大型管线压缩机装配难点及结构改进研究

宋健　张国鑫　白云　刘姝鑫

[摘 要]通过对管线压缩机装置的结构，分析该机组在装配过程中的装配问题和注意事项。同时对机组分别带干气密封、试车密封试车过程中的振动分析，对离心式压缩机振动形式、机械原理以及各种振动现象的频谱的特征作出了正确分析和判断，使之快速地解决该机组在试车过程的各种情况下（既振动、温度）及反映出表理特征。

[关键词]离心式结构、BCL型压缩机，振动、温度、频谱分析、部分结构件的改进

中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0076-01

引言

以某离心压缩机机组PCL804结构机型为例，由调频电机和干气密封控制盘、润滑油站、气体冷却器等件组成。该压缩机PCL804由一进一出（一段）4个叶轮组成的离心压缩机，平衡盘密封及各轴封、口圈密封均采用peek材料，两测端盖气体密封区（轴端密封）采用干气密封。原动机为上海电机厂（或哈尔滨电机厂）制造的调频电机、电机调频柜为上广电公司（或鞍山荣信公司）配套的。压缩机与调频电机之间用膜盘联轴器联接。整个机组由同一润滑油站提供润滑油，压缩机、调频电机分别布置在用户现场钢筋混凝土预制的梁上。

一.机组机械运转试车和振动分析

1.机组机械运转试验（带试车密封）

该压缩机组是为中石油管道局设计制造的首台国产化长输管线离心压缩机组。

该压缩机产品从3月12日开始装配，先后历时4个多月的结构调整、上台位找正（包括：试车电机3200KW、耦合器3200KW、试车变速机I=1.977、主机（主机初次试车用试车密封代替干气密封参与试车）。该机组经过4个小时的机械运转，振动、温度、频谱分析（主机转速4800rpm，显示主频96Hz赫兹并在其测点周围82Hz-116Hz区域有振幅波动，显示很小且只有主频的1/4-1/5左右，在0.5倍频以下和1.5倍频、2倍频没有很明显的杂波，即：转子与密封的刮碰摩擦和联轴器找正精度的影响）、轴位移各项指标均达到一次机械运转要求获得一次试车成功，振动值为支撑侧1v1=12um，1v2=14um，推力侧1v3=8um，1v4=11um。温度为支撑侧T1=67°、T2=68°，推力侧T3=75°、T4=82°，位移EX=28um。

2. 机组带干气密封机械运转

a.机组更换完干气密封上台位后，回装各部件，联接好两侧端盖各接管加气接头，将剩余的孔用法兰盲死，

b.查阅两侧端盖各接管加气接头的功能，做好标识。

c.对干气密封控制盘进行检查，查验盘站上的所需各路压力变送器管线的走向是否正常；电信号是否正常；盘站上的压力表管线走向是否正常；这些无误后做好盘站各加气接孔的法兰联接，并根据功能做好标识。

d.根据两侧端盖所做的标识与盘站所对应的标识进行联接，另外对盘站的开车前的工艺气和隔离气要与动力站的氮气源相连接，进气压力在11kg，还有一路开车后的工艺气要与主机管道的工艺气相连接（此管接在主机管道气体冷却后的进气端），进气压力在35kg，

上述工作经过对于用干气密封参与试车前的准备工作就绪后，开始带干气密封试车，（这里试车还是采用试车电机3200KW、耦合器3200KW、试车变速机i=1.667、主机（主机初次试车用试气密封来参与试车）。由于前期对装配干气密封的各项工作准备细致、周到。才使该机组顺利试车，经过4-5个小时的机械运转，振动、温度、频谱分析（主机转速4800rpm，显示主频96Hz赫兹并在其个测点周围82Hz-116Hz区域有振幅波动，显示很小只有主频的1/4-1/5左右，在0.5倍频以下和1.5倍频、2倍频没有很明显的杂波，即：转子与密封的刮碰摩擦和联轴器找正精度的影响）与带试车密封试车时基本相似、轴位移各项指标均达到一次机械运转要求获得一次试车成功，其各项考核指标没有变化。振动值为支撑侧1v1=12.3um，1v2=14.8um，推力侧1v3=8.4um，1v4=11.7um。温度为支撑侧T1=67°、T2=68°，推力侧T3=75°、T4=82°，位移EX=28um。通向干气密封的各路气体压力在试车过程中的各项参数显示均正常，达到机组试车各项技术指标考核要求。

二、零件加工质量和部分结构改进

1.压缩机在装配中的质量问题及解决方法

该压缩机机型是在引进、消化意大利新比隆长输管线设计技术基础上，并通过H855 PCL803合作生产总结后设计、开发的一种新型压缩机机型，但是在引进、消化设计技术基础上还存在着一些零部件设计结构及加工精度，公差符号标注的问题。下面是H1240、H1294、H1241（反向）、 H1156（三台）装配时发现的各类设计、加工性质量问题及处理方法。

1）.进口轴承（支撑侧）定位面和外圆交角处外商给的是直角，没有给倒角；而轴承配合面交角处设计给的是圆弧根角，所以造成此处无法装配到底。（处理方法：将该处进行倒角5X45°）。

2）.试车密封在定位外圆处设计没有给出试车时的防转销。（处理方法：由于试车密封设计结构和用于此处装配干气密封配合处的结构尺寸的原因，我们不能采用以往的销钉结构方式来处理，而是根据实际配合结构尺寸情况来重新设计，其结构形式为把合式带突台的结构）。

3）.H1240机壳推力侧在加工定位卡板端面时，垂直度不够，设计要求应0.04mm以内，而实际为大于0.4-0.45mm。（处理方法：将机壳重新转入上序加工，对该处垂直度不够进行修正达到图纸要求）。

4）.内机壳进口处隔板R440铸造后有加工符号，但上序没有给加工。造成在装配时进口端盖侧的型线与内机壳进口处隔板R440干涉无法装配。（处理方法：将该处内机壳进口处隔板R440干涉处返上序从新按图纸技术要求加工）。

5）.在装配机壳与内机壳时，发现进出风口对接处错口。（处理方法：将该处错口部位画好标记，对该处倒角及倒圆弧处理）。

6）.两侧端盖所有气孔上序没有清理干净，有杂物（包括有铁削）：（处理方法：用内窥镜检查，用动力风吹扫，用布条蘸酒精，酒精冲洗，反复用内窥镜检查，用动力风吹扫进行检查，（包括干起密封各孔及装配定位处面）。

7）.再试性能和机械运转时需要所有的性能用的气管路接头，接管、进回油发兰及盲发兰设计没有给出：（处理方法：查阅图纸相关位置，查标准、制图、制造、焊接等）

8）.在装配推力测进口端盖与进口导流器叶片时，发现两件装配的型线对不上有10mm间隙，经查图核实属进口导流器叶片端面型线加工尺寸不对。（处理方法：因两件配合尺寸是型线配合，单从测量尺寸是达不到的，为了能准确的判定该处尺寸哪件的型线误差，我们首先采用划线放样板制作形式来分别测量两件的配合型线，测量结果为进口导流器叶片型线不对，转上序数控车床找正、打表结果和用样板测量是一致，查结果属于数控编程基准选择不对）。

9）.测量键相位的锁螺母外圆设计开了4个槽，无法达到测转速要求。（处理方法：重新设计锁螺母，重新设计加工带一个测速槽的工件，以达到产品试车要求）。

10）.在装配产品位移探头时，发现位移探头螺纹是3/8”，而与相配合的把合侧法兰也是3/8”。合同协议要求安装3个位移探头螺纹（是3/8”的），由于产品探头（进口探头）没有采购到厂无法进行试车，而我们使用的探头螺纹是M10x1又无法连接，现场试车我们只找到一个以往试车用的3/8”探头，后经与设计和用户协商同意接一个位移探头来达到试车要求。

综上所述，通过对管道压缩机装配、质量改进、主机（带试车密封、带干气密封）试车的各项指标检测均达到设计规范要求符合出厂要求。得到用户的认可和高度评价。它的试验成功打破了国外垄断，填补了国内的空白，为沈鼓实现高端化产品奠定基础，树立了沈鼓市场竞争力的典范，为沈鼓扩大管线压缩机此类市场创造新的经济增长点。

参考文献

[1] 李润方， 王建军. 齿轮系统动力学[M]. 北京： 科学出版社， 1997.

[2] 唐增宝. 直齿圆柱齿轮传动系统的振动分析[J]. 机械工程学报， 1992（4）： 44～50.