浅谈化工用往复式压缩机组成撬设计

葛君朋

（山东工业职业学院，山东 淄博 255000）

0 引言

压缩机是一种广泛应用于石油化工、气体运输、制冷和气体分离等各个领域通用机械设备。 往复式压缩机通过活塞在气缸中作往复运动， 使工作容积呈现周期性变化来吸排气体进而实现对气体的增压和输送。

往复式压缩机组包括压缩机、分离器、缓冲罐、冷却器、管路系统、附属设备等，当其应用于化工领域时，常用于压缩一些特殊气体，比如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、氮气、天然气等，因此工艺性较为复杂。 且化工领域现场环境多为高温、 高腐蚀等恶劣环境，因此在对化工用往复式压缩机组进行成撬设计时，设计人员要对这些因素进行全面考虑。

1 总体设计方面

1.1 设计标准

标准是产品的通行证， 当我们在设计压缩机组时，应严格按照压缩机组的通用设计标准和客户要求进行设计。大到整个机组，小到螺栓螺母，都应按照相应的标准进行选材和设计。如果几种规范和标准适用于同一情况，则应遵循最为严格的标准。 没有提及日期的，应以最新版本为准。

1.2 气体条件

由于化工压缩机压缩的气体多为烷烃类，气体在经过压缩以后可能会产生大量的液体，甚至对下一级气缸造成冲击，产生一定的隐患。 因此要在下一级气缸之前增加洗涤罐，让气体和液体进行分离，且应在洗涤罐底部设置自动排污和手动排污系统，及时将液体排出。 当气体处于饱和状态时，多余的气体会凝结析出，变成液体，因此为了充分保证在下一级气缸中不会产生液体，可以在系统中增加加热装置。

同时在机组的管道内， 会存在气液混输的现象，由于气液两相在密度和速度上的差异，很容易使得管道出现剧烈振动， 造成管道和相关部件的疲劳和磨损，因此在设计初期就要考虑管线振动问题。

1.3 现场条件

由于压缩机组工作现场多为高温高压、高腐蚀等条件，因此，在设计压缩机组时，要充分考虑现场的环境条件和现场公用条件。 若现场电力条件充足，可选用电机驱动，用电动机驱动压缩机具有体积小、重量轻、可采用防爆型电机、压缩机调速容易且准确，易于维护保养等优点，但是电机驱动压缩机组现场对供电要求较高，因此适用于空间比较狭小且供电充足的场地。 若现场无法提供用电条件，那么可以采用天然气发动机来驱动压缩机组，此时可直接从现场获取燃料气，因此天然气发动机驱动燃料费用比较低，但是天然气发动机体积、重量都较大、对于后期维护保养等方面的要求比较高。

2 管道设计方面

往复式压缩机组管路系统包括工艺气体管道、气体旁路管道、压缩机吹扫管路、润滑油管道、冷却水管道等，在进行管道设计时，设计人员应首先计算管道管径、壁厚，一般液体流速为1～2 m/s，气体流速为5～10 m/s 较为合适。 在长时间运行情况下，液体流速不能超过4 m/s，气体不能超过20 m/s。 高流速气体必须考虑管道冲蚀。 同时要考虑以下几点内容。

2.1 工艺性

在对压缩机组进行成撬时，首先应根据现场工艺条件及气体组分、最大流量等选用合适的压缩机机头和驱动器，且要满足所有工况。 在进行管道设计时应最大限度满足机组运行的工艺性要求，按照流速和压力合理选择管线直径和壁厚，同时在选择管道材质时应充分考虑现场高温高腐蚀等环境因素。管道的布置应考虑液体倒流的现象，因此应设置低点排污。

2.2 可操作性

在布置管线时应考虑到后期机组安装及维护的可操作性，在进行管道设计前，要做好机组布置的整体规划，有条件的地方，管道应集中成排布置，防止与其他管道或设备出现干涉现象。 对于多排机组并排布置的情况，应将进、出口管道上的阀门和仪表布置在便于操作、容易接近的地方。 为了使机组周围有较宽敞的操作和维修空间，压缩机管道应布置在操作平台下面。

2.3 经济性

在进行管道设计时，还应充分考虑到机组的经济性要求，例如在设计时要尽可能缩短管线长度，减少阀门的使用数量。

2.4 稳定性

由于卧式压缩机的工作原理，压缩机做往复运动时会产生某些振动力，因此应充分考虑到机组运行的稳定性要求，对于超过2 m 的直线管线，应增加管线支撑，减少振动。在布置管道时，压缩机进出口管线布置应减少弯头的使用数量，尽量直进直出，不要出现“U”型管，否则容易在管线中产生积液和影响管道的稳定性。且对固定振动的部件或对振动部件增加辅助支承可提高管线的稳定性、降低振动。 为防止管线振动，应进行振动分析。

3 配管系统

3.1 洗涤罐

洗涤罐是气液分离的设备，主要用于分离压缩天然气中的水分、重组分、杂质等，以满足气缸压缩的要求， 同时可以起到一定的缓冲及减小气体脉动的作用。 在进行成撬设计时，每级洗涤罐排气管线都应与缓冲罐进气管线保持同一高度。

3.2 缓冲罐

缓冲罐主要用于缓冲系统中的压力波动，使整个机组在运行过程中更平稳。 因此在进行成撬设计时，可增加缓冲罐来抑制压缩机组的振动。设计时需考虑缓冲罐的容积，为防止振动，缓冲罐支撑的高度要尽量低，能自由取出或安装支撑即可。

3.3 冷却器

化工用往复式压缩机组级间冷却器主要用于冷却因压缩而升温的气体。 根据型式不同，可分为空冷器和水冷器。 可根据客户要求进行选取。 当选用空冷器时，一般应单独成撬，安装于室外。 跟水冷器相比，空气冷却器安装位置不会受到水源等条件的限制，在生产过程中不会存在水垢和管壁腐蚀等问题。且空冷器的设备处理量有较大的提高余地。 因此，空冷器的应用更为广泛。

4 结语

综上所述，化工用往复式压缩机组在进行成撬设计时，要考虑的因素很多，本文就压缩机组整体设计、管道设计、配管系统等方面进行了介绍。 设计人员在进行压缩机组成撬设计时， 应综合考虑现场工况、客户要求等因素，选择经济可靠、便于安装操作的设计方式。