3大型立式迷宫密封型压缩机组之安装技术现状调研报告

调研报告大型立式迷宫密封型压缩机组之安装技术现状调研报告陈岗麒中国化学工程第十四建设公司二○○五年九月1大型立式迷宫密封型压缩机组之安装技术现状调研陈岗麒（中国化学工程第十四建设公司南京210044）内容摘要：对于一种没有被现行施工验收规范所覆盖、由国外引进的、结构类型特殊的大型活塞立式压缩机组的安装技术进行了追踪调研，详细叙述了这种压缩机组的独特安装与试车工艺，初步评价了这种机组的安装技术在往复式压缩机安装技术体系中的地位与作用。关键词：大型立式迷宫密封型活塞式压缩机独特之安装试车工艺现行规范之修订1．概述笔者第一次获知这种类型的压缩机的引进、安装和使用，是在1995年，我公司参与施工的江苏镇江921工程（目前即索普集团）10万吨/年醋酸装置中。当时那一台价值不菲的从瑞士苏尔寿公司原装引进的这种六缸、四级压缩、排气量9200m3/h，排气压力4.3Mpa，电机功率1925kw的大型立式压缩机，是该生产流水线上的心脏设备，按国内“一开一备”的关键设备配置原则，本应该配两台，可大名鼎鼎的苏尔寿公司坚信自己的产品质量，只配置一台。由于当时世界上尚无第二家制造厂能生产这种专利产品，因此现场的外国专家非常小心的防技术外溢，整个机组的安装工作由他们自己承包完成，仅仅让我们提供了钳工与起重工做配合，连工程技术人员都难以进入现场。改革开放成果最为卓著的10年过去了，这种压缩机色彩被逐渐淡化。在制造技术上，虽然国内尚无一家能设计和制造这种机器，但苏尔寿的国际垄断局面已经打破：一家叫“日本制钢”（简称JSW）的公司部分购买了苏尔寿的专利之后，开始生产与苏尔寿质量差不多的产品，并占据了亚洲、东欧、南美市场；国内的醋酸生产流水线目前增加了许多条，能力已达到100万吨/年左右，这样的压缩机已经有7台，并且尚有2条生产线开始设计开工；在施工方面，由原先的外国厂商独立负责安装的模式已演变为由厂商专家现场指导安装试车，甚至已出现不需要制造厂商派遣专家至现场的情况，掌握了这种机器施工方法的单位由原来的一家增加到至三家：2表1此类压缩机施工单位调查表序号施工单位安装日期项目名称压缩机生产厂家型号数量施工模式1十四化建1995-1996镇江索普一期10万吨/年醋酸苏尔寿6D375-4A1台外方负责安装施工单位配合2六化建1999-2000镇江索普二期20万吨/年醋酸苏尔寿6D375-4A2台外方指导安装3十四化建2003-2004山东兖矿集团20万吨/年醋酸JSWJ6D375-42台外方指导安装4十一化建2005-在建镇江索普三期20万吨/年醋酸苏尔寿6D375-42台无外方人员在功能结构上，迷宫密封式压缩机与其它类型的往复式压缩机的最大不同之处在于：迷宫密封式压缩机的活塞与气缸采用迷宫密封结构，即在其气缸的内表面和活塞环的外表面，均用激光刀刻出一道道的螺旋式的细槽（迷宫结构）,当活塞做上下运动时，被压缩的介质气体在进入迷宫槽内后,能自动调整活塞与气缸同心度，始终保证活塞与气缸之间存在着0.5mm～2.0mm左右的均匀的周向间隙，这样，在活塞运动的全过程，气缸与活塞之间因始终有“气囊”的隔离而不发生直接的接触磨擦，杜绝了其它类型的压缩机因在气缸与活塞这对运动副上的磨损而带来的介质污染；因此，迷宫密封式压缩机在应用上的最大优势，在于其生产出来的介质气体的洁净度相当高，特别适用于对介质洁净度有严格要求的化工装置、电子企业、制药企业；当然，其也有使用局限性，在于：由于这种迷宫结构的限制，其出口气体的压力最多在10.0Mpa左右而不能再高。其迷宫结构如下图。3正因为这种特殊功能结构的要求，这种压缩机只能采用立式布置，而当立式压缩机的排气量接近10000m3/h，轴功率达到2000kw左右，因运输问题不能整机出厂时，不但制造厂在设计与制造上会有一些特殊的专利技术,而且在现场的安装调试工作也会相应有一些特殊的施工技术，这些技术已经不能被现行的国内施工验收规范所覆盖。2．压缩机结构简介以山东兖矿集团20万吨/年醋酸装置CO压缩机（JSW产品）为例。（1）压缩机结构简介·制造厂：JSW（Japansteelworks，LTD.日本制钢公司）·型号：J6D375-4（6个活塞，活塞行程375mm，四级压缩）·转速：375rpm·电机功率：2100km·型式：立式，油润滑·介质：一氧化碳（CO）·排气量：10110Nm3/h·进排气压力：0.13/3.9MPa·进排气气温度:40°/40℃·机组总重/主机重:121.3t/102.5t(2)机组的供货方式压缩机在JSW进行过出厂前的单机试车,而后分拆成机身、电机、两个气缸组件、活塞组件等出厂，每台共10个包装箱，总重约102.5t；辅助设备由JSW在中国国内组织招标制作，直接由国内运往现场。·机身：单独装箱，重32t，5670×2520×3720；机身包括已安装成整体的油箱、机重、曲轴与曲轴箱、连杆与十字头、十字头箱、导向轴承与导向轴承箱。·气缸：六个缸制作成2大块（1级与3级，2级与4级）分别单独包装，4重量分别为14.3t和10.2t；·活塞组件：包括活塞杆、填料盒等，重2.5t，单独装箱；·电机：撬装式电机，重31t，单独装箱；·飞轮盘：重3.3t，单独包装；·其它辅件：包括油站、安全盖、仪表盘柜、气伐及专用工具、备品备件、操作平台等五大箱，重9.52t;★辅机部分：共14台件，总重18.8t；委托国内厂家供货，包括冷却器、缓冲器、分离器等级间设备，无包装供货。（3）主机结构简述●曲柄轴直径为φ290，由4个轴瓦轴承支承在机身油箱上部，曲轴的一端与飞轮盘及电机相连，另一端安装有主油泵。●主机机身总高约6950mm、机身长约5000mm，自带操作平台两层，直接就位于一楼地面；厂房为单层，上有20t行车。●曲轴箱、油箱、十字头滑道箱、导向轴承箱为一整体，由制造质量来保证缸与缸之间的平行度、垂直度等精度；气缸按两个组合块制造（即2个1级缸和1个3级缸为一个组合块；2个2级缸和1个4级缸为另一个组合块）。●润滑采用强制润滑方式：油站在开车时向机内供油，在主机达到正常转速时切换到与曲轴相连的主油泵上，向主轴、大头瓦、小头瓦、十字头、导向轴承及填料函尾部处供油。电机轴承采用油池抛油润滑方式。●电机和主轴之前有一个φ1840×333的飞轮盘（重2.7t），电机采用6000v高压电机。●气缸直径从1级至4级分别依次为φ690、φ460、φ420、φ270；其中一级和二级进气与出气管为水平设置；三级和四级缸的进气、排气均为垂直设置（苏尔寿公司的三级与四级缸进排气均为水平设置）。53．压缩机的安装技术3.1综述对于立式活塞式压缩机，适用的现行规范是HGJ206-92《化工机器安装工程施工及验收规范之中小型活塞式压缩机篇》，但其覆盖的最大型号为排气量在6000m3/h以下的整装式机组，因而不能满足指导排气量为10110m3/h且分块现场组装的J6D374-4机组施工的需求。与国内常规安装方法相比，大型立式迷宫密封型活塞压缩机安装方法主要有以下三个方面的特殊之处：（1）主机与电机的找正：由于在两者之间有一个重达2.5t的飞轮盘，压缩机本体与电机的找正联接工作分为两个阶段：第一个阶段，先将装好飞轮盘的主机找至标准状态，以此为基准找正电机联轴节，达到周向、径向跳动值均在0.05mm以内后，移动电机，使联轴节轮彀插入飞轮盘中，安装联轴节铰刀螺栓，使电机、飞轮盘、主轴完全联接在一起。第二阶段，松去用于承托飞轮盘的托辊式临时顶升装置，通过调整电机使最终的找正基准——主轴靠近电机的第一根曲轴处的曲轴挠度达到在0～0.03mm以内。（2）活塞、气缸、滑道找正：这是一组颇费时间的找正（由于滑道与机身已组装成一个整体，且气缸与主机的水平面没有调整的装置也不允许加垫片，因此这样的找正工作是相当复杂的一个系统工程）：测量滑道间隙、活塞间隙；初步调整气缸位置；综合考虑滑道间隙、活塞间隙、导向轴承接触点之后，在活塞杆与小头瓦的承插台上，通过刮削凹面接触点、改变活塞杆的倾斜度来达到最终调整各部间隙的目的。（3）灌浆工作：电机与主机的地脚螺栓灌浆、电机的二次灌浆均采用UGM-1型高强度无收缩灌浆料；而主机的二次灌浆采用EG100环氧树脂灌浆料，并且灌浆层并非整个底板（与底板有10mm间隙）而只是8块调节板下，这样形成了比这8块调节棉线为支点的弹性支承体系，以抗击机器本身强大的振动（试车时测试环氧树脂灌浆层处的振幅值仅为0.001mm）。63．2施工流程与技术质量要求3.2.1施工程序3.2.2施工准备、基础验收与处理·施工准备：方案准备、消耗材料准备、专用工具准备、吊装机具准备、技术交底、工人培训、设备开箱验收。·基础验收与处理：特别注意地脚螺栓孔的偏差,孔内用吸尘器做洁净处理。电机：飞轮盘安装、电机吊装就位、曲轴及飞轮盘找基准、电机初找、电机一次移位，电机联轴节精找、电机二次移位、飞轮盘铰刀螺栓安装、电机一次灌浆（地脚螺栓），更换正式垫铁、电机二次灌浆、电机对中找正最终复查前期工作：施工准备、基础验收、基础处理压缩机机身：吊装就位，一次找正灌浆、二找灌浆气缸：吊装就位、初步找正固定活塞组件：活塞组件安装、活塞顶隙找正、活塞周隙初找、气缸最终固定、气缸与活塞及滑道最终找正、气阀安装本体附属设备管道安装、机组辅助设备安装找正压缩机本体各部间隙最终复测、干燥及充氮保护73.2.3压缩机机身安装·就位前的准备工作：JSW专家在国外安装同类设备时，先将设备吊就位，初步找正并一次灌浆（地脚螺栓孔）之后再将设备重新吊装移走，这样做的主要原因是由于机身二次灌浆（采用环氧树脂）时的模板（钢制，随机带来）不好安装，需要先定位机身再安装模板，否则会因为标高中心线的偏差导致机身作就位吊装时由于模板阻塞而无法就位。但采取了如下方案后，我们实现了机身一次吊装到位的结果：（1）按照机身底板上螺孔的尺寸，事先制作一副地脚螺栓的定位模具，与地脚螺栓一起安装在基础上，并用临时垫铁进行模拟找正；找正后以此为标准逐个检查地脚螺栓孔的偏差，进行适当的中心线调整。（2）以定位模板为标准，安装专用灌浆模板并固定之，检查其尺寸,看是否与油箱相碰或与螺栓下的垫板相碰；用水泥砂浆和建筑防漏密封胶带封堵基础表面、拐角处的缝隙，以免环氧树脂灌浆时发生泄露。（3）为防止就位时机身产生太大的窜动，引起碰松专用灌浆板的情况，同时也为了加快机身就位速度，我们在基础的6个方向上安装了6套临时限位装置，当机身在下落至距基础表面的50mm一100mm左右的高度时，使用临时限位装置，保证在其后的下落过程中左右、前后的晃动量在10mm一20mm内。参见下图。图2专用模板、限位装置在就位吊装时的场景8·吊装就位：由于多半是在已封顶的厂房内进行吊装工作，限制了大吊车的应用，可采用50t一100t吊车（液压）在进行过安全验算之后组织实施完成，下图为山东项目50t吊车吊净重20t的机身时的施工场面：图3机身吊装就位场景·机身一次找正：机身就位后，利用临时垫铁将设备找正至以下状态：①纵横中心线：±1mm；②标高：±2mm；③底板水平度：测量底板四个角上的标高，相对高差在±1mm内。④地脚螺栓：螺栓外露长度按设计尺寸、螺栓在底板螺孔之周向间隙均匀一致，并用限位装置固定，以免灌浆时产生移动。·机身一次灌浆：地脚螺栓孔的一次灌浆是采用UGM-1型高强度无收缩灌浆料。UGM-1的灌浆方法为：①湿润：灌浆前12小时，对预留洞四壁进行湿润。②拌制：UGM-1灌浆料均为配制好的袋装料，施工时只需加水即可，加水量为骨料的13%，但地脚螺栓的灌浆可适当减少用水量至10%左右，人工拌制，拌制时以灌浆料充分湿润无灰为准。③灌浆：制作一钢制斜滑斗，使灌浆料轻轻顺着斗落入预留孔内，但不能采用机械振动器进行振实操作，而只能用木棍稍稍插入式消除气泡或空隙。9④养护：用草袋或木屑盖于表面，加水养护，应保证草袋始终是湿润状态。养护时间为3天，经测试砼试块强度达到45Mpa之后为合格，否则延长养护时间。图4UGM-1灌浆场景·机身二次找正：其基本程序如下：①更换垫铁：将临时垫铁