陈 雷 惠生工程(中国)有限公司 上海 201203

压缩机是用来压缩和输送气体的机械设备。按照被处理介质的火灾危险性类别的不同，可以分为可燃性气体压缩机和不可燃气体压缩机。按照工作原理的不同，可分为往复式、旋转式、离心式、轴流式和喷射式压缩机。石油化工企业常用的压缩机包括离心式压缩机和往复式压缩机。旋转式中的螺杆式压缩机没有往复运动零部件，不存在不平衡惯性力，对于设备基础的要求较低，可以实现无基础运转或在室外移动施工中使用。基于这些特点，螺杆式压缩机得到广泛应用[1]。

大型压缩机及驱动机一般使用动压轴承，依靠轴颈自身旋转，通过轴瓦上的小孔把润滑油带入轴和轴瓦之间，形成油楔，并受到挤压建立起油膜压力以承受载荷，循环流动的油膜交换带走轴承产生的热量和磨损颗粒[2]。对于压缩机系统，润滑油对于运动部件起润滑冷却的作用，高位油箱更在紧急停电时保护旋转部件，因此，润滑油系统在压缩机的运行和维护过程中起着重要作用。

1 润滑油系统的流程简述

润滑油系统的主要功能是为压缩机的轴承和驱动端提供干净的、冷却后的润滑油[3]。润滑油系统一般包括润滑油站、高位油箱、三阀组、视镜等厂家成套供货撬块。

润滑油箱中的润滑油经润滑油泵加压、润滑油冷却器冷却、润滑油过滤器过滤后，一部分进入压缩机及其驱动端润滑冷却运动部件，润滑油从压缩机及其驱动器排出汇总后自流进入润滑油箱；另一部分经过三阀组进入高位油箱，高位油箱达到一定液位，经管口、视镜溢流回到润滑油箱。紧急状态下，高位油箱润滑油经三阀组中的止回阀进入压缩机及其驱动端的润滑油管路。三阀组所在润滑油管线为双向流。具体流程见图1。

图1 润滑油系统典型流程简图

2 润滑油站的布置和配管设计要点

润滑油站一般由厂家成套供货，包括：润滑油油箱、润滑油冷却器、润滑油泵及过滤器等设备，以及与之相连的管道、阀门等。润滑油站在布置时需要考虑以下几点：

(1)布置润滑油站时根据厂家资料预留检修部件的检修空间,包括：① 润滑油冷却器的抽芯空间。若循环冷却水管线占用冷却器的抽芯空间，需增加拆卸法兰，或借助循环水切断阀预留可拆卸管段；② 润滑油箱电加热器的抽芯空间。由于润滑油在低温粘度较大，润滑油箱中一般设置恒温电加热器。电加热器分垂直安装和卧式安装两种方式，在布置时需要根据厂家资料预留检修空间，图2中电加热器为卧式安装方式；③ 润滑油过滤器的抽芯空间。

(2)润滑油站一般独立布置在压缩机旁边地面上。对架空布置的压缩机，如果压缩机基础下的空间足够容纳润滑油站，也可将润滑油站放置于压缩机基础下方。对多级透平压缩机,其配套的润滑油站比较大，很多南方项目将油站放在压缩机附近的室外，这样既可以减小压缩厂房面积，节约投资；又可以为室内争取更多的配管空间；且由于一般油站区域比较脏，移到室外还可以更好保证压缩厂房室内地面的清洁。当然这种布置方式也要受限于建设地点，应因地制宜，根据不同的情况做不同的设计。鉴于润滑油有一定黏度，且润滑油回油管道为重力流管道，在布置润滑油站时应考虑靠近压缩机回油总管，使润滑油回油管道较短。

(3)润滑油和封油管道均采用不锈钢材质。对于该部分管道采用分段酸洗方案时，注意增加拆卸法兰。对于系统内循环酸洗的管道系统，则可以不增加拆卸法兰。

(4)为使回油能流回润滑油箱，回油主管沿流动方向应有4%～5%的坡度坡向油箱，管道不出现低点存油。

(5)压缩机供油主管与回油主管的末端应加法兰盖，以便清扫。

(6)应注意审查厂家资料，注意润滑油站的管口方位和压缩机的润滑油接口是否协调，若不协调可要求厂家做适当调整。若润滑油站与压缩机无法配合，可考虑调整布置。

(7)在审查润滑油站厂家资料时应注意检查润滑油站内部检修操作是否方便，润滑油箱上部可能设置排烟风机、电加热器等，应审查厂家资料是否设置爬梯。

(8)压缩机及其驱动端的润滑油回油总管一般放置在压缩机操作平台下方，设计人员应注意将回油分支管穿越平台时避开钢结构的主梁和次梁，避免现场钢结构返工。为避免碰撞，建议在工程设计中，将回油总管和回油分支管按厂家图纸尺寸建模，可以比较直观地检查、避免碰撞。

(9)润滑油经过轴承热量交换及齿轮啮合后升温至65℃左右[2]，产生润滑油烟。一般润滑油箱中设置隔板和脱气盘分离油烟，并通过排烟风机排至压缩机厂房顶部2.2m以上放空(压缩机露天布置时，应高于操作平台2.2m以上)；应注意放空口水平放置且45°斜切避免雨水落入，并设置防鸟网。

某项目润滑油站的布置图见图2，其中润滑油冷却器为独立基础。也有相当多的机组，润滑油冷却器与油站的其他部分布置在一个撬块内。

图2 润滑油站典型布置图

3 高位油箱布置和配管设计要点

对于离心式压缩机，在突然断电后，压缩机由于惯性的作用不能立即停下，由于润滑油泵停止工作，由高位油箱利用高度差提供动力为压缩机供油以保证润滑、冷却的作用。

3.1 高位油箱的安装高度

一般停车高位油箱应设置合适的高度，如果高度过高，可能导致静压头大于停车设定值，导致延迟停车，高位油箱供油不足；而高度过低，静压头无法满足转子停机惰转时轴瓦润滑所需[2]。制造厂一般会规定高位油箱的安装高度，若制造厂没有规定，可以按以下原则确定：高位油箱入口法兰(事故状态下为出口)距压缩机轴中心线的垂直距离应不小于6m[4]。

3.2 高位油箱的安装位置

高位油箱宜位于机组的上方，一般可以设置在室外，寒冷地区可以设置在室内，但不应影响行车的运行。

关于高位油箱的布置，《石油化工企业设计防火标准》5.3.1条第三款规定：“可燃气体压缩机的上方不得布置甲、乙和丙类工艺设备，但自用的高位润滑油箱不受此限”[5]。”而HG/T20673-2005中第4.7.3条规定:“高位油槽应尽量布置在室外钢支架上，不得布置在厂房的屋架部位”。从对应的条文解释可以看出，之所以这样规定是因为屋架的耐火极限较小，屋架持续高温会失稳下落，造成更大的次生灾害，所以规定应设置在室外钢框架上。

有观点认为对于可燃气体压缩机，高位油箱应位于室外，对于非可燃气体压缩机，则可放置在室内[6]。笔者认为，随着项目的大型化，压缩机组也越来越大，一般都需要设置行车，高位油箱放置在屋内，也影响行车的运行；同时润滑油的火灾危险性类别为丙类，虽自身很难起火，但是有被引燃的风险。为了减少火灾风险、方便行车运行，建议将高位油箱布置在室外构架上。在北方寒冷地区，高位油箱布置在厂房外挑平台时可将高位油箱局部封闭。

需要指出的是，对于有高速旋转设备的压缩机如离心式压缩机、螺杆式压缩机，当润滑油站的润滑油泵为一用一备时，需要高位油箱；当润滑油站主油泵为安装在主机齿轮箱或主轴上(轴头泵)或设置独立备用电源的事故油泵时，可以代替高位油箱[2]；对于往复式压缩机则不需要高位油箱。

3.3 三阀组和视镜的位置关系

在具体的工程设计中，三阀组和视镜一般由压缩机厂家成套供货。在配管时，除应注意三阀组的安装方向之外，还应注意三阀组和视镜靠近布置，保证在操作三阀组时可以看到视镜中润滑油的情况。

4 优化改进的方向

某项目中，两台可燃气体压缩机联合布置:0米层和6米层，见图3。

图3 某项目两台可燃气体压缩机联合布置图

根据前文论述的设计要点，分析图3的布置图，发现存在两个问题：① C-1201压缩机1段回油管道和2段回油管道在压缩机北侧，而C-1201润滑油站布置在压缩机基础南侧。润滑油站距离回油总管较远，造成回油管道较长；② 由于装置总平面布置的关系，C-1501压缩机润滑油站空间不足，一半布置在框架内，一半布置在框架外。

基于以上两个问题，又由于C-1201为两端式螺杆压缩机，曾经与厂家协商更改润滑油回油总管的方位，而厂家未同意。因此提出以下两个优化方向：

(1)鉴于总平面布置上的空间不足，建议两台压缩机共用一台润滑油站。由于两台压缩机为不同的厂家供货，若两台压缩机共用一套润滑油站，会增加额外的工艺设计工作和分工界面，但是可以节省占地，也可节省润滑油站的设备投资。润滑油站合并之后，其尺寸可能增大，可相应增加CD跨的尺寸。

(2)将两台压缩机的位置互换，可同时使C-1201与C-1501压缩机回油总管与润滑油站较近。

通过以上两条优化，虽然相应地增加了润滑油站的工艺设计工作以及不同厂家之间的界面管理工作，但是节约了占地，也节省了设备和管道投资。优化后联合布置图见图4。

图4 某项目两台可燃气体压缩机联合布置图(优化后)

5 结语

润滑油系统是压缩机的主要辅助系统，其更好的布置和配管设计，对压缩机的稳定运行和维护起到非常重要的作用。希望联合布置公用润滑油站的优化方案能在工程设计中得到实践。