开赛尔江·库尔班

（华陆工程科技有限责任公司，西安 710065）

1 引言

离心压缩机产生的能量转换需依托于叶轮的旋转实现，是一种可提供动能与压力能的机械设备。通常来说，该设备主要执行多级压缩，其运行原理是借助自带的叶轮对气体做功，气体输送进叶轮与扩压器流道中，在离心升压、降速扩压作用下，实现机械能向气体内能的转化。要想有效发挥离心压缩机运作性能，就应重视起设备的高质量制造，为设备良好、稳定运行创设有利的先决条件。

2 离心式压缩机构造研究

离心压缩机结构可细分两部分即静子和转子，其中，静子结构有隔板、机壳、级间密封等；转子包括大量旋转零件，如平衡盘、叶轮、主轴等。机械具体构造如下：（1）水平轴向部分型。静子有密封、焊接机壳；转子包含联轴器、推力盘、隔套、轴套、叶轮。（2）垂直径向部分型。静子为隔板、内机壳、端盖、机壳；转子与水平轴向构造相同。（3）整体齿轮增速。静子有型环、扩压器、蜗壳、齿轮箱体；转子包括叶轮、联轴器、低速齿轮轴、低速齿轮、高速齿轮。离心压缩机结构如图1所示。

图1 离心压缩机结构图

3 离心式压缩机制造质量控制要点分析

3.1 前期准备工作

石油化工生产时使用的离心压缩机需按照API 617Axial and Centrifugal Compressors and Expander-compressors for Petroleum Chemical and Gas Industry Services进行设计与制造，同时也需依据这一标准执行质量检验与验收工作。作业前，要求检验人员仔细研读、明确委托方出具的制造图纸图表、技术协议、技术协调会议纪要等内容，还应汇总、整理所有技术函件与技术文件资料。深层次剖析文件中谈到的重要信息，并在核验计划设计时加以体现。在此期间，若发现技术文件资料与相关标准或规定缺乏统一性，则需在第一时间告知给委托方。此外，组织检验活动时，应重点查看制造图纸与工艺流程，了解生产计划，以此为依据，设计检验试验方案以及各类质量管理文件。根据设备制造质量要求，采购、引进相应的制造工具、器械、装备以及性能检验时应用到的仪器仪表、量具、工、卡等。为保证制造工艺质量实施、各类加工设备正确操作，需对工作人员专业程度进行规定，均需持有相应的资格证书。准备工作结束后，制定质量控制计划与监理细则，并移交给上级领导审核[1]。

3.2 构件综合检验

构件材质检查：构件制造毛坯锻件合格证、熔炼钢锭合格证、构件热处理报告、构件热处理后的机械性能。

液压渗漏构件检查：高位油箱、主油箱、压缩机回路油管、增速齿轮箱。

构件尺寸及外观质量检查：所有构件主要配合尺寸、隔板束水平度；铆焊件、锻件、铸外观质量及内部清洁度。

3.3 承压部件试验

首先，水压试验。通过试验考核承压件的刚度与强度，主要包括压力容器壳体、压缩机机壳、密封腔等，按API 617所设定标准确定试验压力，若在保压过程中出现泄漏，则需分析原因并处理。

其次，压力试验。试验时施加的压力是承压件最小压力的1.5倍，保压时间超过0.5 h。试压结束后，需检查构件完好程度，是否有裂纹、零件变形等问题，找出问题发生原因并尝试修复，直至复检合格。

最后，气密性试验。对于存储危险性气体的压缩机构件，完成水压、压力试验后，应开展气密性试验工作，其目的是检验承压件在压力状态下是否会发生气体泄漏。试验气体有氦气、氮气，试验标准见表1。

表1 气密性试验要求及标准

3.4 热处理检查

热处理检查的构件及检查方法如下：（1）齿轮箱体。焊后消应力热处理。（2）大齿轮与轴齿轮。粗加工后消应力热处理，前两项检查工作主要用于配备有齿轮箱的齿轮整体增速型压缩机。（3）隔板。铸造后消应力热处理。（4）焊接机壳。焊后消应力热处理、粗加工后消应力热处理，适用于水平部分型压缩机。（5）叶轮。粗加工后消应力热处理、焊后消应力热处理、半精加工后固溶化+真空时效热处理。（6）主轴。粗加工后消应力热处理、半精加工后稳定化热处理。（7）推力盘与平衡盘。粗加工后消应力热处理。（8）端盖与筒体。粗加工后消应力热处理，主要用在垂直部分型压缩机。

3.5 无损探伤检查

针对不同经热处理的构件均需进行无损探伤检测，检测方法如下：（1）齿轮箱体，若离心压缩机附近设置有气管路，应进行PT检测（渗透检测）；（2）大齿轮与轴齿轮，粗加工后开展UT检测（超声检测）、精加工后执行MT检测（磁粉检测）；（3）隔板，MT/PT检测，若技术协议中有特殊规定，则需按规定执行；（4）焊接机壳，焊接轴承体与中分面法兰，执行UT检测，使用RT检测法检查进出风筒环焊缝，同时，还需应用PT检测法检查弯板与端板，用于水平部分型压缩机；（5）叶轮，粗加工后进行UT检查、精加工后执行MT检测。此外，超速试验、精加工、固溶化热处理、消应力热处理结束后，均需使用PT检测法执行检测工作；（6）推力盘、平衡盘、主轴，粗加工、精加工后分别执行UT检测、MT检测；（7）端盖与筒体，粗加工后UT检测、精加工后MT检测，完成端盖焊接后执行PT检测[2]。

3.6 叶轮超速试验

叶轮是离心压缩机重要组成结构，亦是影响离心机制造质量的关键，对此，应执行叶轮超速试验。主要试验设备为专业超速试验机。试验设计的转速为叶轮最高连续工作转速的115%，超速时间控制在1～5 min。试验环境为真空度低于133 Pa，确保叶轮运作状态平稳，且无任何非正常声响，随后适当增加转速，达到超速试验转速时停止。叶轮超速试验开展目的是检验焊接叶轮刚度与强度，因此，试验前、后均需检查、记录焊接部位的变形情况，若大于API 617中设定的标准，则表示叶轮刚度质量不达标。如果试验数据合格，应立即使用PT检测法依照委托方提供的技术文件规定检查叶轮焊缝变形量：停运叶轮设备，待其表面温度与室温温度相同后，根据试验前所做标记对应的测量口圈尺寸，观察尺寸是否有明显变形，并给出叶轮超速试验判定结果。判定标准见表2。

表2 叶轮口圈外径变形量判定标准

如果叶轮变形较为明显，工作人员应计算叶轮口圈伸胀率：伸胀率=[（超速后尺寸-超速前尺寸）/超速前尺寸]×100%。计算结果若超过0.03%，严禁再投入使用；如果计算结果等于或未达到0.03%，但不在变形量允许范围内，应停运叶轮12 h再进行超速试验工作，也可在新口圈尺寸的基础上做二次超速，若各项试验结果均不达标，则需上报给上级部门，汇总所有材料，在各级人员相互探讨与协商下，确定是否进行第3次超速试验或做报废处理。

3.7 主机装配控制

以垂直部分型压缩机为例，主机装配质量控制流程如下：

首先，需检测转子组、静子组运行状态，确保符合运行标准后才可执行主机装配工作。

其次，装配、检查各部件。装配轴承时，将轴承轻放至机壳或轴承体的轴承孔内，并保证二者均匀接触，接触面至少大于轴承表面积的65%，若未达到这一标准，需使用刮刀或锉刀修磨接触部位。紧接着将转子组吊放进两轴承孔内，并细致、全面检查各部位间隙，包括推力间隙、顶间隙、轴承测间隙等，还应检查、记录各部位密封牙尖与相对应部位密封间隙值。完成此项工作后，检测转子轴向传动量与各叶轮出风口相对应隔板对中情况。

最后，按照委托方提供的制造图纸及要求，在上隔板外圈与机壳对应位置、隔板与密封外圈对应处设置攻丝孔，并安装固定垫。装配轴承压盖，在此基础上，吊出机壳内各装入部件，全方位清理机壳内、密封表面、隔板表面杂物，并按照要求依次装配。翻转、吊起上隔板，顺着下机壳两根导杆，将隔板放在下机壳上，并使用螺栓做好固定[3]。

3.8 运转试验及发运前检查

压缩机运转试验期间，要求其稳定运行时长超过4 h，轴承及润滑油无明显升温现象，且轴驱动与非驱动端没有滤波双向振幅，运作过程中，声音正常并始终低于最大噪声设定值。还需执行解体检查工作，检查内容有轴颈表面、全部轴瓦、口圈密封、平衡盘密封（见图2）等，确定无划伤、划痕。

图2 平衡盘密封检查

涂装、发运前检查：离心压缩机制造结束后，应保证产品铭牌、转向标识固定良好，通常放置在设备醒目位置，全面处理机加工、非机加工表面锈蚀，并密封公用接口与所有开口。按照签订合同细则，需配有充足可替换垫片、法兰及螺栓螺母。细致检查机组色标，做好零部件、配套件清点工作，还需核对各项技术制造与要求文件。检查离心机包装完好性，并试验包装防潮、防雨性能，而一些零散部件需另设包装进行固定，完成最终封箱工作。

4 结语

离心压缩机是石油化工生产期间最为重要的设备，其制造质量以及运行状态均是影响化工生产效率与水平的关键。为保证设备科学、专业制造，就应加大对该环节质量的控制力度，积极落实承压部件试验、无损探伤检查等工作，为离心压缩机整体运行质量提供保障。