卧式往复压缩机活塞与十字头间垂直同心度检测调整工法.doc

卧式往复压缩机活塞与十字头间垂直同心度检测调整工法YJGF 66-2002中国南京中国石化集团第二建设公司二OO三年六月目 次一 前言3二 特点4三 适用范围4四 基本工艺原理4五 检测调整工艺流程5（一） 检测计算活塞杆的冷态降差5（二） 计算活塞杆挠度对测量值的影响和消除61 计算测点挠度62 消除挠度对降差测量的影响7（三） 左侧活塞与十字头间垂直同心度的计算与调整71计算活塞和十字头的半径热胀值和两者半径热胀差。72 计算十字头冷态时调整值83 十字头冷态调整8（四） 右侧活塞与十字头间垂直同心度的计算与调整81 计算活塞与十字头的半径热胀值和两者半径热胀差。82 计算十字头冷态时调整值83 十字头冷态调整9六 检测调整程序9七 施工机具9八 劳动力组织和工期安排9九 质量标准和安全措施10十 效益分析10十一 应用实例10卧式往复压缩机活塞与十字头间垂直同心度检测调整工法YJGF 66-2002中国石化集团第二建设公司 一 前言卧式往复压缩机的安装，随着现代生产装置工艺条件的苛刻化，对于活塞与十字头间同心度的要求也越来越高。冷态检测调整必须满足热态下高同心度运行，以减少由于同心度偏差过大而产生有害的附加交变应力，从而保证机组长期稳定运行。若采用传统的拉钢丝找正法、激光准直仪找正法等难以满足精度要求，更难以满足热态运行的同心要求，且检测调整的过程十分繁复。我公司在八十年代中期开始研究卧式往复压缩机活塞和十字头间垂直同心度的检测调整的新方法，以简化施工程序并提高热态对中的精度。建立起根据对十字头、活塞不同降差的测量值来计算十字头中心冷态需调整的量、据计算的调整量对十字头中心高度进行冷态调整的方法并应用于实际。API 618石油化工和天然气工业用往复式压缩机1995年版附录C中出现了这一检测调整方法。到了九十年代中期，我公司在研究垂直同心度的检测和调整方法上又有新突破，建立了在分析两侧不同的受力状态后推导出两侧不同的检测调整计算式、据计算的不同调整量对两侧分别进行调整的方法。经过多项工程的实践形成了别具一格的先进的工法，这是一个国外先进标准即1995年版的API 618附录C中还没有采用的方法。本工法经公司工法评审委员会进行技术成果鉴定，认为：本工法建立了主机安装后直接检测、计算、调整活塞杆斜度找垂直同心的方法，建立了对两侧应用经推导的不同计算式分别计算调整找活塞与十字头间垂直同心度的方法，既可提高安装质量，又可缩短安装工期，技术上是先进的。将其列为公司的专有技术。本工法曾应用于荷兰托马森公司C-12型、德国KSB压缩机厂2H25B383型、英国英格索兰公司HHE-FR型及国产2D12、4M型等卧式往复压缩机的安装，取得很好效果。现在我公司承担的所有新安装或检修安装的卧式往复压缩机活塞与十字头间垂直同心度检测调整都采用此工法。二 特点 a) 利用测量活塞和十字头间降差并消除活塞杆挠度的影响来计算冷态调整值后进行调整； b) 依据分析压缩机两侧十字头不同受力和运行状态而推导出的两侧十字头和活塞间垂直同心度冷态各自需要调整部分的不同计算式，分别计算冷态调整值后进行调整； c) 与同类工法相比，本工法由于对两侧采用不同的计算式分别计算冷态调整值，故此工法能保证压缩机运行时两侧均能达到精确对中，方法简单、精确。无论在工期、质量、安全、造价等技术经济效益方面均是先进的和新颖的。三 适用范围适用于所有新安装或检修安装的卧式往复压缩机的活塞与十字头间垂直同心度的检测调整。四 基本工艺原理a） 卧式往复压缩机活塞的中心线与十字头的中心线若不在同一直线上，其连接活塞与十字头的活塞杆中心线在垂直方向产生一斜度。测量这一斜度，根据活塞杆组件的长度即可计算得活塞中心线与十字头中心线垂直方向的同心度偏差；b） 工作时的温升使得活塞和十字头产生垂直方向的膨胀；由于活塞与十字头的直径不同、材质不同和温升不同，膨胀值也有所不同，因而活塞杆的斜度会发生变化。因此，通过计算并调整活塞与十字头间冷态垂直同心度，使之在热态运行时处于良好的对中状态，以保证运行状态下同心度偏差最小，最大限度减少附加交变应力；c） 这种测量、调整偏心度的方法是属于高精度的测量、调整，故在测量过程中要考虑到由于活塞杆本身重量引起的挠度对测量调整值的影响；d） 由于卧式往复压缩机连杆对曲轴两侧的十字头施加的作用力方向不同，导致一侧（左侧）十字头总是贴下滑道运行，而另一侧（右侧）十字头则在主要工作区间贴上滑道运行。依据推导出的两侧活塞与十字头间冷态垂直同心度调整值不同的计算式，对两侧分别予以计算调整。五 检测调整工艺流程（一） 检测计算活塞杆的冷态降差4冷态中心15432h6热态中心ACT气缸、活塞、十字头、活塞杆之间关系简化为图1所示，冷态降差与径向跳动几何关系见图2。 1气缸； 2活塞； 3百分表； 4十字头滑道； 5 十字头； 6活塞杆。AC： 活塞杆组件长度； T： 行程，即ac； h：十字头冷态间隙。图1 压缩系统检测示意图aCA bc B 图2 冷态降差和径向跳动几何关系图 活塞与十字头之间存在的冷态降差AB冷，可通过下述方法测量、计算得。在隔离室内放置磁性座，安装百分表（见图1），活塞杆经过一个行程T的运动，在百分表上测得一行程范围内的径向跳动值为ab，测点处的径向跳动值和活塞杆两端的冷态降差AB冷，存在着如图2所示的关系。即 （1）式中：AB冷活塞杆两端的冷态降差； AC活塞杆组件长度； a c 即行程T； a b百分表上测得一行程范围内的径向跳动值。（二） 计算活塞杆挠度对测量值的影响和消除活塞杆因自身重量产生挠度，影响径向跳动测量值，如图3所示。L活塞杆Tmn百分表图3 活塞杆挠曲示意图1 计算测点挠度活塞杆（视为均布载荷）引起的挠度，可应用均布载荷任意点挠度计算式计算： 依据上式可推导出一行程内测点挠度差fT计算式： （2）式中：f 活塞杆任意点挠度； fT 一行程内侧点挠度差；q活塞杆自身重量形成的均布载荷； X 侧点到点n的距离；L活塞杆活塞杆长度；E 弹性摸数；I 截面轴惯性矩；T 行程； C1=； C2= 。2 消除挠度对降差测量的影响 在百分表测得一行程范围内的径向跳动值ab（带正负号计入）中包括了挠度的影响，消除挠度影响后的冷态降差 为： （3）式中：AB冷消除挠度影响后的冷态降差； AC 活塞杆组件长度； ac 即行程T；ab 百分表上测得一行程范围内的径向跳动值；fT 一 一行程内测点挠度差。计算即得到消除挠度影响后的冷态降差。在实际操作中往往采用两块表进行测量,分别计算后取平均值，以消除测量误差。（三） 左侧活塞与十字头间垂直同心度的计算与调整1计算活塞和十字头的半径热胀值和两者半径热胀差。活塞十字头线胀系数1/ 12温升 t1 t2半径热胀值 R1=1t1 R1 R2=2t2 R2半径热胀差 AB热=R1-R2 （4）式中： DR1 活塞半径热胀值 ；DR2 十字头半径热差值；AB热活塞和十字头半径热胀差。2 计算十字头冷态时调整值冷态需要调整的部分AB调为： （5）式中：AB调十字头冷态需要调整的部分；AB冷消除挠度影响后的冷态降差；DR1 活塞半径热胀值 ；DR2 十字头半径热胀值。 AB调就是根据测量和计算后得出的冷态十字头需要调整的数值。3 十字头冷态调整根据计算得的需调整量AB调，调整十字头滑板上的调整垫片，当AB调为正值时，将十字头下滑板上面的调整垫片拆除并加到上滑板下面。当AB调为负值时，将十字头上滑板下面的调整垫片拆除并加到下滑板上面。这样，既能保证热态对中，又能保证原设计的十字头与滑道间间隙不变。（四） 右侧活塞与十字头间垂直同心度的计算与调整1 计算活塞与十字头的半径热胀值和两者半径热胀差。其方法同五.（三）.1 。2 计算十字头冷态时调整值由于压缩机右侧的十字头在主要工作区内是贴上滑道运行的，显而易见，冷态须调整部分AB调如下：AB调=十字头贴下滑道运行需调整值+热态时十字头与上滑道的间隙即 （6）式中：AB调十字头冷态需要调整的部分；AB冷消除挠度影响后的冷态降差；DR1 活塞半径热胀值 ；DR2 十字头半径热胀值；Dh 十字头冷态间隙。 AB调就是根据测量和计算后得出的冷态右侧十字头需要调整的数值。3 十字头冷态调整其方法同五.（三）.3 。六 检测调整程序a) 列出参数；b) 检测十字头与滑道之间的间隙；c) 在隔离室安装百分表（在实际测量中通常使用两块表、测点在活塞杆中点两侧），安装位置要靠近十字头端和气缸端；d) 计算活塞杆与十字头之间冷态降差AB冷；e) 计算测点挠度差fTf) 计算消除测点挠度值后的冷态降差；g) 计算活塞和十字头的半径热胀值R1、R2；h) 求取活塞和十字头的半径热胀差AB热；i) 计算十字头冷态时需调整的值AB调；j) 调整十字头滑道上的垫片；k) 重新测量求取AB调的值。根据API 618标准，左、右侧十字头冷态需要调整的AB调的误差各自均满足1.510-4则认定为合格，否则需做第二次调整，直至合格。七 施工机具a) 百分表两块；b) 磁性表座2件；c) 其它拆装和测量工具。八 劳动力组织和工期安排执行本工法共需检测调整人员3人，2天内即可完成。九 质量标准和安全措施a) 经检测调整后要求活塞杆在热态下径向跳动不大于1.510-4。；b) 应在气缸及十字头滑道水平度调整好、地角螺栓紧固后进行检测和调整；c) 设备全部紧固螺栓严格按照技术文件及规范规定的力矩紧固，特殊材质的螺栓在无规定值时进行必要的强度计算及有关部门认可；d) 现场施工严格执行SH3505石油化工施工安全技术规程；e) 检测活塞杆偏心度时，盘车人员应听从指挥。十 效益分析采用检测调整活塞杆同心度的热态对中技术与拉钢丝对中技术相比，有如下一些优点：a) 不需要专门的检测器具，仅用一些常规的量具和一些常用的拆装调整工具即可；b) 操作简便工效高，检测调整一台卧式往复压缩机活塞杆同心度，原方法需要4人20天完成，本方法仅需3人2天完成，提高了工效13倍；c) 检测调整的精度高于拉钢丝法。十一 应用实例a) 在金陵石化南京炼油厂重整装置往复压缩机安装中应用我公司1997年在金陵石化南京炼油厂60105t/a重整装置施工中，对K202A/B卧式往复压缩机活塞与十字头间垂直同心度的检测调整应用了此工法，现将其中K202A检测调整时的各类数据和应用效果列表及叙述如下：压缩机的基本数据见表1表1 基本数据序号名称代号单位一级二级数值1活塞杆长度L活塞杆mm17651751直径dmm9595材料密度g/cm37.827.82质量G 活塞杆kg9897弹性模数EMPa2.11052.1105截面轴惯性矩Icm4399.8399.8活塞组件长度ACmm223822002活塞半径R1mm370250线膨胀系数11/1210-61210-6温升t1100100质量G 活塞kg3003003十字头半径R2mm200200线膨胀系数21/1210-61210-6温升t23535质量G 十字头kg3003004行程Tmm3603605连杆计算长度L连mm850850质量G连杆kg1841846曲轴回转半径R曲mm1801807压力入口压力POMPa0.220.77出口压力PVMPa0.7952.1检测数据见表2表2 测量数据 （mm）测 量 项 目左 侧右 侧十字头与滑道间间隙h0.370.37测得的径向跳动值ab0.060.10计算数据见表3表3 计算数据 （mm）计 算 项 目左侧右侧冷态降差AB冷0.3730.611测点挠度差fT0.0260.037消除测点挠度影响后的冷态降差AB冷0.2110.385活塞半径热胀值R10.4440.300十字头半径热胀值R20.0840.084活塞与十字头半径热胀差AB热0.3600.216需要调整的部分AB调-0.150.371根据计算得到的AB调值，用1.510-4判断，左侧1.510-4满足要求；右侧=1.6910-41.510-4，不满足要求，需做调整，经调整后测得径向跳动值ab为0.10mm，计算AB调为0.0726满足要求，调整完毕。压缩机运行中的参数见表4表4 压缩机运行时的参数测量值名称部位中体震动（m）十字头温度（）活塞杆温度（）活塞杆跳动（m）一级列（左侧）12528714一级列（左侧）12538412二级列（右侧）10518012二级列（右侧）10508210 在安装该机组（有四个汽缸）过程中，按计算的应调整量来调整十字头垫片，3人仅用2天时间即调整完毕，提高功效13倍，为提前10天完成压缩机的安装调试工作奠定了基础，机组安装试运质量好，开车平稳，得到炼油厂专家一致好评。金陵石化公司炼油厂60105t/a重整装置自97年11月投入运行至今处于正常生产状态，由于K202A/B运行状态良好，使装置生产达到安、稳、长、满、优。该工程获南京建筑工程金陵杯奖、江苏省优质工程银奖、江苏省建筑工程质量扬子杯奖，该压缩机安装QC小组被命名为全国工程建设优秀质量管理小组、总公司施工企业优秀质量管理小组、江苏省建筑业企业优秀QC小组。b) 在其它装置中的应用我公司自1987年以来先后在南京炼油厂、扬子石化公司、泰州石化厂、济南炼油厂等地均采用本工法施工，现将应用概况列表如下：表5 工法应用概况工程名称工程地点开竣工日期型号数量介质制造厂家应用效果氢气提纯金陵石化南京炼油厂1987.5HHE-FR1H2英国英格索兰良好临氢降凝金陵石化南京炼油厂1987.6C-122H2荷兰托马森良好12