GMRC发布新版高速压缩机撬装设备技术规格书



GMRC发布新版高速压缩机撬装设备技术规格书

随着越来越多的高转速可分离型撬装往复式压缩机组应用于天然气输送及存储领域，气体机械研究委员会（GMRC）意识到这类压缩机设备需要更完善的技术规格书，其中涵盖技术规格、设计方针及应用范围。

GMRC作为美国南方天然气协会（SGA）的附属单位，成立于1952年。主要为会员单位和行业提供工艺研究和技术方案，以促进机械操作和流体系统的设计、生产和应用的可靠性和成本效率。同时还提供技术培训项目，组织会议召开，其中包括每年一次的气体机械会议及展会。于2011年着手开展项目研究，旨在编制一套完整的规格书，以解决所有高速压缩机撬装的设计、生产和应用问题。由剑桥大学和OH-based ACI服务公司两家合作单位提供科研支持，同时开展数据采集和新标准的研发工作。经过两年多的努力，科研组发布了用于高转速往复式撬装压缩机组的最新版GMRC规格书。2015年夏天，GMRC进行了为期三天的培训，用于培训新规格书中操作规程和操作方法的应用。

1.背景介绍

与传统的整体往复式内燃机压缩机相比，高速可分离往复式压缩机资金成本低，安装时间短，结构紧凑，驱动单元主要采用燃气轮机和电动机。然而，随着高速大功率往复式压缩机撬装设备的应用，分析、设计和装配高速撬装系统的技术落后于驱动机以及压缩机设备本身。问题主要集中在撬装压缩机组的系统效率、振动、脉动、辅助部件和分支系统上。另外，对于传统离心压缩机和低速往复式压缩机，制造商要对撬装系统的设计和性能全权负责。但高速压缩机撬装设备并不是由制造商直接提供，而是由撬装公司购买压缩机，然后从不同的生产厂商采购其他重要部件。

2.标准制定

目前尚无通用的标准文件全面规范高速压缩机撬装设备的采购、设计和应用全过程的规范准则。例如，API618脉动和振动标准只适用于低速压缩机，而高速压缩机适用标准目前在市场中还很混乱。由于没有标准可遵循，许多撬装设备在制造期间没有进行过脉动和振动的最优水平分析。特别是没有充分研究过设备的潜在运行工况范围。API 11P标准和ISO 13631标准，主要适用于气田压缩机，对其他领域没有深入介绍。

新规范规定了操作规程，但并非强制性要求。意在为终端用户和运营商提供更加可靠的操作建议，以供其规范的选择、采购和操作高速压缩机组，提高气体输送工程的可靠性；为压缩机撬装公司提供了更多全面详细的指导建议，方便其更好的设计生产高速压缩机撬装设备以满足客户和设备生产商的要求。新规范主要适用于大功率（12000制动马力/16兆瓦以上）高速（1700转/分钟）、高灵活性、低比率的天然气压缩机和各种天然气存储和采气业务。

这本200页的规格书中详细规范了适用范围、简介、项目、进度管理、压缩机组选择和规格、压缩机气量调节、驱动器和联轴器、滑块和底基、脉动和振动分析控制、设备可访问性和可维修性、测控、检验和测试、安装和试运行、使用和维护注意事项。同时还附有用于指导项目进度安排、供应商评标和原始脉动控制系统分级的电子数据工具。该手册其中的一个重要部分是为大型压缩机特定部件的规格，采购和设计提供指导。

3.实施方法建议

大型高转速压缩机项目需要一套规范性能、要求和预期效果的设计规格书。设计规格书的制定和实施全过程，需要终端用户派遣技术顾问全程参与包括技术方案设计，项目开展、结果分析审查和项目建议。

压缩机项目中除了要对关键设计问题进行明确要求，还应提供相关的一系列附加性能指标条件，以及性能指标偏离设计标准的可操作范围，以确保在此范围内，设备仍可正常运行。这些性能指标在压缩机的预购需求方案中不做强制要求，但在设计过程是必须考虑的部分。包括压缩机加卸载控制方法、生产运行过程中的操作灵活性和潜在脉动以及振动控制；脉动控制器、压缩机加卸载和控制方法、滑轨和基底的设计。

脉动控制分析系统和设备支承结构是压缩机组平稳运行的关键因素。设计过程中经常需要设计人员通过权衡利弊做出设计决策，终端用户应该密切参与到设计和分析过程中，这样做出的设计方案不仅安全可靠，更能达到性能指标的最优化。理想状态下，脉动和振动方面的咨询顾问应直接服务于终端用户或终端用户代表，以保证实现设计目标，慎重快速地做出可靠决策。

压缩机组的安装工程需要相关的站场设施，因此建议尽早地让EPC（工程、采购和施工）公司参与到项目中。施工公司（EPC）和撬装公司应提供必要信息以便于设计过程中尽早地开展对接分析工作。

4.改进措施建议

技术规格书提供了许多额外措施的详细建议，有助于降低压缩机撬装系统的振动风险率，满足其性能要求，提高机组操作的灵活性。其中几个重要建议值得强调。

（1）在设备选择阶段，建议进行风险评估，这决定了撬装振动分析范围。例如，对操作速度范围要求大的机器来说，定速机的振动问题较少，风险较低。

（2）慎重选择和应用压缩机，对比每转一圈的功率，减少作用于系统上的驱动力。对于大型机组，设计精良的撬座非常关键。应尽量选择混凝土基座。如若不使用混凝土基座，需仔细评估滑轨设计，确保设备和滑轨的有效装配和安装。

（3）性能计算中应包含影响整个压缩系统性能的系统压耗，包括容器、脉动衰减组件、管路、冷却器和通气管。在关键条件下检查系统性能对避免意外出现流量不足和过度功率要求很重要。

（4）在大型关键应用中，工作范围应包括API 618 设计方法 3（DA3）中的压缩机歧管强制响应分析。

（5）振动咨询顾问应解决散热设计和机械设计，同时考虑管路支架的设定和散热和振动要求之间的矛盾。

（6）工厂试验应包括撞击试验，管路检查（包括小口径管道）和辅助装置安装试验，以避免在一定运行速度产生的谐波上出现的机械共振和重大振动响应。

（7）在调试过程中，建议对主管道、系统容器和小口径管路，以及旋转设备进行振动检查。根据扭转分析结果，进行必要的扭转测试。

孙冰源 编译自《Pipeline and gas journal》2015年6月