往复式压缩机整机气密性试验方法_王麟.pdf

2 0 2 3年第9期往复式压缩机整机气密性试验方法王 麟(中石化石油机械股份有限公司三机分公司,湖北 武汉 4 3 0 0 0 0)摘 要:往复式压缩机作为天然气集输、增压开采的关键设备,为了保证其密封性能及强度,采用气密性试验进行检查是常用的方法。本文采用气缸气阀的单向阀的特性,根据气阀阀片的压差进行自密封,将进气管路和排气管路压力保持在各自的试验压力,从而验证压缩机的泄漏情况。该方法有效的解决了逐级分段进行气密性试验存在最后气阀阀盖与气缸之间的连接口不能进行气密性检查的问题。关键词:往复式压缩机;气密性试验;气阀;增压设备 中图分类号:TH 4 5 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 4-9 5 7 X(2 0 2 3)0 9-0 0 7 6-0 3A i rT i g h t n e s sT e s tM e t h o df o rR e c i p r o c a t i n gC o m p r e s s o r sW a n gL i n(T h i r dM a c h i n e r yB r a n c ho fS i n o p e cO i l f i e l dE q u i p m e n tC o r p o r a t i o n,H u b e iWu h a i 4 3 0 0 0 0)A b s t r a c t:R e c i p r o c a t i n gc o m p r e s s o ri st h ek e ye q u i p m e n tf o rn a t u r a lg a sg a t h e r i n ga n dt r a n s p o r t a t i o na n dp r e s s u r i z e de x p l o i t a t i o n.I no r d e r t oe n s u r e i t s s e a l i n gp e r f o r m a n c e a n ds t r e n g t h,i t i s a c o mm o nm e t h o d t oc h e c kt h ea i r t i g h t n e s s t e s t.I n t h i sp a p e r,t h e c h a r a c t e r i s t i c so f t h eo n e-w a yv a l v eo f t h e c y l i n d e r a i rv a l v e a r e a d o p t e d,a n dt h es e l f s e a l i n g i sc a r r i e do u ta c c o r d i n gt ot h ep r e s s u r ed i f f e r e n c eo f t h ea i rv a l v ed i s c,s oa s t om a i n t a i nt h ep r e s s u r eo f t h e i n l e tp i p e l i n ea n d t h ee x h a u s t p i p e l i n ea t t h e i r r e s p e c t i v e t e s t p r e s s u r e,s oa s t ov e r i f y t h e l e a k a g eo f t h ec o m p r e s s o r.T h i sm e t h o de f f e c t i v e l ys o l v e st h ep r o b l e mt h a tt h ec o n n e c t i o np o r tb e t w e e nt h el a s tv a l v ec o v e ra n d t h e c y l i n d e r c a n n o tb ec h e c k e d f o r a i r t i g h t n e s sw h e nc o n d u c t i n g t h ea i r t i g h t n e s s t e s t s t e pb ys t e pa n ds e c t i o n.K e yw o r d s:R e c i p r o c a t i n gc o m p r e s s o r;A i r t i g h t n e s s t e s t;V a l v e;S u p e r c h a r g i n ge q u i p m e n t作者简介:王麟(1 9 9 3)男,机械工程硕士,毕业于河北工业大学,就职于中石化石油机械股份有限公司三机分公司,助理工程师,压缩机设计研发岗。0 引言天然气集输、增压开采都需要压缩机设备,而往复式压缩机1是常用的一种。天然气是可燃气体,一旦泄露会造成火灾、引发人员中毒等危险,所以在天然气集输和开采过程中保证管路及设备无泄漏是十分关键的一环2。为了减少压缩机管道运行泄漏风险,有必要对天然气站场投运之前对压缩机管线的各联接部位进行气密性测试3。往复式压缩机属于增压设备,进气管路和排气管路的压力等级不一样,给气密性测试造成了一些困难。目前关于往复式压缩机气密性试验的文献较少,成都压缩机厂在瓜州压气站采用分段分级的形式进行气密性试验4,该方法需要制作盲阀,将气缸进行封堵的方式,然后逐级逐段进行气密性试验,在进行试验前,还需要拆卸气缸气阀和阀盖,操作复杂、成本较高,进行试验后,还存在最后一级气阀阀盖与气缸之间的连接口不能进行气密性检查的问题;袁志杰等人在中乌天然气管道c线工程UKM S计量站5采用各种阀门进行导流的方式进行气密性试验,该方法需要在管路设计的时候增加旁通阀门,造成成本的增加。为解决上述问题,本文采用了气缸气阀6的单向阀的特性,根据气阀阀片的压差进行自密封的方法进行整机气密性试验,整个气密性过程都利用气缸气阀的阀片压差将进气管路压力与排气管路压力的维持在各自的设计压力,从而验证往复式压缩机整机气密性及管路设计强度。1 往复式压缩机的基本参数及工艺流程本文以某一级压缩的往复式压缩机为例,该压缩机采用对称平衡型往复活塞式压缩机,四缸一级压缩,驱动机采用高压正压通风型防爆电动机(变频),工艺气采用风冷冷却,具体设计参数见表1。表1 压缩机设计参数参数名称数值压缩机进气压力MP a G3.2 23.7 2(设计点3.2 2)压缩机进气温度1 02 5(设计点2 0.7)压缩机排气压力MP a G9.3设计转速r/m i n6 0 09 9 5单机设计点排量1 04Nm3/d8 4.71 7 9驱动电机功率kW2 8 0 0图1 压缩机模型示意图 压缩机组主要由压缩机主机、驱动电机、联轴器、冷却67DOI:10.19475/ki.issn1674-957x.2023.09.022内燃机与配件 w w w.n r j p j.c n器、洗涤罐、缓冲罐、控制柜、冷却水系统、底座、管线等组成,压缩机模型图如图1所示。具体工艺流程是:天然气入口临时过滤器(锥形)一级进气洗涤罐一级进气缓冲罐一级气缸一级排气缓冲罐一级冷却器排气洗涤罐6 5的天然气排出。该往复式压缩机的工艺气流程图如图2,图中:1表示空冷器;2表示排气安全阀;3表示旁通流量调节阀;4表示自动放空阀;5表示放空管路;6表示旁通回流管路;7表示进气安全阀放空管路;8表示放空汇管球阀;9表示进气球阀;1 0表示进气压力表;1 1表示第一充气球阀;1 2表示进气洗涤罐;1 3表示排气缓冲罐;1 4表示气缸;1 5表示排气压力表;1 6表示进气缓冲罐;1 7表示排气洗涤罐;1 8表示第二充气球阀;1 9表示排气球阀;2 0表示止回阀。图2 压缩机工艺气流程图压缩工艺气路管线由进气管路与排气管路组成,进气管路上有进气球阀与进气洗涤罐;排气管路上有排气球阀与排气洗涤罐,进气洗涤罐上设有第一充气口球阀,排气洗涤罐上设有第二充气口球阀;还设有安全阀,进气管路上设有与之连通的进气安全阀放空管路;排气管路上设有与之连通的排气安全阀放空管路,进气放空管路和排气放空管路与放空球阀连通。在进气管路与排气管路之间设有旁路管路,旁路管路上设有自动放空阀,自动放空阀并联手动放空球阀。2 气密性试验流程2.1 试验前的准备(1)确认工艺气管路系统内所有设备、阀门、气缸、气阀、电气仪表等均已安装完成。试验前应进行所有压力变送器、压力表的标定,对无法显示和显示错误的仪器仪表进行更换。(2)划分试验区和风险区,并拉上警戒条,试验区内无关人员不得入内。(3)检查试验工具的可靠性,应特别注意高压管不得有破裂、鼓包等现象,并有防冲脱等相关防护措施。(4)试验过程中出现渗漏,应将系统压力泄放至常压状态后方可操作,严禁带压作业。(5)检查一级进气安全阀放空出口球阀、高压放空汇管出口球阀为锁定开启状态,并确认其下游放空管路的畅通。(6)试压检漏用喷壶和泡沫水若干。(7)将高压车连接口与第一充气口球阀和第二充气口球阀进行连接。2.2 试验要求(1)试验压力:相应管段最高工作压力。各管段最高工作压力与安全阀整定压力值如下:一级进气管路系统最高工作压力:3.8MP a;安全阀整定压力:4.4MP a。一级排气管路系统最 高 工 作 压 力:9.3MP a;安 全 阀 整 定 压 力:1 0.5MP a。(2)本机组气缸进排气阀阀片最大可承受压差分别为2 1MP a,气阀示意图如图3所示。图3 气阀示意图(3)一级进气管路系统:机组进口管线至一级气缸进气法兰处,管路系统按进气管道设计压力进行试漏。保压5分钟不泄漏7,即为合格。(4)一级排气管路系统:一级气缸排气法兰至排气球阀法兰处,管路系统按设计压力进行试漏。保压5分钟不泄漏,即为合格。(5)利用高压压气车(或氮气储罐)对机组的工艺气管路进行充压试漏(6)各管段气密性试验前按表2要求确认各阀门状态并做好记录。表2 压缩机各阀门状态表序号阀门名称一级进气一级排气3.8 MP a9.3 MP a试验完成之后1进气气动球阀关闭关闭关闭2放空气动球阀关闭关闭关闭3放空手动球阀关闭关闭关闭4排气气动球阀关闭关闭关闭5旁通气动球阀关闭关闭开启6旁通气动流量调节阀开启关闭开启7排污手动球阀关闭关闭关闭8排污手动截止阀关闭关闭关闭检 查 人(签字)确 认 人(签字)2.3 试验流程2.3.1 试验过程中压缩机组的泄压过程打开机组自动放空球阀,待机组工艺气系统的各压力传感器及压力表显示的压力降至0.2MP a以内时,打开机组手动放空球阀,重复开关操作,至开关阀门时管道内无气流声音,各级压力传感器及压力表压力降至常压,才可进行紧固等其它作业。2.3.2 一级进气管路气密性试验关闭全部管路阀门,打开放空球阀;打开第一充气口球阀,通知高压压气车向机组的工艺气管路进行充压,观察进气管路上的压力表数值,待管路内部压力达到一级进气管路设计压力1.9MP a时,停止向机组内充气,保压5772 0 2 3年第9期分钟,进行整体机组初始检漏,若无异常或泄漏,继续按试验压力的1 0%逐级升压8,每级稳压时间3分钟。在管路内部压力达到设计压力时,保压5分钟,对机组内所有工艺气管道系统法兰、容器连接处、阀门及螺纹密封处进行泄漏检查,若有泄漏应整改后重新试漏;在保压时间内,不泄漏即为合格,合格后,将试验结果填入试验记录表3中。试验完成后机组内气体不排放,继续进行下一步试验,具体流程图见图4。表3 气密性试验记录表(试验介质:氮气)检查部位试验压力M P a环境温度介质温度压力变送器示数M P a压力表示数M P a是否泄漏检查人(签字)确认人(签字)一级进气管路1.93.8图4 一级进气气密性试验流程图2.3.3 一级排气管路气密性试验一级进气管路的气密性试验合格后,进气管路的气体不放空,保持在3.8MP a,然后继续利用高压车通过第二充气口球阀,对机组的一级排气进行充气,观察进气管路上的压力表数值,待管路内部压力达到一级排气管路设计压力一半时,停止向机组内充气,保压5分钟,进行初始检漏,一级进气管线除外,若无异常或泄漏,继续按试验压力的1 0%逐级升压,每级稳压时间3分钟。在管路内部压力达到设计时,保压5分钟,对机组内除了一级进气之外的所有工艺气管道系统法兰、容器连接处、阀门及螺纹密封处进行泄漏检查,若有泄漏应整改后重新试漏;在保压时间内,不泄漏即为合格。合格后,将试验结果填入试验记录表4中,具体流程图见图5。表4 气密性试验记录表(试验介质:氮气)检查部位试验压力M P a环境温度介质温度压力变送器示数M P a压力表示数M P a是否泄漏检查人(签字)确认人(签字)一级排气管路4.6 59.3图5 一级排气气密性试验流程图 若试验过程中出现了泄漏现象,应做好记录,按照试验过程中压缩机组的泄压过程进行放空操作,完全放空后再进行紧固等操作。若试验过程中出现一级进气管道超压,即压力超过设计压力,应开启手动放空球阀进行泄压,至一级进气压力保持在设计压力,关闭手动放空球阀。本文提供了一种往复式压缩机整机气密性试验系统,将高压车连接口与第一充气口球阀和第二充气口球阀进行连接,先打开第一充气口球阀,对压缩机进行升压,当压力达到进气管路的设计压力,开始验漏,若有泄露,进行放空紧固;若无泄露,关闭第一充气口球阀;打开第二充气口球阀,进行升压,使压力达到排气管路的设计压力,开始验漏,若有泄露,进行放空紧固;若无泄露,整机气密性试验完成,进行放空,拆卸氮气连接口。整个过程利用气缸气阀的压差将进气管路压力与排气管路压力的维持在各自的设计压力,从而验证往复式压缩机整机气密性及管路设计强度。3 结论(1)整机气密性试验利用气缸气阀的压差将进气管路压力与排气管路压力的维持在各自的设计压力,从而验证了往复式压缩机整机气密性及管路设计强度。(2)采用气缸气阀的单向阀的特性,根据气阀阀片的压差进行自密封进行整机气密性试验,解决了在进行气密性试验时需要工装制作,增加成本的问题。参考文献:1Y a n gCQ,S u i-G e n gDU,Z h uDP,e t a l.D e s i g no faP e r f o r m a n c eT e s t i n gS y s t e mf o rR e c i p r o c a t i n gA i r-c o m p r e s s o rJ.S c i e n c eT e c h n o l o g ya n dE n g i n e e r i n g.2.波罗霍维奇,.诺塞列夫.往复式空气压缩机的试验和调整M.冶金工业出版社,1 9 5 7.3 戴建红.G B 1 5 0.42 0 1 1 压力容器第4部分:制造,检验和验收 变 化 要 点 浅 析J.特 种 设 备 安 全 技 术,2 0 1 4(1):5.4 中国石油天然气集团公司西气东输三线管道工程,压缩机组及管路气密性试验方案E B/O L.h t t p s:/w e n k u.b a i d u.c o m/v i e w/0 4 0 3 4 3 c 3 a d 0 2 d e 8 0 d 4 d 8 4 0 d 9.2 0 1 2.5 袁志杰,肖峰,吴宝刚等.中乌天然气管道UKM S计量站气密试验探讨J.石油天然气学报,2 0 1 4,3 6(0 8 X):3.6 陈才,周振康,陈备等.一种往复式压缩机气阀气密结构:,C N 2 1 1 2 0 2 2 4 2 UP.2 0 2 0.7 压力管道规范 工业管道 第5部分:检验与试验S.G B/T2 0 8 0 1.5-2 0 0 6.2 0 0 6.8 应道宴.G B/T2 0 8 0 1-2 0 0 6 压力管道规范 工业管道 实施指南M.新华出版社,2 0 0 8.87