史金龙 金鑫
沈阳鼓风机集团股份有限公司 辽宁沈阳 110869
摘要：以10.5万空分装置为例，通过结构创新，取消了传统的工字钢底座，采用新型的支撑结构型式，压缩机直接安装在混凝土支墩上，在降低成本的同时，简化了现场安装时的调平找正过程，也避免了大型底座易变形的问题。
关键词：离心压缩机 空分装置 支撑结构 顶丝座
0 引言
大型空分压缩机是为煤化工、石油化工、冶金等行业提供动力的心脏设备。随着国民经济的迅速发展，推动了国内工业装置朝着大型化方向发展，为之配套的空分设备的规模也日趋大型化。近几年来，随着大型冶金、煤化工、大化肥装置的改扩建，使得国内空分制造厂家面临前所未有的挑战，也蕴藏着巨大的发展机遇。目前，国内最大的10等级空分装置也成功实现了国产化，空分规模的不断扩大，也使得其配套的主空压机外形尺寸不断增大，因此，研制出一种新型的支撑结构，取消传统的大型工字钢底座，已经变得十分必要了。
1项目概述
大型空分压缩机组的主要有空压机、增压机、汽轮机、润滑油站以及其他辅助设备组成。宁夏宝丰10.5万空分装置，是国内第2套国产化的大型空分压缩机组。空压机采用了轴流加离心的型式，轴流段8级压缩，离心段2级压缩，空压机设计流量达到了557550Nm3/h，入口大气压，出口压力0.57MPaA。空压机出口气体不经过冷却，直接进入到空分流程。增压机设计流量达到了276150Nm3/h，入口压力0.543MPaA，出口压力为4.8MPaA，出口设置冷却器，冷却后温度为38℃。驱动机为凝汽式汽轮机，双出轴结构，空压机和增压机位于驱动机两侧，驱动机凝汽器为空冷器。整个机组布置在二层混凝土平台上，其他辅机布置在一楼。
2支撑结构设计
传统的压缩机支撑结构是放置在公用底座上，如图1所示，整体底座均布了贯穿式地脚螺栓和调整螺钉，现场压缩机就位，并调水平以后，其下表面与现场混凝土平台之间利用100mm厚度的环氧树脂或者无收缩水泥，二层灌浆固定。压缩机及驱动机的静荷载分布作用于底座上每个地脚螺栓，根据机器重心及作用点，每个地脚螺栓受力不完全相同。随着单体设备的不断增大，此结构会带来一些弊端，大尺寸的整体底座，加工制造以及运输成本显著提高，而且，最重要的是，在运输过程中，易发生变形，给现场设备的安装带来极大困难。因此，对于大型设备的支撑结构改进，已经变得十分必要了。
图1
图2
新型支撑结构如图2，空压机4个支耳全部作用在混凝土支墩上，取消了底座结构。为保证压缩机的安装精度，采用了预埋底板+调整底板组的结构形式，即，先预制预埋底板组，提前发至用户现场，预埋至混凝土支墩中，安装后应尽可能保证预埋底板上表面水平度的要求。每一个调整底板组与预埋底板之间通过4个顶丝座进行水平及高度调节，轴向位置通过侧向的顶丝柱完成，如图3所示。压缩机组全部就位，并完成了机组的安装找正以后，调整底板组与预埋底板之间，包括整个预埋底板，顶丝座，以及调整底板组的一部分，用无收缩水泥或者环氧树脂完成二次灌浆，保证二者之间的固定。此结构设计难点在于调整顶丝座，见图4，空压机整机质量达到了240吨，4个支耳，每个支耳设置了4个调整顶丝座结构，相当于每个顶丝座要承受15吨的重量，受空间限制，顶丝螺纹不能无限放大，只能做到M56X4。此外，还需要考虑是否便于现场操作，即用人力的方式，需要施加多大的力，才能是顶丝帽向上移动，达到调节的目的。
图3 图4
宁夏宝丰10.5万空分装置，空压机底座质量达到了40吨，总长8.8米，宽度6.3米，采用新型支撑结构以后，整个预埋底板和调整底板组的质量不到5吨，而且，从本质上杜绝了底座变形的风险。
3支撑结构力学分析
如图4所示的顶丝座结构：
螺纹大小为M56X4；
螺纹小径d1=φ51.67mm；
螺纹中径d2=φ53.402mm；
螺距P=4mm；
所以，单个螺栓，需要施加大于682N·m的力矩时，空压机可以被顶起，这个设计力矩完全是可以手动实现的。
4总结
通过以上的分析，我们可以认为，在大型设备上，取消底座的结构，压缩机支耳直接作用在混凝土支墩上，通过设置调整顶丝座，利用顶丝座螺母的升降来实现水平度的调整，是可以实现用户现场压缩机的安装要求的。并可推广到其他的大型压缩机设备上。例如大型PDH装置产品气压缩机、大型乙二醇装置酯化循环气压缩机组、大型甲醇装置用合成气压缩机以及大型制冷冰机等等。此支撑结构的成功应用，对于企业降低成本，提高市场竞争力，意义重大。
参考文献：
[1]汪创华，张鹏飞. 首台套国产化10万等级空分压缩机组研制.通用机械，2016（8）
[2]陶珂瑾，辛文怀，薛防震，郭葆军. 化工装置中安装大型压缩机组时环氧树脂技术的应用. 中国高新科技，2019（2）
论文作者:史金龙,金鑫
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第23期
论文发表时间:2019/7/22
标签：底板论文; 结构论文; 底座论文; 压缩机论文; 空分论文; 装置论文; 空压机论文; 《建筑模拟》2019年第23期论文;