API 617-2-2002离心与轴流压缩机(第七版).pdf
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1、 2-I 石油、化学和气体工业用轴流与离心压缩机和膨胀机压缩机 AP1 617 标准 第 7 版,2002 年 7 月 第二篇 离心与轴流压缩机 二三年七月译 2-II 第2篇 离心与轴流压缩机 2-III目 次 第1章 总则 . 2-1 1.1 适用范围 . 2-1 1.2 术语定义 . 2-1 第2章 基本设计 . 2-1 2.1 通则 . . 2-1 2.2 材料 . 2-1 2.3 机壳 . 2-1 2.4 导叶、 定子和固定内件 . 2-4 2.5 转动元件 . . 2-5 2.6 动力学 . 2-5 2.7 轴承和轴承箱 . 2-6 2.8 轴端密封 . 2-7 2.9 齿轮 .
2、2-9 2.10 润滑油和密封油系统 . 2-7 2.11 铭牌和转向箭头 . 2-7 第3章 辅助设备 . 2-8 3.1 驱动机 . 2-8 3.2 联轴器和护罩 . 2-8 3.3 安装底板 . . 2-8 3.4 控制器 . 2-8 3.5 管路和附件 . 2-9 3.6 专用工具. 2-9 第 4 章 检查、 试验和装运准备. 2-9 4.1 通则 . 2-9 4.2 检查 . . 2-9 4.3 试验 . 2-9 4.4 装运准备 . . 2-11 第 5 章 卖方的资料. 2-11 5.1 通则 . . 2-11 附录 2A 典型数据表. . 2-12 附录 2B 离心与轴流压缩
3、卖方图纸和资料要求机. 2-23 附录 2C 离心压缩机与轴流压缩机名词术语. 2-31 附录 2D 检查员的检验单. 2-34 附录 2E 力和力矩. 2-38 图 图 2.1-1a 术语的图示说明. 2-2 图 2.1-1b 变速下轴流压缩机图 . 2-3 图 2.1-1c 可变定子导叶下轴流压缩机图. 2-3 图 2.C-1 示出关键部件名词术语的典型离心压缩机.2-32 图 2.C-2 示出关键部件名词示语的典型离心压缩机. 2-33 图 2.E-1 修正的力与力矩组合合成式中.2-40 2-IV API 617-2002 第二篇 2-1第 1 章 总则 1.1 适用范围 本篇连同本标
4、准第 1 篇一起包括了用于管线和工艺过程空气或气体用途的离心与国内游压缩机的最低要求。 注:关于整体齿轮增速压缩机,请见本标准的第 3 篇,关于组装型装置仪表空气压缩机请见 API 672 标准。 1.2 术语定义 本篇中使用的术语的定义,在本标准第 1 篇中可以找到。示出离心压缩机、悬臂压缩机和轴流压缩机的名词术语的剖面图,在附录 2C 中可以找到。 注:图 2.1-1a 是一离心压缩机的典型运行图。图 2.1-1b 和 2.1-1c 是轴流压缩机的典型运行图。 第 2 章 基本设计 2.1 通则 2.1.1 性能 2.1.1.1 分段压头-流量特性曲线应从额定点到预测的喘振点连续地上升。在
5、没有使用旁通下,压缩机应透于在至少大于报价书中所示的预测喘振流量 10%的任何流量下作连续运行。 注:轴流压缩机制造厂由于叶片应力也可能要求一过载荷极限(见 3.4.2.1 节) 。 2.2 材料 材料应本标准第 1 篇的 2.2 节要求。典型材料的表请参见附录 1E。 2.3 机壳 机壳应按照第 1 篇的 2.3 节和本篇 2.3.1 至 2.3.4 节要求如下。 2.3.1 承压机壳 2.3.1.1 买方将规定卸压阀设定值。机壳的最大许用工作压力应至少行装于所规定的卸压阀设定值。 2.3.1.1.1 当没有规定卸压阀设定值时,最大许用工作压力应至少是最大规定的出口压力(表压)的1.25 倍
6、。系统防护应由买方提供。 2.3.1.1.2 为一个以上最大许用压力级设计的机壳(中分压力级机壳)只允许在有大气压力进口的工艺过程空气用途中使用,买卖双方专门批准的除外。如果批准,卖方应规定机壳各段的实际限制和最大许用工作压力。 2.3.1.1.3 除非另有规定,在氢气分压力(在最大许用工作压力下)1380kPa 表压(200 磅/英寸2)表压时, 机壳应径向中分。 氢气的分压力应该用最大许用工作压力乘以氢气最高规定的摩尔克分子 (容积)百分数来计算。 2.3.1.1.4 各轴向中分机壳应足够刚硬, 准许它的上半机壳拆下和重装而不妨碍转了同机壳的运行间隙和轴承对中找正。 2.3.1.1.5 轴
7、向中分机壳应使用金属对金属接合面(用一适宜的粘合剂) ,机壳由适宜的螺栓连接紧密地保持接合面。在轴向接合面不应使用衬垫(包括细绳型式) 。在买方的认可下,可以使用 O 型环,夹持在轴向中分机壳接合面的凸缘端面机加工的槽中。 2.3.1.1.6 径向中分的机壳在端部头盖和缸之间通常使用“O”型环,衬垫或其它密封装置。这些装置应被限制在机加工的槽内和它们应由对所有规定的使用条件适用的材料制作。 2.3.1.1.7 除非买方明确认可,外部不应使用埋头或板手式螺栓连接。 2.3.2 压力机壳接管 2.3. 2.1 通则 石油、化学和气体工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机 2-2 机壳接管将按照本标
8、准第 1 篇中 2.3.2 节进行。 注: 除了标准的具体数字关系之外,本图所示的相对值仅为图解用。 100%转速曲线由要求最高压头的运行点来确定,如图示中的 A 点。 压缩机的额定点(CRP)是相应于任何这行点最高流量的 100%转速线上的某一最大流量的运行点;如图示中 C 点。 100%转速的压头流量特性曲线延伸到 CRP 点流量的 115%处,其它转速的压头流量曲线应分别延伸到每一转速相应的流量 115%处。例如 105%转速的压头流量曲线应延伸到 CRP 点流量的 1.051.15 倍的流量处 90%转速的压头流量曲线延伸到 CRP 点流量的 0.91.15 倍的流量处,等等。以上这些
9、点就形成近似的流量极限曲线。 关于跳闸速度和最小工作转速极限,请参见压缩机驱动机的适用标准,例如 AP612 或 API 616。 关于临界转速至工作转速的容许隔离裕度,参见第 1 篇 2.6.2.10 节。 图 2.1-1a 术语的图示说明 API 617-2002 第二篇 2-3 图 2.1-1b 变速下轴流压缩机图 图 2.1-1c 可变定子导叶下轴流压缩机图 2.3.2.2 主要工艺流程接管。 2.3.2.2.1 径向中分机器的进口和出口接管,应位于在外机壳内,不要位于端部头盖上。在径向中分悬臂设计机器上,工艺流程进口接管可以在端部头盖上。 2.3.2.3 辅助接管 2.3.2.3.1
10、 辅助接管应至少是 DN20(3/4 英寸公称管子规格) 。对于插口焊接的结构,按焊接之前所测量,在管子端部和机壳插口的底部之间应有 2mm(1/16 英寸)的间隙。 注:关于许用接管规格,请见第 1 篇的 2.3.2.1.3 节。 石油、化学和气体工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机 2-4 2.3.2.3.2 对于管子规格 DN20)3/4 英寸 NDT) 。到 DN40(1 1/2 英寸 NPT) ,在买方的认可下允许螺纹接管。 注:关于附加要求,请见第 1 篇的 2.3.2.3.5 节。 2.3.2.4 在有规定时,在相互商定的位置上应提供用于内孔探测检验接管。 2.3.3 机壳支承
11、结构 2.3.3.1 安装表面应符合下列准则: 1. 它们应被机加工到 6m(250 徽英寸)算术平均粗糙度(Ra)或更好的光洁度。 2. 各安装表面应被机加工在安装表面的 13m/330 线性 mm(.0005 英寸/线性英尺)的平面度之内。 3. 不同的安装平面应相互平行在安装表面间距离上 50m(.002 英寸)之内。 4. 上面机加工的或锪孔的表面,应同安装表面平行。 压紧螺栓孔应同该设备安装支脚垂直和应钻在直径上比压紧螺栓大 12mm(1/2 英寸)孔以做一日和尚撞一天钟作最终找正。安装表面将被锪孔到足够大的直径以接纳垫圈和考虑到最终找正。 2.3.3.2 设备支脚应有垂向顶升螺丝并
12、应钻有导向孔,便于最终定缝销钉钉合使用。 2.3.3.3 支承和找正螺栓是刚性,中以允许机器在安装应底板上使用所供的横肉向和轴向顶升螺丝移动。 2.3. 4 外力和力矩 2.3.4.1 压缩机应设计得能承受按附录 2E 的 2 有 E-1.a 或 2.E-1b 和 2.E-2 方程式计算所得的各管口的外力和外力矩。卖方应以表格形式提供各管口上的许用外力和外力矩。 2.3.4.2 机壳和支脚的设计应具有足够的强度和刚度,以便在许用外力和外力矩作用下引起的联轴器的运动控制在 50m(0.002in)之内。 2.4 导叶、定子和固定内件 2.4.1 当有规定或要求符合所规定的操作条件时,应供给离心压
13、缩机上的可调进口导叶(AIGV)或轴流压缩机上的可变定子。所有或一些定子叶列可以是可调的。 2.4.2 在有时,导叶箱应装一个外壳,提供滤过的空气或惰性气体的外部吹扫。 2.4.3 在有规定时,应按规定供给由一阀位控制器及就地位置指示器和其它部件组成的叶片控制系统。 2.4.4 当提供时,可调叶片或定子及操作机构应该适于所有规定的操作条件,以及启动、停车、跳闸、回复稳定和瞬态喘振。 2.4.4.1 导叶应安装在可更换的衬套上。如果买方认可,导叶可以由可更换的永久密封的耐摩滚动元件轴承定位在箱体内。 2.4.4.2 为进口导叶虞可烃定子用于有毒 、易燃或爆炸工艺气体时,则穿过机壳或外壳的联动装置
14、应加以密封防止漏泄。 2.4.4.3 进口导叶应尽可能靠近叶轮入口就位。 2.4.4.4 导叶箔应有一气动平滑的表面,特别是柄部穿过壳体进入气流地方。最好选用悬臂设计替代中心支承的叶片设计。 2.4.4.5 导叶应被设计得在控制信号推动时往往将打开。 2.4.5 级间隔板应适于所有规定的运行,包括启动、停车、跳闸、回复稳定及瞬态喘振。当使用中间主工艺流程接管时, 买方将规定在各个接管处的最大和最小压力。 卖方应确认所供给的隔板适合于该最大压差。 2.4.6 内部接合面应设计得把漏泄减小到最低程度,并且易于拆卸。 2.4.7 为减小内部循环,在所有内部密合间隙点上应提供密封。为了恢复设计间隙,密
15、封部件应是可更新的或可更换的。 2.4.8 除非买方另外认可,隔板应是轴向中分结构。隔板应带有螺丝孔用于员上环或带有别的吊装用API 617-2002 第二篇 2-5具以利于拆卸。 2.4.9 应以它们起吊作为一个部件的方式,把上半下隔板紧固到上半机壳上或者相互紧固在一起。 2.4.10 径向中分的压缩机的内件(筒)应设计得很容易从外壳抽出和拆卸作检查或更换零件。 2.5 转动元件 2.5.1 每个组装的转子应该清晰地标记独特的识别号。这个号应打在该轴的非驱动端,或者打在不易被维护时损伤的易看到的地方。 2.5.2 除非买方同意采取其它的轴保护措施,在级间密封狭窄间隙处,应设置可更换的部件。轴
16、套、隔套或衬套应由在规定的用途中耐腐蚀的材料制作。 2.5.2.1 轴端密封下应设置轴套。轴套应被处理得耐和密封得防止轴与套之间漏气。 2.5.2.2 级间密封下应设置轴套。固定的闭式叶轮入口密封/衬套不需要可更换的轴套。 2.5.3 轴 2.5.3.1 用于非贯通螺栓转子的轴,应由整体适当加工的,热处理的钢制作。大于 200mm(8 英寸)的精加工后直径的轴应是锻钢。200mm(8 英寸)或不足 200mm(8 英寸)精加工后直径的轴应是锻钢或热轧棒料,条件是这样的棒料符合轴锻造所确立的所有质量和热处理标准。 2.5.3.2 当提供定型(贯通螺栓)转子时,短轴应符合有关轴锻造的所有质量和热处
17、理标准。 2.5.3.2.1 用于夹紧 转子的柱状螺栓或系紧螺栓,应由棒材或锻件制造。螺纹应通过轧制成型。各系紧螺栓应在相当于至少组装或运行中出现的最大拉伸的 110%的验证载荷下试验。 2.5.3.2.2 验证载荷试验之后进行的磁粉或荧光渗透剂探伤检查,不应呈现裂纹、缝隙或重叠部分。 2.5.3.3 应提供轴流压缩机转子结构的行之有效的方法。这包括使用贯通螺栓、盘或筒结构或其它认可的手段的实心(整体)盘在轴上或短轴。 2.5.4 推力平衡 2.5.4.1 如果要求降低止推轴承上的轴向负荷,应提供平衡活塞、平衡管线和孔口连接。应提供一单独的压力测孔接管或多个接管以指示平衡腔中而不虽理平衡管线内
18、的压力。 2.5.4.2 如果需要,平衡管线应法兰连接并在以两倍初始设计密封间隙处理平衡活塞气体漏泄不超过上推轴承负荷额定值下确定尺寸(见 2.7.3.3) 。如果该平衡管线涉及到对于买方管道的连接,则接管尺寸和位置应在数据表上指明。 2.5.4.3 在有规定时,在平衡管线的下游端应提供压力测孔接管,以准许作言情平衡管线内压差的测量。 注:这一接管可以不在压缩机供货之内。 2.5.5 叶轮 2.5.6 轴流压缩机转子叶片 2.5.6.1 叶片自然频率不应同最小许用转速之下 10%起到最大连续转速之上 10%的任何激励源频率相重合。如果这不可行,叶片应设计得应力水平低到足以允许在第 1 篇 2.
19、1.2 节所规定的最小使用寿命所规定的运行转速下,允许无限制的运转。这将由戈德曼图或它们的等效图来验证。卖方应标记不可接受的转速。 注:激励源包括各叶列上游和下游转动和静止叶片,基础和最初谐波通过频率,气体通道分流片,叶片中不规则性和卧式机壳法兰上的管咀间距,以及头七个转子转速谐频。 2.5.6.2 对于各叶列,卖方应该用坎贝尔图或它们的等效图表提供在运行和静止两种条件下弯曲与扭转叶片自然频率。 注:可以使用静频率同转子中安装的叶片上“环”试验相比较。 2.5.6.3 轴流压缩机转子叶片可以经由轴向鸠尾形叶、切向枞树形叶根、切向 T 形槽或经由带-锥形座的径向进口端来连接。在买方认可下,其它连
20、接方法可以接受。 2.6 动力学 动力学应按照第 1 篇 2.6 节的要求。 石油、化学和气体工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机 2-6 2.7 轴承和轴承箱 2.7.1 通则 2.7.1.1 除非另有规定,应提供液动径向和止推轴承。 2.7.1.1.1 除非另有规定,液动轴承应有溢流润滑。 2.7.1.1.2 在有规定时,应提供活性磁力轴承。 注:附录 4F 给出了活性磁力轴承使用方面的应用考虑。虽然一些用户可能决定把这一技术结合在他们的装置中,但对于本标准这一篇中所包括的设备没有指定推荐这些轴承。 2.7.1.2 止推轴承和径向轴承应装有安装 API 670 标准安装的轴承金属温度传感
21、器。 2.7.1.3 按照设计准则,轴承金属温度在最大进口油 50(120)的规定损伤条件下,应不超过 100(212) 。卖方应在数据表上提供轴承温度报警和停车极限。 2.7.1.3.1 在万一不能满足上面设计标准时,买卖双方应共同商定可接受的轴承金属温度。 2.7.2 液动径向轴承 2.7.2.1 应使用套筒式或瓦块式径向轴承,为易于组装,它们应采用剖分结构。非剖分设计的使用要求买方认可。轴承应精确镗孔并带有可更换的浇铸造巴氏合金的钢制衬底的衬层、瓦块、或外壳。轴承设计应不要求联轴器套筒取下就能作轴承衬层、瓦块或外壳更换,买方认可的除外。 2.7.2.2 在有规定时,可倾瓦轴承瓦形物应该铜
22、合金打底。 2.7.2.3 在有规定时,铜合金轴承应有硬化的钢插入物作为支承。 2.7.2.4 轴承设计应抑制流体动力的不稳定性并在许用轴承间隙的整修范围上提供足够的阻尼,以便该设备在规定的运行范围内加载或卸载运转时, 包括在任何临界频率下运行时, 限制转子振动到最大规定的振幅(见第 1 篇 2.6.2.8 节) 2.7.2.5 应不要求轴向剖分机器的上半部或径向部分装置的头盖取下作这些文件的更换。 2.7.3 液体动力止推轴承 2.7.3.1 液体动力止推轴承应为有钢制轴衬体的巴氏合金的多块瓦结构,应设计成在两个方向承受相等的推力,其布置应适合对每侧进行连续压力油润滑。即使瓦块的厚度上有较小
23、的误差,有自调特性的两侧摆动的瓦块能保证每块瓦块承受相等的推力负载。 2.7.3.2 止推轴承负荷应不超过轴承制造商规定的极限额定负荷的 50来选取。极限额定负荷为连续运行时产生最小许可油膜厚度而不失效时的负荷或在瓦块上最高温度处不超过巴氏合金蠕变或屈服强度时的负荷,取两者之中的较小值。在设计止推轴承时,对各种具体应用应考虑下列各因素: a. 轴转速; b. 轴承合金温度; c. 轴承瓦块偏斜; d. 最小油膜厚度; e. 油系统的供油流量,粘度和温度; f. 轴承设计结构; g. 巴氏合金或其它轴承表面材料合金和瓦块的材料; h. 油膜扰动。 2.7.3.3 止推轴承应按其在最不利的规定工作
24、条件下连续运行来设计。推力的计算应包括下列因素,但不仅限于此: a. 密封的最大设计间隙和两倍的最大设计间隙; b. 受压转子轴径的台阶变化; c. 级间最大压差; d. 规定的进口,级间和排气压力的极限压差; e. 由该机组的其它设备(即联轴器、齿轮、或没有止推承的电机)可以传送至压缩机止推轴承的最大推力。 API 617-2002 第二篇 2-7 f. 如果电动机或发电机直接相联,来自套筒轴承或驱动机的最大推力。 2.7.3.4 止推轴承应被布置得允许各转子相对于机壳的轴向间隙和设定轴承的间隙。 2.7.3.5 止推轴承一侧中的各瓦块应被设计和制造得有允许互换各个瓦房块的尺寸精密度。 注:
25、仪表和偏置支枢设计不允许左右互换。 2.7.3.6 在有规定时,或在买方认可时,可采用直接润滑替代溢流润滑。 注:直接润滑在功率要求上具有优势,但由于通路细,很有可能被堵住。 2.7.3.7 在有规定时,止推轴承瓦块应该是铜合金打底并应有硬化钢插件作支承。 2.7.4 轴承箱 2.7.4.1 转子支承系统零部件(轴承、轴承箱、轴承构件和轴承支架) 的结构应是与机壳可以分开的,轴向剖分,不受压(与大气相通),与大气侧相通的迷宫密封应配有用于干空气或惰性气体吹扫用的螺塞接头。水平剖分的轴承箱应有一个金属对金属剖分接合面,它们的两半通过圆柱形定位销钉定位。在这些元件拆下时应不要求轴向剖分机器的机壳的
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