为满足经济发展的需要，各地进口的离心式空气压缩机越来越多，主要用途是提供工艺仪表风和制氮系统用压缩空气。国外大型离心式机组与国产机组的安装要求相差较大，本文以美国COOP-ER公司TAS-70/30型离心式空压机和国内配套空气干燥系统的安装设计为例，提出了应注意的问题和措施。
离心式空压站设计包括TAS-70/30型离心式空气压缩机安装设计和HXK-13200/9型空气干燥系统设计两部分。TAS-70/30型压缩机安装设计TAS-70/30型压缩机主要由压缩机、电机、级间冷却器、入口过滤消音器、出口放空消音器和级后冷却器等组成。结构和工作原理TAS-70/30型机组属全齿轮离心式，具有三级压缩装置和级间冷却器；压缩机和驱动装置采用联轴器连接，并固定于钢基座上。压缩机由一个大齿轮带动两个小齿轮，其中一、二级叶轮对称安装在其中一个小齿轮上，三级叶轮安装在另一个小齿轮上。空气经入口过滤器、入口控制阀和导流叶片，进入一级叶轮压缩；由1～2级间冷却器冷却后进入二级叶轮压缩；由2～3级间冷却器冷却后进入三级叶轮压缩；压缩后的135℃压缩空气一部分经放空控制阀和放空消音器放空，大部分（或全部）进入后冷却器冷却至45℃进入空气干燥系统。机组采用迷宫式气封和油封，产品空气100%无油。润滑油系统包括辅助油泵、主油泵、水冷却器、电加热器和过滤器。
机组的特点TAS-70/30型离心式空压机主要特点：机组结mm，h=1981mm；单机设备容量大，耗电量低；控制方式先进―――微电脑显示板控制，可自动开机；排气压力平稳，排出空气无油，净化度高，可直接进入风系统；主轴驱动的主油泵正常运转时提供压缩机润滑，停电时提供惯性保护。
安装内容TAS-70/30型离心式空压机安装内容包括设备基础、入口安装和出口安装。设备基础设计离心式压缩机在高速运转时能达到动力平衡，不产生不平衡力，但在设计基础时，应考虑来自机工程设计及标准石油化工自动化，2003，2：15器本身的不平衡力。TAS-70/30型离心式空压机产生的惟一的震动力来自于驱动器与压缩机转子之间的微小偏差。这种震动能量不大，但频率很高。因此，基础应满足以下要求。
机组入口设计1）过滤器/消音器：过滤器将空气中的固体颗粒清除，否则会引起空气动力元件磨损；消音器消除高速气流产生的噪音。过滤器/消音器阻力必须在允许范围以内，必须考虑当地气候的影响。国内已经发生过由于滤芯表层结霜，阻力突然增大，滤芯被卷入机器内毁坏叶轮的重大设备事故。因此，过滤器/消音器设计选型流量至少为空压机额定流量的2倍，不仅可有效防止恶劣天气（大雾、霜或沙尘暴等）对空压机安全运行的威胁，而且可大大延长滤芯更换周期，使压缩机安全长周期运行。
2）入口控制阀：用于恒速运行压缩机在开机和停机卸载时保持恒定的出口压力，防止驱动器超载，在压缩机中断（全关闭）操作时进行节流。其与空压机入口之间的直管段*短为4倍管径的长度，确保经过阀门及一级入口处的气流均匀。
3）入口临时过滤器：为防止赃物进入入口管道而造成压缩机损坏，当首次开启压缩机前，在尽可能靠近压缩机的位置安装一个锥形过滤器。在运行40～50h后可拆掉锥形过滤器，恢复正常运行。
石油化工自动化2003年4）弹性接头：入口管道在靠近压缩机的位置应装有弹性接头或膨胀节，以补偿因热膨胀或管道移位而产生的应力。弹性接头应安装在靠近压缩机的直管段上，以防止因扭矩而放大的应力。如果采用波纹膨胀节，那么应安装衬里，以防止气流不稳对管道产生空气动力扰动。因为常压入口管道对压力和温度的影响相对考虑较少，所以可以采用相对简单的弹性接头。两节相距6～8mm的管道可以用强化橡胶套管和两个管线夹连接，实际应用效果较为理想。
5）管道支撑：若没有采用弹性接头，则必须采取措施减少加在压缩机入口法兰上的静载荷，例如采用弹性支撑。如果采用弹性接头，那么管道支撑可以是固定的。管道支撑可以承受由接头施加的压力或冲击力，以及由支撑位置和弹性接头的轴心不重合而产生的位移。
6）入口管道：应有足够的强度以承受管道内可能引起的负压和结构应力。管道中气体流速应不大于30m/s，且必须有相当于4倍管径的直管段，可以通过增大管径来减小流速。入口管道严禁采用小半径弯头。入口管道应耐腐蚀，并设低点排凝液口。入口管道可采用不锈钢，其壁厚与外径比率（δ/D）的允许*小值为0.015.弯头和较长管道用法兰分段连接，确保每个部位能用手触及，开机前需要分段拆开严格检查，焊缝磨平，全部管道内表面用面泥清理干净，避免任何杂质对压缩机高速叶轮可能造成的致命危害。
机组出口设计压缩机出口设计包括管道、膨胀节、放空控制阀、放空消音器、级后冷却器、单向阀、截止阀等。
1）出口管道：高温、高压、大跨度的压缩机出口管道比低温、低压的入口管道需要考虑更多的因素。尽管出口管道的腐蚀不会给压缩机造成与入口管道同样的问题，但也要有所考虑。原因在于出口管道的腐蚀也会对仪表、气动工具或需要清洁风的工艺过程造成影响。在压缩机发生喘振时，腐蚀碎片会被吸入压缩机内。管道配制时要求进行机械除锈，使内表面露出金属光泽，安装后管内不能有灰尘和杂物，采取安装一段封闭一段的措施，以保持清洁。高温、高压气体经过干燥直到冷却，应设置低点排凝液口，以便排除停机时或级后冷却器中的冷凝液。
2）膨胀节：出口管道应安装膨胀节。正确计算、选择、安装膨胀节，可以防止管道和放空阀对压缩机法兰施加载荷。出口膨胀节要直接与出口法兰相连。出口膨胀节要有足够的强度，能经受住压缩机喘振的压力和温度。
3）放空控制阀/消音器：放空控制阀应尽可能靠近压缩机出口管道，放空管道应尽可能短，管道直径应比放空控制阀大一级。放空消音器应正确固定，并做防雨处理，放空管道低点设排凝液阀。
消音器出口安装V型放气管，以防紧急放空时对管架造成不均匀受力，V型放气管的两个开口严禁对着有人区域。
4）单向阀和截止阀：压缩机出口必须设置单向阀，用来防止停机时产生倒流；单向阀也有减小喘振的作用。单向阀的安装位置与放空控制阀的选择有关，放空控制阀的放空气体容量计算以单向阀前的气体体积为准。单向阀后应安装截止阀，以便压缩机与其他带压部分隔离。
HXK-13200/9型空气干燥系统设计HXK-13200/9型空气干燥系统是中石化济南分公司设计所和开封空分集团有限公司合作设计开发的，主要由预换热器、冷冻干燥机、气水分离器、分子筛吸附塔、再生气放空消音器、再生气电加热器和DCS组成。
技术参数1）原料空气标准状态流量13200m状态：饱和。
2）产品空气标准状态流量12200m/h（以产品空气作/h（以污氮气作为再生气）；常压露点：-60℃。
3）再生气污氮气（或产品空气）标准状态流量1000m/h（以产品空气作为再生气）；再生温度：175℃。
4）切换周期24h.
工艺流程原料空气来自TAS-70/30型空压机后冷却器，经过预换热器被返回的干燥空气冷却到25℃，进入冷冻干燥机继续冷却到5℃±3℃，在气水分离器中进行分离，除去游离水的空气进入分子筛吸附塔中脱水干燥，露点达-60℃的干燥空气经过粉尘过滤器，在预换热器中，被原料空气加热后经缓冲罐进入净化风管网。
在图1中，9-1和9-2两台分子筛吸附塔交替使用，1台工作；1台再生，其再生流路为再生气（由空分设备来污氮气或经过V-13取部分产品空气），通过电加热器被加热到175℃，进入9-2（或9-1）分子筛吸附塔加热吹除吸附了水分的分子筛吸附剂，经过12h加热完毕，停止电加热器工作。再生气继续冷吹，使分子筛吸附塔达到正常工作温度以备下一个周期工作。再生过程中通过分子筛吸附塔的再生气经过消音器放空。
主要工艺参数PI-01进分子筛吸附塔前压力监视0.8；PI-02分子筛吸附塔9-1压力指示0.8（工PI-03分子筛吸附塔9-2压力指示0.8（工PI-04产品空气做再生气压力指示0.02；PI-05产品空气出系统压力指示0.75.
TI-01干空气出预热器温度30～35；TI-02湿空气进预换热器温度45；TI-03湿空气出预换热器温度25～30；TI-04气水分离器后空气温度5±3；TI-07再生气出分子筛吸附塔温度指示10TIC-08电加热器出口温度指示调节10～3）标准状态流量/（mFIQ-01产品空气流量指示12200（产品空气作为再生气）；13200（污氮气作为再生气）；FIQS-02再生气流量指示调节联锁10004）分析AR-01产品空气露点分析-60℃。
设备安装说明1）在安装前，应对干燥系统的所有设备、阀门进行宏观检查，并按有关要求进行气密封试验，合格后方可就位安装。
2）安全阀调至规定起跳压力，并重新铅封。
3）在安装过程中，要采取措施防止灰尘、焊渣等机械杂质进入系统内部。
4）管道应采用手工氩弧焊打底后的电弧焊接。
5）孔板流量计的安装位置应保证大于前10倍后5倍管道直径的直管段。
6）安装完毕应将程控蝶阀卸下，将所有管道吹扫干净后再将程控蝶阀重新安装就位，以防焊渣伤害阀门硬密封面。然后对系统进行一次彻底吹扫，吹扫用气体必须干燥无油。吹除检查可用沾湿的白色滤纸或白布放在吹出排放口，5min后无明显的机械杂质为合格。
7）吹除合格后，对干燥系统的工作流路（0.8MPa）和再生流路（0.03MPa）分别做所注压力下的气密性试验（做工作流路气密性试验时，再生流路内部阀门应开大并通大气）。
8）气密性试验合格后，对高、低温设备和管道进行保温，保温施工应按工程设计要求进行。
9）在系统吹扫试压合格后，充填分子筛吸附剂，必要时过筛去除粉末，充装后立即封人孔盖，不能使之受潮。
设备调试程序1）启动前，仪控系统切换程序应先投入运行，以便保证切换系统各阀动作时间准确无误。
2）调试时，切换系统所有阀门处于关闭状态，切换程序控制处于手动位置，缓慢打开手动阀门力不降，打开V-10（V-11），调整手动阀门V-17（V-18）开度控制卸压时间符合切换程序要求，再次缓慢向吸附塔9-1充气，达0.8MPa后，打开V-9，向吸附塔9-2均压，通过调整手动阀门V-19开度，控制均压时间符合切换程序要求。
3）冷冻干燥机投入运行，按其使用维护说明书进行必要的工况调整、维护。
4）仪控系统切换程序投入运行，原料空气进入系统后，保持PI-01在0.8MPa的情况下，缓慢打开V-16阀逐渐使系统压力PI-05升至额定工况达0.7MPa以上，吸附工作开始。调整V-14开度使/h，再生开始，整个干燥系统进入正常工作工况。
5）任何时候，分子筛吸附塔充压、卸压应缓慢，电加热器不通再生气不得送电。
6）运行状态参数每小时记录一次，发现异常应及时检查处理。
7）每4h应巡回检查一次，气水分离器疏水阀应工作正常。
空压站设计要点1）冷却水量自动调节，节能效果显著：空压站石油化工自动化2003年设计冷却水量200t/h，供回水温差8～10℃。实际水量一般大于设计水量，温差仅2～3℃，而且水量不随负荷和季节变化，造成冷却水耗电量成倍增加。因此，设计给水自动控制阀V-15，阀的开度由冷却水回水温度控制，节约冷却水量达50%以上。
TAS-70/30型离心式空气压缩机可自动热启动，V-15与空压机联锁，满足机组快速启动的要求，并在热备用时基本不消耗冷却水。
2）干燥系统实现低温高压吸附、高温低压解吸。影响吸附干燥器运行的主要因素：a）空气微量含油，会造成吸附剂中毒；b）进气温度指产品空气温度和再生气温度，由表1可以看出，产品空气温度越低，吸附剂吸湿负荷越低，再生气温度越高，吸附剂水分解吸量越大；c）由表2可以看出，压缩空气饱和含水量与压力成反比。
从表3可以看出，降低进塔温度能提高吸附剂温度/℃含量温度/℃空气压力/MPa的吸附量，但对其“再生”处理却极为不利，“低温解吸”会导致吸附剂脱水不完全而加速劣化，而且会增大再生用气量。根据经济分析，适当提高再生气温度，可大幅降低再生气耗量，延长吸附剂寿命。
HK-13200/9型空气干燥系统关键设备是预入口温度出口压力露点注：表3工况―――压力0.7MPa，吸附干燥器循环周期10min.
换热器。预换热器采用铝板翅型换热器，换热效率高、阻力小。首先，它大大降低了冷冻干燥机电耗。
其次，它位于分子筛吸附塔之后，使分子筛吸附塔的入口空气温度为5℃±3℃，分子筛吸附塔吸附空气中的水分越少，干燥剂所吸附的水分解吸耗用的再生气量就越少。第三，采用电加热方式，将再生气温度提高至175℃，使再生能耗降到*经济的水平。再生气压力和流量采用自动控制阀准确调3）利用空分装置污氮气作再生气，节约净化风：本空压站与1500m/h（标准状态，下同）空分装置作为联合装置设计。1500m/h空分装置入/h污氮气（露点-70℃），空分装置自身/h作为再生气，其余约1500m污氮气白白放空。这部分污氮气品质要好于净化/h污氮气用作空压站分子筛吸附剂的再生用风。为保证空分装置运行稳定，设控制阀V-12，在分子筛吸附塔停用再生风时间段，V-12打开，污氮气直接放空。空分装置开工时，平均节约净化风600m4）空压站采用DCS控制：目前国内生产的空气干燥设备（无热吸附、有热吸附、微热吸附、冷冻吸附等）受产品价格和厂家技术限制，存在以下问题：a）单塔容量小（*大6000m/h左右）；b）程序设计过于简单，一般仅用4个程控阀，吸附过程瞬间充压、卸压，吸附剂易破碎、易跑料，大大降低了阀门和吸附剂使用寿命；c）PLC控制板限制了干燥单元实现装置集中控制，用户不便进行维护和调整；d）能耗偏高，一般折合再生气耗在15%以上，露点不稳定，节流孔板无法准确控制再生气耗量。
本次空压站设计中，吸附塔采用新的气流分布设计，解决了大流量时吸附和再生不均匀的问题，使单机容量可以达到36000m/h以上。程控程序设计，采用11个程控TOMOE气动蝶阀（V-1～阀）、1个控制阀（V-13或V-14）、3个手动阀（V-17，V-18，V-19**次开机调试用，口径DN40）和1个E+H露点仪，实现再生气流量准确控制，充压、卸压缓慢稳定进行，吸附剂和阀门可实现长周期运行。全部控制阀信号引入控制室集中DCS控制。运行工程师可以根据负荷和季节变化，用DCS调整切换周期，产品空气常压露点可在-55～-70℃之间自动调节。*低能耗（常压露点-70℃时）折合再生气耗仅为7%.
5）采取联锁控制，预防供风事故发生：以前单独的空气干燥设备出现过阀门断裂、卡位等故障，无法及时发现处理，造成仪表供风压力波动，影响安全生产。现在，DCS可以监控程控阀门开关位置，若出现阀门意外开关不到位，程序可实现自动停止执行，其他阀门保持原位，保证正常供风，并发出报警信号，防止供风事故发生。再生气流量和电加热器联锁，控制流量和温度在设计范围内，保证再生质量，防止电加热器烧毁等事故发生。
结束语离心式空压站自1999年10月投运以来，TAS-70/30型机组和HXK-13200/9型空气干燥系统一直运行平稳，控制调节灵活方便，产品空气质量稳定，节能效果显著，达到了设计要求，证明安装和设计是成功的。
