天然气压缩机装置橇座设计.pdf

第3 期 一 2 7． 天然气压缩机装置橇座设计 张滨 ，钱方 ，朱保庆 ，程新宇 ，刘 华君 海洋石油 工程股份 有限公司 ， 天津 3 0 0 4 5 1 [ 摘 要]海洋平台上的设备要求成橇设备的橇座在满足强度、刚性的前提下，橇座的设计要科学合理紧凑。本文以天然 气压缩机装置橇座的设计为-g 4 ，依据天然气压缩机成橇布置原则，通过A N S Y S 有限元应力分析 ，对橇座的设计进行了校核 计算和优化。 [ 关键词]A N S Y S ；天然气压缩机；橇座；校核计算；分析设计 天 然 气压 缩 机装 置 在海 上 油气 田工程 中用 于燃料气系统给燃料气增压 。其 结构流程较 为复 杂 ，包含 的设备较多，主要有压缩 机、 电机 、一 级进 口冷却器、一级进 口洗涤器 、一级进 口缓冲 气罐、一级出 口缓冲气罐 、中问冷却器 、二级进 口洗涤器、二级进 口缓冲气罐 、二级 出 口缓冲气 罐、二级出 口冷却器 。将上述设备 ，合理 、紧凑 地布置在 一个橇 块底座 上 ，需 要通过ANS YS 有 限元应 力分析 ，对橇座 的设计进行校核计算和优 化 。 1 天然气压缩机装置总体布置考虑因素 1 安装及操作维修方便，人孔要放置在便 于打开和人员检修的方向； 2 整橇紧凑 、尽量少 占用空 间，同时保持 流程的顺畅； 3 管道布置应尽量使管网振动小、美观， 阀门等操作方便； 4整橇 重心尽量 靠近橇 体 中心 ，便于 吊 装 。 2橇座设计考虑 因素 2 ． 1 布置要求 1 为便 于提供简易通道进行维修和保证人 员安全 ，所有 的设备都应 安装在橇块上 ，设备 的 任何部分都不应悬 于橇块边缘之外 。设备应符合 “ 海上固定平 台安全规 则” 中华人 民共和 国能 源部 有关规定的要求 ； 2 所有 的电缆管和仪器仪表管都应安装在 橇块底座上，橇 中的设备根据P I 图和规格书的要 求配备必要 的报警 、关 断系统 、状态显示器 ，并 安装在控制盘上； 3 橇底杆件 内应该开槽 ，并且 甲板也要有 排水系统 以保证冲洗过程中排掉滞留液体 ； 4橇 的面板统一铺 上花 纹钢板或 同等 的 不超过7 mm厚的钢板 ，面板周 围应设有围板 ，围 板应该围绕在面板的边 缘，并且面板 的设计应符 合低 点排放 的要求 。另外 ，热浸锌处理过 的格栅 也可用于橇 的面板 ，但这种结构形式必须设有橇 座底板 ，同时底板 的设计也应满足低 点排放的要 求 ； 5 应设计两个接地端子并焊于橇块底座的 两 边 。 2 ． 2环境要求 1 橇块底座有关的钢结构和所有设备 的设 计都应考虑能够承受 由各方向0 ． 5 g ； H 速度； 2橇块 设计应考 虑海平 面基本风 速 的影 响 ，应根据有关的规范和标准进行 风压和应力 的 分析计算 ； 3 橇块 安装在海 洋平 台上 ，应满 足高盐 分、高相对湿度的环境操作条件 以及 设备 的设计 温度和压力要求。 2 _ 3强度 要求 1 橇 块应完 全按照 牢 固的结构工程 原理 和 “ 海 上固定平 台入 级与建造规范 ” 中国船级 社 的规 定进 行 设计 ，而 且应 该全 部是 焊接 结 构； 2 应考虑主支撑件 底座和纵 向构件 在 其最末 端的支撑 。每 一主要支撑件 的最大挠度应 不大于 静载和最大载荷条件下两个支撑 点跨度的 1 ／ 5 0 0 。横 向构件 的设计应采用相近基线并据大小 排 列 以便顶面一致且和 主支撑件 的项表面齐面 ， 下表面与地至少有4 0 mm的空隙； 3 主支撑件应有足够的横 向支撑 以防运输 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● _ ● ● _ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● - ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● - ● ● - ●● - ●● ●● ● ● ●● ●● ● ●- ● ●- ● _ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● - 。 ‘ 。 ’ 。 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 。 。 ‘ ‘ 作者简介 张滨 1 9 8 3 一，男，毕业于天津理工大学，工学学 士，现从事海洋石油工程设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 一 ■ 论文广场 石油与化工 设备 2 01 1 年第1 4 卷 和安装过程 中的挠 曲和变形，不应把安装在橇 上 的设备作成结构强度 的加强或者把它看成橇 的支 柱 ； 4 需要确定 出精确 的机械定位的地方，所 有安装机械设备的地方在设备与橇或橇 与夹板之 间都应装有合适的防振装置 。对 于橇块 上有振 动 存在 的管路 ，需要安装弹性接头或弹性支架 以避 免振动传递； 5 眼板型吊耳与橇 的焊接采用全熔焊，眼 板的设计应在允许应力 的基础上按最 小2 倍 的动载 荷进行计算，取安全系数n 3 。由于橇上设备的位 置使得橇底座的单一 一吊点不实用时 ，应提供合适 的横柱或 吊架 ，并配齐所有的缆索和卸扣。模 柱 ／ 吊架应该是全熔焊焊接 结构 ，并按和橇 的吊耳相 同的载荷 因子进行设计 。 3橇座设计原 则 3 ． 1 往复式压缩机橇座的设计主要应满足下列要 求 1 橇座具有足够的强度和刚度； 2 尽可能避开共振 区工作 ，若难 以避开共 振时，宜考虑通过阻尼 的影响控制共振振幅； 3控制橇座 的振 幅 或速 度 ， 以便保 证 压缩机 正 常运 转 ，工人 正 常操 作 ，对 周 围建 构筑物及仪表无不 良影响； 4 为避 免不均匀沉降和减少振动类型，应 调整橇座的长度和 宽度 ，尽量使机组 的总质心与 橇座底 面形心位 于同一铅 垂线上 ，如果偏心不可 避 免，其偏 心距 与偏 心方 向边长之 比，应根据地 基承载力 的大小 ，限制在3 ％～5 ％以内，此项工作 称为定心计算； 3 ． 2校核计算在橇座设计中是很重要的一部分。 校核计算主要为扰力计算、静力计算和动力计 算 。 1 扰力计算采用机器制造厂提供的扰力 和扰 力矩 。如 果制造 厂不能提供扰 力和扰力矩 ， 设计人 员应根据压缩机制造厂提供 的压缩机 的曲 柄连杆 数量、尺 寸、平面布置 图和 曲柄错角 以及 各运动部件的质量 ，自行计算扰力和扰力矩； 2 静力计算 整橇偏心验算和强度 、抗裂 性计算，一般只需验算前两项； 3 动力计算在考虑压缩机橇座振动问题 时，首先应考虑尽量使压缩机转动频率避开橇座 的共振 区，其 次橇座 的振动应 同时控制顶面 的最 大振动 线位移和最大振动速度 ，基础顶面控制点 的最大振动线位移不应大于0 ． 2 mm，最大振动速度 不 应 大于6 ． 3 mm ／ s 。 4橇座设计静力计算 以旅 大 油 田天 然气 压 缩机 装 置橇 座 为例 ， 计 算橇座所 受静力 。橇 座平 面 图如 图1 所 示 ，用 ANS YS 软件建立的橇座模型如 图2 所示 ，图为 已划 分单元 的橇座模型。 l I } i 731 5 2 图1 橇座平面图 在橇座四周加约束 ，模拟 橇座焊接在平 台上 的情况 ，如图3 进行模态分析，分析结果如下 } I NDEX OF DATA SETS ON RES UI S FI LE 冲 c 术 水 术半 S E T 皿 伍 E Q L O A DS T E P S U B g I E P C U MU I ． A q Y g E 1 0． 2 68 61 E． 01 l l 1 2 0 ． 3 78 7 9 E一 01 l 2 2 3 0 ． 40 45 5 E一 01 1 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m