浅析制冷压缩机机组的设备布置与管道布置方案

[摘 要]针对制冷压缩机装置工程管路点，分析了制冷压缩机机组典型的设备布置与管道布置方案。

[关键词]制冷压缩机 管道布置

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0038-01

[Abstract]Take into account the engineering piping characteristics of refrigeration compressors； the typical equipment layout and piping layout scheme of refrigeration compressor units have been analyzed.

[Key words]Refrigeration Compressors、Piping Layout

一、研究背景

随着制冷工业市场的扩大，氨制冷、丙烯制冷、LNG冷剂压缩机的应用变得越来越广泛。因此其设备布置与管道布置方案就变得日益重要。本文分析制冷压缩机设备布置、管路布置的方案形成过程及其中可能遇到的问题，对制冷压缩机组的设备布置方案、管路布置方案提供有价值的参考。

二、制冷压缩机及制冷系统的组成及工作原理

制冷压缩机主要由进口分离器、压缩机组、气体冷却器、出口冷却器、冷凝器、储罐、过冷器、空气分离器等设备组成，它们之间用管路依次连接起来，形成封闭系统。制冷剂在系统中不断循环流动，发生状态变化，与外界实现热交换。其工作过程是：液态冷剂吸收被冷却物的热量后，汽化为低压、低温的气态冷剂，被压缩机吸入，压缩成高压、高温的气态冷剂排入冷凝器，在冷凝器中降热冷凝为高压液态冷剂，经节流阀节流为低压低温的液态冷剂，再进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。该流程可参见附图1。

三、设备布置、管路布置方案

制冷压缩机组设备多，且冷剂介质均在一定的危害性，所以设备布置需要充分考虑各设备特点、流程特点，并兼顾管道的安全性，需要将所有因素有机的结合到一起，不能单一考虑每台设备的布置，忽略其完整性。

3.1 设备布置方案

首先，压缩机组、驱动机形成统一的土建基础，方便吊装、操作与检修，并将该装置与段间气体冷却器、油站、高位油箱放置于厂房内，这样设计是基于以下几点考虑：

1、保证核心机组设备相对独立，布置简洁、美观；

2、可以减小二层钢平台的承重柱设计，便于设计检修空间和维修通道；

3、方便动、静设备基础分开，避免振动；

4、便于主管道设计。

其次，将入口分离器、末段气体冷却器、冷凝器、储罐、过冷器等设备放置于厂房外，并设置钢结构平台，按工艺流程顺序依次摆放。这样设计是基于以下几点考虑：

1、空间布局充裕，可以充分考虑循环水管线布局、调节阀组布置及操作、方便检修；

2、按流程顺序布置，冷却器、冷凝器、储罐设备由高至低排列，使液态介质可以在重力作用下流通顺畅，减少泵设置。

3.2 管道布置方案

制冷压缩机组虽然压力相对较低，但由于冷剂介质存在一定的危害性，而且存在低温管道，因此，在管道设计中不宜使用柔性补偿装置。但是，由于压缩机组流量较大，且考虑管道内介质压力降不得超过压缩机组设计压力的5%，因此管道内介质流速不宜超过25m/s，这就造成了主管道管径较大。而且，压力管道设计规范中对冷剂为介质的管道强度也提出了较高的要求，因此管道的壁厚相对较厚。基于以上原因，制冷压缩机组的管系整体刚度相对较高，在温度的影响下，管系会产生较大的温度荷载，如果管道布置不够合理，该荷载会直接作用于压缩机组进出口法兰处，这对压缩机组安全运转会产生较大的影响，因此，制冷压缩机组的管道设计具有较高的难度。

首先，为满足动设备法兰口荷载要求，管道设计中需要设置必要的π型弯，增大管系柔性，提高管系温度自补偿能力，达到消除温度荷载的作用。

其次，在提高管系柔性的同时，还需要考虑管系的刚度。如果管系刚度过低，自由度过大，在管道内介质流场的影响下，管系易发生振动情况，因此需要在满足设备法兰口许用荷载要求的前提下，在适当位置设置横向导向支架、轴向限位支架等，适当增大管系刚度，避免发生振动情况。

再次，管道设计中需要考虑保温保冷、检修、施工、美观等因素，并且为后续生产过程预留维修、消防的通道，因此管道布置在允许的情况下，主管道尽量靠近厂房梁、柱边缘，这样设计，即可以使管道不占据厂房内主要的空间，又可以使管路较容易设置π型弯，还方便管路支吊架的设置。

四、结论

制冷压缩机的设备布置与管路布置方案是否合理直接关系到用户的使用情况，对设备制造商是有效的实体广告。本文提出的典型设备布置和管道布置适用于大多数制冷压缩机组，但要做出经得起推敲的设计方案，不仅要真正领会工艺流程的核心技术，还应该多与业主、设计单位、施工单位交流、总结，及时解决在施工、操作和使用中发现的问题，使设计方案在满足工艺流程要求的同时，更具针对性，真正达到布置紧凑、运行稳定、占地适宜、操作简便、检修维护方便等目的。