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1、塔河油田输气首站RDS系列压缩机组,RDS压缩机系江汉石油管理局第三机械厂引进DRESSER-RAND公司(以下简称D-R公司)技术设计制造的大型往复活塞式压缩机组，具有国际先进技术水平。D-R公司为DRESSER和INGERSOLL-RAND的合资公司，是世界最负盛名的压缩机制造商之一。六十年代未，INGERSOLL-RAND公司针对油气田专门开发了RDS天然气压缩机，由于技术水平高，而且非常适合天然气压缩的使用特点，获得巨大成功。仅69年至75年就在世界各油田销售了1000多台。在多年的使用过程中不断改进提高，又派生出HOS压缩机。HOS在RDS压缩机的基础上，增加了连杆、十字头、十字头销
2、和活塞杆的截面尺寸，提高了额定杆载，使用范围更宽。RDS压缩机技术水平在世界往复压缩机领域处于领先地位，非常适合油气田的工作环境和天然气压缩的工况特点，我厂于1987年在中国石油天然气总公司的支持下，通过技贸结合的方式从D-R公司引进了RDS压缩机技术。引进技术包括全套设计和工艺图纸、技术文件、设计计算软件。,引进、消化、吸收工作简介,1991年完成第一台机组制造，在中国石油天然气总公司主持的评定会上，通过了D-R公司专家检验和国内专家评定。技术评定证书的结论是：“样机达到了德莱塞兰公司要求，质量性能很好，填补了同类产品国内空白，同意通过技术评定，可以投入批量生产。”机组严格按D-R公司标准制
3、造、检验，工艺符合D-R公司要求，所有替代材料等同或高于原材料，保证了产品的制造质量。由于国内工业基础的原因，天然气发动机、活塞环、填料、轴承、注油器、部分阀类和仪表采用进口件，以保证机组达到国际同类产品的水平和制造质量。技术引进后，经过十余年的消化吸收和创新，我厂不仅完全掌握了RDS压缩机技术，并且探索RDS压缩机的设计思想，拓展使用范围，开发出RDSA和RDSB型产品，形成更大的RDS压缩机系列，该系列产品已能完全覆盖RDS/HOS的使用范围。我厂RDS压缩机系列产品已达到D-R公司同类机组技术水平。,引进、消化、吸收工作简介,RDS系列压缩机系大型往复活塞式压缩机，双作用，对称平衡型结构
4、。RDS系列压缩机为模块化系列产品，高转速、短行程，机组橇装。机组可通过不同机体、曲轴、气缸的组合和余隙调节，满足参数范围内的全部工况要求，工况覆盖范围宽。RDS、RDSA和RDSB三种机型。2列、4列、6列三种机体。5.5、6回转直径的六种曲轴。20种不同直径或不同额定压力的气缸。RDS系列压缩机主要用于石油、化工、电力等部门压缩天然气，如增压集输、气体处理、燃气发电、气举采油、充气注气、轻烃回收、气体贮藏等。也可以作为工艺用和动力用压缩机用于其它工业部门。,机组概述,机组概述,重型结构，中体和气缸设支撑，基础件刚强度高。气缸水平布置于机体两侧。相对两列气缸曲柄错角180，一阶和二阶惯性力可
5、以完全平衡，平衡性好，振动小，利于高转速。相对两列活塞力相反，能互相抵消，主轴颈受力情况良好。,机组概述,1 合金钢全纤维锻造曲轴。铝基合金主轴瓦，水平剖分面设调整垫片。2 铝基合金连杆瓦。3 合金钢闭模锻造连杆。4 铝基合金衬套。5 铸钢十字头，铝基合金十字头瓦，十字头与十字头瓦间设调整垫片，十字头上可安装平衡块。6 合金钢滚压螺纹活塞杆。7 铸造铝合金或铸铁活塞，填充聚,四氟乙烯活塞环或支撑环。8 重型机体，开式结构，滑道与机身铸为一体。9 刮油环10 中体。11 填料。12 水冷式气缸13 网状气阀，塑料阀片。14 余隙调节装置。,1.进排气阀为网状阀；2.装卸简便的全浮式填料可以自动调
6、整,具有密封性能好、磨损小的优点；3.中体顶部和底部各有四个Z3/4圆锥螺纹接头，供安装填料润滑油管，注入和排出润滑油；4.刮油环可以防止机身内的润滑油沿着活塞杆漏失，并能防止气缸内的气体进入机身，污染润滑油；5.十字头滑道通过上下垫片调整垂直方向位置，滑道采用压力润滑；6.模锻钢连杆上钻有润滑油孔，这些润滑油孔用于十字头销和十字头滑道的压力润滑；7.精密铝基轴瓦是水平剖分的，可以在曲轴不动的情况下拆卸下来；8.曲轴毛坯是用合金结构钢模锻而成；9.机身为开式结构，在不动气缸的情况下能够比较方便地检查或拆卸连杆、主轴瓦、连杆大头瓦和曲轴；10.通过选配用螺栓固定的平衡重，保证压缩机运转平稳；11
7、.机身和传动机构用不含铜的材料制成，使压缩机可以在酸性气体环境中工作；12.合金钢活塞杆两端螺纹精密滚压而成，具有较高的疲劳强度，并使应力集中降低；13.机身和安装十字头的伸出端铸为一体，有良好的刚性，并提高了装配精度；14.气缸材质可为灰铸铁、球墨铸铁、锻钢，以满足不同工作压力的要求。,机组概述,机组概述,主要技术参数,气缸技术参数,机体,重型机体，布筋合理，有足够的刚强度。十字头滑道与机身铸为一体，滑道与主轴孔的垂直度由工厂加工保证。主轴瓦水平剖分面设调整垫片，用于调整间隙，可补偿正常磨损。各主轴承上部开口装有横撑，并用拉杆强力拉紧，既便于拆卸和维修，又增强了机身的刚强度。,曲轴,铬钼钢全
8、纤维锻件，有很高的疲劳强度。相对两列气缸曲拐两端均设有主轴承，缩短了支承距离，提高了弯曲疲劳强度。曲轴热处理，有很高的耐磨性和抗冲击韧性。,连杆,铬钼钢闭式模锻件，“工”字形杆身截面，有很高的疲劳强度。合金钢连杆螺栓，疲劳强度高，联结可靠。,十字头,铸钢十字头，合金钢十字头销，强度高。十字头与十字头瓦间设调整垫片，可调整十字头瓦和气缸的同轴度，并能补偿十字头瓦的磨损。,十字头,活塞杆联结螺纹长，与十字头联结后，用锁紧螺母背紧，保证了活塞杆与十字头联结的可靠性。活塞杆端可安装平衡块，选配平衡块可控制相对两列往复质量差。,活塞杆,高强度合金钢材料。两端螺纹精密滚压成形，螺纹根部应力小。摩擦段感应淬
9、火处理，表面硬度很高，耐磨性能好。两端螺纹联结可靠。,活塞,活塞材料为铸造铝合金或铸铁，空心或实心结构。空心活塞内腔布加强筋，有足够的强度和刚度。专用填充聚四氟乙烯活塞环和支撑环，耐磨性好。,气缸,水冷式气缸，冷却效果良好。宽大的阀室和气道，气体阻力小，气流脉动弱。气缸水平安装，进、排气阀分别布置于气缸的上、下部，便于压缩过程中可能生成的液体尽快地排出气缸。,根据工作压力的大小，气缸材料有耐磨合金铸铁、球墨铸铁和锻钢。,气阀,气阀压缩机的最重要部件。直接影响压缩机性能。压缩机提高转速的主要障碍。间接引起气缸、活塞、活塞环、填料等的损坏。故障率最高的部件。,气阀,RDS系列压缩机气阀高速网状阀，
10、对高转速有很好的适应性，能耗小，寿命长，性能良好。弹簧力匹配合理，启闭及时迅速。有足够大的通流面积，压力损失小，气体温升小。缓冲效果好，阀片撞击速度低。非金属阀片，质量小，撞击能量小。,气阀,不同规格气缸和不同工况选用不同气阀。电算优化确定气流速度、升程和弹簧力，三者协调，使气阀功率损失小，冲击力小。,气阀,材料 阀座、阀盖 非腐蚀性气体采用碳钢，腐蚀性气体采用不锈耐酸钢。阀片 PEEK聚醚醚酮+添加剂，最高工作温度250，极好的抗腐蚀性。MT中温塑料，最高工作温度170。,气阀,塑料阀片的优点 材料密度和弹性模量小，冲击力小，抗冲击性好，在同种工况下，比钢阀片耐一倍左右速度的冲击。耐固体颗粒
11、和液滴的冲击。阀隙气流摩擦而引起的能量损耗较小，和金属阀片比较降低5%10%。,阀片允许升程大。易跑合，密封性能好。若阀片断裂，不会造成气缸的损伤。自润滑性好。耐腐蚀 噪声低,气阀,C型气阀 导向环导向。双缓冲结构。适用于有油工况。,气阀,HS型气阀 中心固定式阀片和缓冲片。升程垫片。双缓冲结构。适用于有油和无油工况。,气阀,CT型气阀 导向环导向。弹簧片和缓冲垫片。抗油粘滞。尤其适用于有油工况。,填料,一般由缓冲环、密封环、排气环组成。各种填料环均为标准件，不同工况选用不同填料环组合结构。德莱赛兰公司专用填充聚四氟乙烯填料环。,填料,密封环 一个径向切口金属环和一个切向切口填充聚四氟乙烯环组
12、成，用于主密封。,填料,缓冲环 铸铁环，用于减缓气流对主密封环的冲击和防止杂质进入填料盒。,填料,排气环 两个切向切口聚四氟乙烯环组成，最后一组密封环。,排气量调节和卸荷方法,压开进气阀调节。余隙容积调节。转速调节。天然气发动机或柴油机驱动的压缩机可以改变转速以调节排气量，这种调节方法经济性好，各级压力比保持不变。管路调节。1 旁通阀调节 排气管用旁通管路与进气管相连接，旁通阀开启排气倒流入进气管，用于调节排气量和机组启动/停机卸荷，手动或自动，调节经济性较好。2 进气节流调节 进气管路设调节阀，降低进气压力以调节排气量。排气量调节范围0100%。,排气量调节和卸荷方法,压开进气阀调节 电磁阀
13、接通或关闭仪表气。仪表气接通时，顶杆带动卸荷爪下移，将进气阀片强制压紧在阀座上不能自动关闭，气体回流入进气管，压缩机进入空运行状态。反之压缩机工作。用于无级自动调节排气量。用于机组启动/停机卸荷。经济性好。,压开进气阀调节,排气量调节和卸荷方法,余隙容积调节 图示为可变余隙容积调节装置，安装在气缸端盖上，转动余隙活塞杆，改变活塞的位置以增加余隙容积无级调节排气量。固定余隙容积调节装置安装在气缸端盖上，关闭或接通气缸工作腔和余隙容积腔，可分级调节排气量。余隙容积调节手动或自动。经济性较好。,机身润滑系统,由曲轴驱动的主油泵送出的润滑油经油冷器、油滤器进入机体内的主油管。曲轴主轴承下部沿垂直方向钻
14、有润滑油孔，与主油管沟通。曲轴和连杆体内也钻有润滑油孔，润滑油通过这些油孔润滑主轴瓦、连杆瓦、连杆衬套、十字头衬套和十字头瓦。设有预润滑油泵，手动或电动。,气缸润滑系统,注油器由曲轴驱动，润滑气缸和填料。润滑可靠。一支油泵单独供给一注油点和分配器供给每一注油点两种润滑方式。可配置补充油箱。无流量保护装置。,联轴器,驱动机可以采用电动机、天然气发动机、柴油机等，用柔性联轴器与压缩机联结。柔性联轴器安装方便，使用过程中对中精度发生变化可以得到补偿。防护罩由铝板连续铆接而成，无火花。,管系设备,机组各级进气设洗涤罐，各缸进、排气口设缓冲罐，各级排气管路设安全阀，各级间有中间冷却器，根据客户需要可设置
15、后冷器。,洗涤罐,RDS有多种型式的洗涤罐，图示洗涤罐为其中之一。,洗涤罐,气流进入洗涤罐后，撞击折流档板切向流入作旋转运动，液滴和较大的固体颗粒被甩到周围壁面上沿壁面降落，气流上升经滤网过滤后从上部排出。洗涤罐有足够大的容积和过滤面积，分离效果好，气流压降小。洗涤罐的过滤精度 0.5m，过滤效率99，可使经分离滤清后的气体含液量降到最低，固体颗粒减到最少，保证压缩机安全可靠的工作。各级洗涤罐设自动和手动排液装置，并有高液位报警停机点，能有效地控制洗涤罐的液位，防止液体进入气缸。,冷却器,l冷却器用于冷却压缩介质、压缩机和发动机气缸冷却水、发动机水套水、润滑油冷却水等。RDS压缩机组一般采用空
16、气冷却器，也可采用水冷却器。l空冷器为翅片管束式，风扇强制冷却，风扇采用玻璃钢或铸铝叶片。冷却水闭路循环，耗水量极少，可以采用防冻液。l空冷器设手动百叶窗，调节冷却风量，保证酷暑和寒冬都有良好的冷却效果。l气缸冷却水管路设恒温阀，保证气缸既能有效的冷却，又能防止气缸由于过冷造成气体组份冷凝。l空冷器风扇可由发动机或单独电机驱动。l各空冷器管箱组合在一起，用共同风扇冷却，使机组变得简洁。,冷却器,控制系统,RDS压缩机组控制装置是一种以PLC为中心的监控保护系统，由PLC橇装控制柜、外围仪表以及可选的上位监控系统组成。系统的结构是模块化的，规模可伸缩，用户可方便地确定最终方案。,控制系统,外围仪
17、表 各类变送器、电接触点表、保护开关、电磁阀、调速装置等，外围仪表安装在各监控保护点上。PLC控制柜 外围仪表和仪表盘上的操作按钮均接至PLC的I/O模板，PLC通过它们检测机组的运行状态，并控制执行机构的动作。同时PLC通过一个通信端口和显示屏保持联系，向它提供画面所需的数据，并接收用户发出的操作指令。根据用户要求的通信协议，PLC还提供一个扩充RS485通信端口，以实现与用户DCS系统的连接。额定工作电压：220V,范围187264V.工作环境：1级2类d组，T4。防护等级：IP54。,控制系统,橇装控制柜 控制柜选用模块化的可编程逻辑控制器【PLC】作为主控制器，设计实现下列功能：1 自
18、动启停、加载/卸载控制 2增加预报警功能的故障保护 3历史数据及历史事件 4自动汉字提示，减少操作失误 5设定值调整方便，适应现场工况变化 6使用分级口令，保障安全操作 7可选的通信接口，采用标准通信协议 采用触摸屏作为操作界面，提供一个方便友好的图形化人机接口,工艺参数、报警信息及操作提示显示直观，操作简单明了。控制柜是防爆型的，并自带加热装置。,控制系统,外围仪表 测量及控制系统使用4-20mA的标准电信号（除热电阻外）。用于报警及联锁的开关均是NC型，即正常时闭合，报警、联锁时开启。触点输出均使用继电器隔离，负荷容量不小于24VDC，3A。除开关类仪表及热电阻外，所有外围变送器、电/气转
19、换器均为隔爆或本安型。热电阻为隔爆型。国产开关类仪表为隔爆型。进口仪表为FM 认证，适用于Class I，Division 2，Group D使用环境。,控制系统,机组监控点一鉴表,控制系统,机组监控点一鉴表,易损件使用寿命,l机组可在规定工作条件下安全可靠地连续运转，年运转率不小于92%。l易损件更换期 阀片及弹簧 8000小时 活塞环 8000小时 填料及刮油环 8000小时l 机组大修周期 40000小时,机组特点,模块化系列产品、变工况RDS系列压缩机有3种机体、6种曲轴、20种气缸，气缸设余隙容积调节装置，不论用户对排气量和压力有何要求，只要功率、排气量和压力不超过系列参数的规定，都
20、可以由现成的零件组装成完全满足需要的机组。各种规格的零部件都是标准的，不需要重新设计，不但交货及时，而且技术成熟。在用机组工况发生较大变化时，只需更换少量部件即可适应新工况的要求。高速机、橇装、结构紧凑 1 尺寸小，重量轻。2 便于与天然气发动机和柴油机直联。若由电动机驱动，由于电动机转速较高，重量较轻，价格较便宜，带来成套设备的成本下降和重量减轻。,机组特点,3 橇装结构，机组整体化，便于安装，安装费用低。4 RDS系列压缩机很好地解决了气阀气流阻力损失、平衡、易损件使用寿命、可靠性等问题。如平衡问题，借引进软件计算分析，认真考虑三种平衡。扭矩平衡，扭振应力最小；往复惯性力平衡，相对两列质量
21、差小于450g；气流平衡，气流脉动小于5%。保证机组在高转速下性能良好，工作可靠，寿命长。重型机体、中体，基础构件有很高的强度和刚度。十字头滑道与机身铸为一体。全纤维锻造铬钼钢曲轴，闭模锻造铬钼钢连杆。滚压螺纹铬钼钢活塞杆。铸钢十字头，与活塞杆联结牢固可靠。主轴瓦和十字头瓦设调整垫片，用于调整间隙，可补偿正常磨损。,机组特点,高速网状阀，塑料阀片。柔性联轴器。机组成套技术水平高，控制保护完善。易损件寿命长。进口天然气发动机、活塞环、填料、轴承和部分控制仪表，保证机组达到国际同类产品先进水平。,制造标准,压缩机API-618用于石油、化学和天然气工业的往复式压缩机API 11P油田用成套往复式压
22、缩机Dresser-Rand公司标准规范。控制保护GB3836.1-83爆炸性环境用防爆电气设备 通用要求GB3836.2-83爆炸性环境用防爆电气设备 隔爆型电气设备“d”GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范SHJ24-90石油化工企业环境保护设计规范NEC 美国国家电气法规第五章500节、501节,制造标准,管系设备ANSI B31.3 SA-106-B无缝钢管最大允许工作压力ASME SA-516-70 轧制罐壳最大允许工作压力ASME SA-516-70 封头最大允许工作压力GB150-98钢制压力容器Dresser-Rand公司标准规范 冷却器GB150-98钢制压力容器GB151-89钢制管壳式换热器注：API-美国石油学会 ANSI-美国国家标准学会 ASME-美国机械工程师学会 NEC-美国电子学会 IEC-国际电工委员会,计算与选型,RDS系列压缩机组选型要进行一系列设计计算，主机进行性能、杆负荷、扭转振动、电流脉动等计算分析和气阀计算，配套进行管路、洗涤罐、缓冲罐、冷却器等的计算分析，为方便选型，用户应提供下表数据和要求。,
