活塞十字頭偏心度工法(正文)

1、臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞與十字頭間垂直同心度檢測(cè)調(diào)整工法YJGF 66-2002中國·南京中國石化集團(tuán)第二建設(shè)公司二OO三年六月目 次一 前言3二 特點(diǎn)4三 適用范圍4四 基本工藝原理4五 檢測(cè)調(diào)整工藝流程5（一） 檢測(cè)計(jì)算活塞桿的冷態(tài)降差5（二） 計(jì)算活塞桿撓度對(duì)測(cè)量值的影響和消除61 計(jì)算測(cè)點(diǎn)撓度62 消除撓度對(duì)降差測(cè)量的影響7（三） 左側(cè)活塞與十字頭間垂直同心度的計(jì)算與調(diào)整71計(jì)算活塞和十字頭的半徑熱脹值和兩者半徑熱脹差。72 計(jì)算十字頭冷態(tài)時(shí)調(diào)整值83 十字頭冷態(tài)調(diào)整8（四） 右側(cè)活塞與十字頭間垂直同心度的計(jì)算與調(diào)整81 計(jì)算活塞與十字頭的半徑熱脹值和兩者半徑熱脹差。82 計(jì)算十字

2、頭冷態(tài)時(shí)調(diào)整值83 十字頭冷態(tài)調(diào)整9六 檢測(cè)調(diào)整程序9七 施工機(jī)具9八 勞動(dòng)力組織和工期安排9九 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全措施10十 效益分析10十一 應(yīng)用實(shí)例10臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞與十字頭間垂直同心度檢測(cè)調(diào)整工法YJGF 66-2002中國石化集團(tuán)第二建設(shè)公司 一 前言臥式往復(fù)壓縮機(jī)的安裝，隨著現(xiàn)代生產(chǎn)裝置工藝條件的苛刻化，對(duì)于活塞與十字頭間同心度的要求也越來越高。冷態(tài)檢測(cè)調(diào)整必須滿足熱態(tài)下高同心度運(yùn)行，以減少由于同心度偏差過大而產(chǎn)生有害的附加交變應(yīng)力，從而保證機(jī)組長期穩(wěn)定運(yùn)行。若采用傳統(tǒng)的拉鋼絲找正法、激光準(zhǔn)直儀找正法等難以滿足精度要求，更難以滿足熱態(tài)運(yùn)行的同心要求，且檢測(cè)調(diào)整的過程十分繁復(fù)。我公司

3、在八十年代中期開始研究臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞和十字頭間垂直同心度的檢測(cè)調(diào)整的新方法，以簡(jiǎn)化施工程序并提高熱態(tài)對(duì)中的精度。建立起根據(jù)對(duì)十字頭、活塞不同降差的測(cè)量值來計(jì)算十字頭中心冷態(tài)需調(diào)整的量、據(jù)計(jì)算的調(diào)整量對(duì)十字頭中心高度進(jìn)行冷態(tài)調(diào)整的方法并應(yīng)用于實(shí)際。API 618石油化工和天然氣工業(yè)用往復(fù)式壓縮機(jī)1995年版附錄C中出現(xiàn)了這一檢測(cè)調(diào)整方法。到了九十年代中期，我公司在研究垂直同心度的檢測(cè)和調(diào)整方法上又有新突破，建立了在分析兩側(cè)不同的受力狀態(tài)后推導(dǎo)出兩側(cè)不同的檢測(cè)調(diào)整計(jì)算式、據(jù)計(jì)算的不同調(diào)整量對(duì)兩側(cè)分別進(jìn)行調(diào)整的方法。經(jīng)過多項(xiàng)工程的實(shí)踐形成了別具一格的先進(jìn)的工法，這是一個(gè)國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)即1995年版

4、的API 618附錄C中還沒有采用的方法。本工法經(jīng)公司工法評(píng)審委員會(huì)進(jìn)行技術(shù)成果鑒定，認(rèn)為：本工法建立了主機(jī)安裝后直接檢測(cè)、計(jì)算、調(diào)整活塞桿斜度找垂直同心的方法，建立了對(duì)兩側(cè)應(yīng)用經(jīng)推導(dǎo)的不同計(jì)算式分別計(jì)算調(diào)整找活塞與十字頭間垂直同心度的方法，既可提高安裝質(zhì)量，又可縮短安裝工期，技術(shù)上是先進(jìn)的。將其列為公司的專有技術(shù)。本工法曾應(yīng)用于荷蘭托馬森公司C-12型、德國KSB壓縮機(jī)廠2H25B383型、英國英格索蘭公司HHE-FR型及國產(chǎn)2D12、4M型等臥式往復(fù)壓縮機(jī)的安裝，取得很好效果。現(xiàn)在我公司承擔(dān)的所有新安裝或檢修安裝的臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞與十字頭間垂直同心度檢測(cè)調(diào)整都采用此工法。二 特點(diǎn) a)

5、利用測(cè)量活塞和十字頭間降差并消除活塞桿撓度的影響來計(jì)算冷態(tài)調(diào)整值后進(jìn)行調(diào)整； b) 依據(jù)分析壓縮機(jī)兩側(cè)十字頭不同受力和運(yùn)行狀態(tài)而推導(dǎo)出的兩側(cè)十字頭和活塞間垂直同心度冷態(tài)各自需要調(diào)整部分的不同計(jì)算式，分別計(jì)算冷態(tài)調(diào)整值后進(jìn)行調(diào)整； c) 與同類工法相比，本工法由于對(duì)兩側(cè)采用不同的計(jì)算式分別計(jì)算冷態(tài)調(diào)整值，故此工法能保證壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)兩側(cè)均能達(dá)到精確對(duì)中，方法簡(jiǎn)單、精確。無論在工期、質(zhì)量、安全、造價(jià)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益方面均是先進(jìn)的和新穎的。三 適用范圍適用于所有新安裝或檢修安裝的臥式往復(fù)壓縮機(jī)的活塞與十字頭間垂直同心度的檢測(cè)調(diào)整。四 基本工藝原理a） 臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞的中心線與十字頭的中心線若不在同一

6、直線上，其連接活塞與十字頭的活塞桿中心線在垂直方向產(chǎn)生一斜度。測(cè)量這一斜度，根據(jù)活塞桿組件的長度即可計(jì)算得活塞中心線與十字頭中心線垂直方向的同心度偏差；b） 工作時(shí)的溫升使得活塞和十字頭產(chǎn)生垂直方向的膨脹；由于活塞與十字頭的直徑不同、材質(zhì)不同和溫升不同，膨脹值也有所不同，因而活塞桿的斜度會(huì)發(fā)生變化。因此，通過計(jì)算并調(diào)整活塞與十字頭間冷態(tài)垂直同心度，使之在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)處于良好的對(duì)中狀態(tài)，以保證運(yùn)行狀態(tài)下同心度偏差最小，最大限度減少附加交變應(yīng)力；c） 這種測(cè)量、調(diào)整偏心度的方法是屬于高精度的測(cè)量、調(diào)整，故在測(cè)量過程中要考慮到由于活塞桿本身重量引起的撓度對(duì)測(cè)量調(diào)整值的影響；d） 由于臥式往復(fù)壓縮機(jī)連桿

7、對(duì)曲軸兩側(cè)的十字頭施加的作用力方向不同，導(dǎo)致一側(cè)（左側(cè)）十字頭總是貼下滑道運(yùn)行，而另一側(cè)（右側(cè)）十字頭則在主要工作區(qū)間貼上滑道運(yùn)行。依據(jù)推導(dǎo)出的兩側(cè)活塞與十字頭間冷態(tài)垂直同心度調(diào)整值不同的計(jì)算式，對(duì)兩側(cè)分別予以計(jì)算調(diào)整。五 檢測(cè)調(diào)整工藝流程（一） 檢測(cè)計(jì)算活塞桿的冷態(tài)降差4冷態(tài)中心15432h6熱態(tài)中心ACT氣缸、活塞、十字頭、活塞桿之間關(guān)系簡(jiǎn)化為圖1所示，冷態(tài)降差與徑向跳動(dòng)幾何關(guān)系見圖2。 1氣缸； 2活塞； 3百分表； 4十字頭滑道； 5 十字頭； 6活塞桿。AC： 活塞桿組件長度； T： 行程，即ac； h：十字頭冷態(tài)間隙。圖1 壓縮系統(tǒng)檢測(cè)示意圖aCA bc B 圖2 冷態(tài)降差和徑向跳

8、動(dòng)幾何關(guān)系圖 活塞與十字頭之間存在的冷態(tài)降差A(yù)B冷，可通過下述方法測(cè)量、計(jì)算得。在隔離室內(nèi)放置磁性座，安裝百分表（見圖1），活塞桿經(jīng)過一個(gè)行程T的運(yùn)動(dòng)，在百分表上測(cè)得一行程范圍內(nèi)的徑向跳動(dòng)值為ab，測(cè)點(diǎn)處的徑向跳動(dòng)值和活塞桿兩端的冷態(tài)降差A(yù)B冷，存在著如圖2所示的關(guān)系。即 （1）式中：AB冷活塞桿兩端的冷態(tài)降差； AC活塞桿組件長度； a c 即行程T； a b百分表上測(cè)得一行程范圍內(nèi)的徑向跳動(dòng)值。（二） 計(jì)算活塞桿撓度對(duì)測(cè)量值的影響和消除活塞桿因自身重量產(chǎn)生撓度，影響徑向跳動(dòng)測(cè)量值，如圖3所示。L活塞桿Tmn百分表圖3 活塞桿撓曲示意圖1 計(jì)算測(cè)點(diǎn)撓度活塞桿（視為均布載荷）引起的撓度，可應(yīng)用

9、均布載荷任意點(diǎn)撓度計(jì)算式計(jì)算： 依據(jù)上式可推導(dǎo)出一行程內(nèi)測(cè)點(diǎn)撓度差fT計(jì)算式： （2）式中：f 活塞桿任意點(diǎn)撓度； fT 一行程內(nèi)側(cè)點(diǎn)撓度差；q活塞桿自身重量形成的均布載荷； X 側(cè)點(diǎn)到點(diǎn)n的距離；L活塞桿活塞桿長度；E 彈性摸數(shù)；I 截面軸慣性矩；T 行程； C1=； C2= 。2 消除撓度對(duì)降差測(cè)量的影響 在百分表測(cè)得一行程范圍內(nèi)的徑向跳動(dòng)值ab（帶正負(fù)號(hào)計(jì)入）中包括了撓度的影響，消除撓度影響后的冷態(tài)降差 為： （3）式中：AB¢冷消除撓度影響后的冷態(tài)降差； AC 活塞桿組件長度； ac 即行程T；ab 百分表上測(cè)得一行程范圍內(nèi)的徑向跳動(dòng)值；fT 一 一行程內(nèi)測(cè)點(diǎn)撓度差。計(jì)算即得

10、到消除撓度影響后的冷態(tài)降差。在實(shí)際操作中往往采用兩塊表進(jìn)行測(cè)量,分別計(jì)算后取平均值，以消除測(cè)量誤差。（三） 左側(cè)活塞與十字頭間垂直同心度的計(jì)算與調(diào)整1計(jì)算活塞和十字頭的半徑熱脹值和兩者半徑熱脹差?；钊诸^線脹系數(shù)1/ 12溫升 t1 t2半徑熱脹值 R1=1t1 R1 R2=2t2 R2半徑熱脹差 AB熱=R1-R2 （4）式中： DR1 活塞半徑熱脹值 ；DR2 十字頭半徑熱差值；AB熱活塞和十字頭半徑熱脹差。2 計(jì)算十字頭冷態(tài)時(shí)調(diào)整值冷態(tài)需要調(diào)整的部分AB調(diào)為： （5）式中：AB調(diào)十字頭冷態(tài)需要調(diào)整的部分；AB¢冷消除撓度影響后的冷態(tài)降差；DR1 活塞半徑熱脹值 ；DR2 十字

11、頭半徑熱脹值。 AB調(diào)就是根據(jù)測(cè)量和計(jì)算后得出的冷態(tài)十字頭需要調(diào)整的數(shù)值。3 十字頭冷態(tài)調(diào)整根據(jù)計(jì)算得的需調(diào)整量AB調(diào)，調(diào)整十字頭滑板上的調(diào)整墊片，當(dāng)AB調(diào)為正值時(shí)，將十字頭下滑板上面的調(diào)整墊片拆除并加到上滑板下面。當(dāng)AB調(diào)為負(fù)值時(shí)，將十字頭上滑板下面的調(diào)整墊片拆除并加到下滑板上面。這樣，既能保證熱態(tài)對(duì)中，又能保證原設(shè)計(jì)的十字頭與滑道間間隙不變。（四） 右側(cè)活塞與十字頭間垂直同心度的計(jì)算與調(diào)整1 計(jì)算活塞與十字頭的半徑熱脹值和兩者半徑熱脹差。其方法同五.（三）.1 。2 計(jì)算十字頭冷態(tài)時(shí)調(diào)整值由于壓縮機(jī)右側(cè)的十字頭在主要工作區(qū)內(nèi)是貼上滑道運(yùn)行的，顯而易見，冷態(tài)須調(diào)整部分AB調(diào)如下：AB調(diào)=十字

12、頭貼下滑道運(yùn)行需調(diào)整值+熱態(tài)時(shí)十字頭與上滑道的間隙即 （6）式中：AB調(diào)十字頭冷態(tài)需要調(diào)整的部分；AB¢冷消除撓度影響后的冷態(tài)降差；DR1 活塞半徑熱脹值 ；DR2 十字頭半徑熱脹值；Dh 十字頭冷態(tài)間隙。 AB調(diào)就是根據(jù)測(cè)量和計(jì)算后得出的冷態(tài)右側(cè)十字頭需要調(diào)整的數(shù)值。3 十字頭冷態(tài)調(diào)整其方法同五.（三）.3 。六 檢測(cè)調(diào)整程序a) 列出參數(shù)；b) 檢測(cè)十字頭與滑道之間的間隙；c) 在隔離室安裝百分表（在實(shí)際測(cè)量中通常使用兩塊表、測(cè)點(diǎn)在活塞桿中點(diǎn)兩側(cè)），安裝位置要靠近十字頭端和氣缸端；d) 計(jì)算活塞桿與十字頭之間冷態(tài)降差A(yù)B冷；e) 計(jì)算測(cè)點(diǎn)撓度差fTf) 計(jì)算消除測(cè)點(diǎn)撓度值后的冷態(tài)

13、降差；g) 計(jì)算活塞和十字頭的半徑熱脹值R1、R2；h) 求取活塞和十字頭的半徑熱脹差A(yù)B熱；i) 計(jì)算十字頭冷態(tài)時(shí)需調(diào)整的值A(chǔ)B調(diào)；j) 調(diào)整十字頭滑道上的墊片；k) 重新測(cè)量求取AB調(diào)的值。根據(jù)API 618標(biāo)準(zhǔn)，左、右側(cè)十字頭冷態(tài)需要調(diào)整的AB調(diào)的誤差各自均滿足1.5×10-4則認(rèn)定為合格，否則需做第二次調(diào)整，直至合格。七 施工機(jī)具a) 百分表兩塊；b) 磁性表座2件；c) 其它拆裝和測(cè)量工具。八 勞動(dòng)力組織和工期安排執(zhí)行本工法共需檢測(cè)調(diào)整人員3人，2天內(nèi)即可完成。九 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全措施a) 經(jīng)檢測(cè)調(diào)整后要求活塞桿在熱態(tài)下徑向跳動(dòng)不大于1.5×10-4。；b) 應(yīng)在氣

14、缸及十字頭滑道水平度調(diào)整好、地角螺栓緊固后進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整；c) 設(shè)備全部緊固螺栓嚴(yán)格按照技術(shù)文件及規(guī)范規(guī)定的力矩緊固，特殊材質(zhì)的螺栓在無規(guī)定值時(shí)進(jìn)行必要的強(qiáng)度計(jì)算及有關(guān)部門認(rèn)可；d) 現(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格執(zhí)行SH3505石油化工施工安全技術(shù)規(guī)程；e) 檢測(cè)活塞桿偏心度時(shí)，盤車人員應(yīng)聽從指揮。十 效益分析采用檢測(cè)調(diào)整活塞桿同心度的熱態(tài)對(duì)中技術(shù)與拉鋼絲對(duì)中技術(shù)相比，有如下一些優(yōu)點(diǎn)：a) 不需要專門的檢測(cè)器具，僅用一些常規(guī)的量具和一些常用的拆裝調(diào)整工具即可；b) 操作簡(jiǎn)便工效高，檢測(cè)調(diào)整一臺(tái)臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞桿同心度，原方法需要4人20天完成，本方法僅需3人2天完成，提高了工效13倍；c) 檢測(cè)調(diào)整的精度高

15、于拉鋼絲法。十一 應(yīng)用實(shí)例a) 在金陵石化南京煉油廠重整裝置往復(fù)壓縮機(jī)安裝中應(yīng)用我公司1997年在金陵石化南京煉油廠60×105t/a重整裝置施工中，對(duì)K202A/B臥式往復(fù)壓縮機(jī)活塞與十字頭間垂直同心度的檢測(cè)調(diào)整應(yīng)用了此工法，現(xiàn)將其中K202A檢測(cè)調(diào)整時(shí)的各類數(shù)據(jù)和應(yīng)用效果列表及敘述如下：壓縮機(jī)的基本數(shù)據(jù)見表1表1 基本數(shù)據(jù)序號(hào)名稱代號(hào)單位一級(jí)二級(jí)數(shù)值1活塞桿長度L活塞桿mm17651751直徑dmm9595材料密度g/cm37.827.82質(zhì)量G 活塞桿kg9897彈性模數(shù)EMPa2.1×1052.1×105截面軸慣性矩Icm4399.8399.8活塞組件長度

16、ACmm223822002活塞半徑R1mm370250線膨脹系數(shù)11/12×10-612×10-6溫升t1100100質(zhì)量G 活塞kg3003003十字頭半徑R2mm200200線膨脹系數(shù)21/12×10-612×10-6溫升t23535質(zhì)量G 十字頭kg3003004行程Tmm3603605連桿計(jì)算長度L連mm850850質(zhì)量G連桿kg1841846曲軸回轉(zhuǎn)半徑R曲mm1801807壓力入口壓力POMPa0.220.77出口壓力PVMPa0.7952.1檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2表2 測(cè)量數(shù)據(jù) （mm）測(cè) 量 項(xiàng) 目左 側(cè)右 側(cè)十字頭與滑道間間隙h0.370.37

17、測(cè)得的徑向跳動(dòng)值ab0.060.10計(jì)算數(shù)據(jù)見表3表3 計(jì)算數(shù)據(jù) （mm）計(jì) 算 項(xiàng) 目左側(cè)右側(cè)冷態(tài)降差A(yù)B冷0.3730.611測(cè)點(diǎn)撓度差fT0.0260.037消除測(cè)點(diǎn)撓度影響后的冷態(tài)降差A(yù)B冷0.2110.385活塞半徑熱脹值R10.4440.300十字頭半徑熱脹值R20.0840.084活塞與十字頭半徑熱脹差A(yù)B熱0.3600.216需要調(diào)整的部分AB調(diào)-0.150.371根據(jù)計(jì)算得到的AB調(diào)值，用1.5×10-4判斷，左側(cè)1.5×10-4滿足要求；右側(cè)=1.69×10-41.5×10-4，不滿足要求，需做調(diào)整，經(jīng)調(diào)整后測(cè)得徑向跳動(dòng)值ab為0.1

18、0mm，計(jì)算AB調(diào)為0.0726滿足要求，調(diào)整完畢。壓縮機(jī)運(yùn)行中的參數(shù)見表4表4 壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的參數(shù)測(cè)量值名稱部位中體震動(dòng)（m）十字頭溫度（）活塞桿溫度（）活塞桿跳動(dòng)（m）一級(jí)列（左側(cè)）12528714一級(jí)列（左側(cè)）12538412二級(jí)列（右側(cè)）10518012二級(jí)列（右側(cè)）10508210 在安裝該機(jī)組（有四個(gè)汽缸）過程中，按計(jì)算的應(yīng)調(diào)整量來調(diào)整十字頭墊片，3人僅用2天時(shí)間即調(diào)整完畢，提高功效13倍，為提前10天完成壓縮機(jī)的安裝調(diào)試工作奠定了基礎(chǔ)，機(jī)組安裝試運(yùn)質(zhì)量好，開車平穩(wěn)，得到煉油廠專家一致好評(píng)。金陵石化公司煉油廠60×105t/a重整裝置自97年11月投入運(yùn)行至今處于正常生產(chǎn)狀態(tài)，由于K202A/B運(yùn)行狀態(tài)良好，使裝置生產(chǎn)達(dá)到安、穩(wěn)、