作者：陈可坚
出版社：石油工业出版社
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活塞式天然气压缩机使用与维护试读：
前言
天然气压缩机是用于天然气开采、增压和集输的重要装置。随着我国天然气工业的迅猛发展，天然气压缩机应用十分广泛，而活塞式天然气压缩机是应用最多的一种。虽然有许多活塞式压缩机的技术书籍，但是关于活塞式天然气压缩机使用维护方面的书籍却很缺乏，加上天然气对压缩机密封和可靠性的特殊要求，从事天然气压缩机的科技人员、管理人员、操作工人、检修维护人员等特别需要有关天然气压缩机使用和维护方面的专业书籍，本书正是为了适应这种需要而编写的。
本书作者多年从事压缩机的设计、制造、现场服务等工作，具有丰富的现场工作经验，本书是其处理实际现场问题和研究分析的成果、经验积累。本书在编写过程非常注重实用性，操作者按照书中介绍的方法和步骤就可以做到如何操作、如何发现故障、如何处理故障。
全书共分七章。第1章扼要阐述了天然气压缩机的发展概况，天然气压缩机的分类、型号和特点；第2章详细介绍了天然气压缩机的结构；第3章讲述了天然气压缩机从场地选择、地基设计、灌浆到最终的对准检查等安装过程；第4章、第5章详细描述了天然气压缩机的使用、操作和维护；第6章讲述了天然气压缩机电气控制系统的组成和操作；第7章介绍了天然气压缩机常见故障及原因分析、故障处理。另外，附录介绍了天然气压缩机的维修规程。
本书在编写过程中得到了同事、各界同仁和朋友的大力支持与帮助，并参考了有关公开出版的书籍和文章、制造商的相关资料，在此一并表示感谢！
书中错误与纰漏之处在所难免，请各位读者批评指正。编者2012.5第1章概述1.1 天然气压缩机发展概况
用于天然气集输和增压的压缩机叫天然气压缩机，目前常用的主要有离心式天然气压缩机和活塞式天然气压缩机。本书介绍活塞式天然气压缩机（以下简称天然气压缩机）的结构、特点、使用与维护等。
天然气压缩机的生产与应用是伴随着石油天然气行业发展壮大而逐步发展起来的。天然气在开采过程中不可避免地会出现压力的递减，因此，处于天然气开采中、晚期的气田，必须借助天然气压缩机来进行增压开采，并通过天然气压缩机的增压，使天然气进入天然气的主管道；同时，主管道天然气的输送也需压缩机。因此，天然气压缩机是用于天然气开采和增压集输的重要装置。
国外天然气压缩机的生产厂家主要集中在美国，以库伯（COO-PER）公司、艾瑞尔（ARIEL）公司和德莱塞兰（DRESSER-RAND）公司等为代表。
国内天然气压缩机的生产始于20世纪80年代初。四川省简阳空压机厂以四川石油管理局引进的整体式压缩机DPC-230机组为样机，进行了测绘、设计并投入生产，因生产技术落后，机组质量远不如进口机组。1989年，四川石油管理局资中机械厂（现成都压缩机厂）在测绘机组的基础上进行了一系列技术改进，机组质量明显提高。江汉石油管理局第三机械厂（简称江汉三机厂）于1988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美国德莱塞兰公司引进了RDS系列天然气压缩机设计和制造技术，1991年该厂完成第一台机组制造，并通过了美国德莱塞兰公司专家检验和国内专家评定，中国石油天然气总公司颁发了生产许可证，1994年被评为国家级新产品。成都天然气压缩机厂生产的整体式系列天然气压缩机，以及江汉石油管理局第三机械厂生产的分体式系列天然气压缩机，具有较强的技术优势并占有较大的市场份额，但与国外相比，无论在开发设计、品种规格，还是天然气压缩机的整体质量方面，都存在一定的差距，许多零部件还依赖进口，但服务及时，整机价格相比进口机组已大幅降低。
1988年四川石油管理局从新西兰引进充气装置和天然气汽车的改装件，并在四川省南充市建立了CNG（压缩天然气）加气站，成为全国使用CNG的第一家。1998年后，中国使用天然气的汽车在部分地区已进入快速发展阶段。根据国际天然气汽车协会统计，2000—2009年，全球天然气汽车由129万辆快速增长到1136万辆，年均增长速度达27.3%。截至2009年底，全球天然气加气站总数达到16513座。截至2009年底，中国天然气汽车保有量已经发展到45万辆，截至2010年11月，中国天然气加气站已超过1000座。天然气汽车的飞速发展需要大量的CNG加气站，从而推动CNG加气用天然气压缩机的发展。目前中国CNG天然气压缩机以自主研发为主，由于机组较小生产厂家众多，主要有四川金星压缩机制造有限公司、自贡山川气体压缩机有限公司、重庆压缩机厂、安瑞科蚌埠压缩机有限公司以及江汉三机厂等。1.2 天然气压缩机的分类
天然气压缩机按主机结构可分为整体式（图1.1所示）和分体式（图1.2、图1.3、图1.4所示）。整体式压缩机其发动机与天然气压缩机共用一根曲轴和一个机体，一般由一个制造商制造，结构紧凑简单，但功率较小，目前机组已经从最早的单列发展到双列、三列和四列，最大功率可达700kW左右。分体式，顾名思义驱动机与天然气压缩机是两个分开的机器，通常用联轴器连接，安装在同一个橇座上，由于发动机和天然气压缩机由不同的专业厂家生产，整机性能更易保证，天然气压缩机系列拓展更方便，适应范围更广，功率从60kW到7500kW，转速从750r/min到1800r/min，最大工作压力达到53.8MPa以上。图1.1 整体式天然气压缩机图1.2 汽车加气站用天然气压缩机（江汉三机厂制造）
分体式天然气压缩机按驱动方式可分为发动机驱动和电动机驱动两种，按冷却方式可分为水冷、风冷和混合冷却，按润滑方式可分为无油润滑和有油润滑。库伯公司以生产橇装整体式摩托天然气压缩机为主，而艾瑞尔公司、德莱塞兰公司和江汉三机厂则以生产分体式天然气压缩机为主。图1.3 天然气发动机驱动的分体式天然气压缩机（江汉三机厂制造）图1.4 电动机驱动的分体式天然气压缩机（江汉三机厂制造）1.3 型号说明
目前用于管道增压集输的天然气压缩机，各制造商对其型号的表示方法差别很大，用于汽车加气站的天然气压缩机，型号表示方法基本相同，一般由大写汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，表示方法如下：
例如，2D8—3.6/6—250表示两列、对称式结构、活塞力80000N、322额定流量3.6m/min、进气压力6kgf/cm、排气压力250kgf/cm。1.3 型号说明011.4 天然气压缩机特点
与作为动力用的空压机相比，活塞式天然气压缩机具有以下特点：（1）压缩介质是易燃易爆的天然气，不允许有泄漏现象，而且压力高，所以对密封要求更严格，安全要求更高。（2）用于管道增压时，一般工作环境在野外，这样，有部分地方没有电网可供电，一般用燃气发动机驱动；为了缩小基建面积，要求占地面积小，所以希望天然气压缩机体积小。（3）较长时间甚至长期连续工作，要求运行可靠，对机组运行的状况（如压力、温度、振动等）进行监控，工作状态不正常时自动报警，甚至自动停机。（4）为了对机组的温度、压力和振动等进行监控，在主轴瓦和气缸进出口位置设置有温度、压力及振动传感器，将温度、压力和振动信号发送到控制系统进行监控。（5）由于压力高，压缩比大，级间温度高，级间需要进行冷却，所以增加了冷却用的空冷器。（6）长期运行，重负荷，采用滑动轴承，需对回转副进行润滑，设置了润滑系统。（7）由于压缩比大，级间温度高，需对气缸进行冷却，设置了冷却系统。如果是发动机驱动，冷却系统也对发动的缸套水进行冷却。（8）为保证进入气缸的气体清洁、干燥，避免气缸被异物刮伤，以及出现积水现象，设置洗涤罐，进入气缸的气体需要经过洗涤罐进行过滤和除水。（9）由于活塞式天然气压缩机工作时向管道内间歇地吸、排气体，使管道内的气体压力和速度呈周期性变化，为避免产生气流脉动，在气缸的进、出口设置了缓冲罐。第2章天然气压缩机结构
天然气压缩机通常指由驱动机、压缩机主机及控制系统等组成的压缩机组，驱动机为发动机时天然气压缩结构最复杂。在没有电网供电的荒山野岭，一般用天然气发动机作为驱动机，这时天然气压缩机主要包括驱动机、压缩机主机、底座、工艺气系统、冷却系统、主机润滑系统、气缸润滑系统、发动机润滑系统、启动系统及燃气系统等组成（图2.1），实物见图2.2。当驱动机为电动机时不包括发动机润滑系统和燃气系统等。图2.1 天然气压缩机组成2.1 压缩机主机
天然气压缩机主机主要由机体、曲轴、中体、气缸、十字头、活塞、活塞杆和气阀等组成，如图2.3所示。图2.4为四列天然气压缩机主机实物照片。图2.2 天然气压缩机图2.3 典型的主机总成1—曲轴；2—连杆瓦；3—连杆；4—衬套；5—十字头；6—活塞杆；7—活塞；8—机体；9—刮油环；10—中体；11—填料；12—气缸；13—气阀；14—余隙调节装置2.1.1 机体
天然气压缩机机体由高强度铸铁制成，用于安装曲轴和主油泵，并为十字头提供滑道。为了装配维修方便，机体设计成槽型结构，上部开口。为了增加机体的强度和刚度，滑道上下方布置有加强筋，各主轴承上部开口需安装横撑。图2.4 主机总成实物照片
机体主轴承座下部、沿垂直方向钻有油孔，与主油管连通；机体前端盖设一油封，防止机体顺着曲轴往外窜油；机体各伸出端均装有侧盖，便于装配、拆卸、调整十字头。
机体内的油池，用于贮存润滑运动部件的润滑油。图2.5（a）为四列机体，图2.5（b）为六列机体。图2.5 主机机体2.1.2 曲轴
曲轴总成是天然气压缩机主机的主要运动件，包括曲轴、甩油环、键等。图2.6 曲轴实物照片
曲轴（图2.6）由铬钼合金全纤维闭模锻造而成，主轴颈和连杆轴颈为实心结构，斜油道将主轴颈与相邻连杆轴颈贯通，润滑油通过斜油孔从主轴承流向连杆轴承。
油孔内部必须保持清洁，无任何杂质。在天然气压缩机大修期间，必须对曲轴油道进行检查。曲轴轴颈表面是天然气压缩机的主要摩擦面之一，不允许存在拉伤、裂纹和锈痕，并应定期检查其磨损情况，在每一个轴颈两个横截面上，沿两个相互垂直的方向测量其直径尺寸，当轴颈配合间隙过大时，应进行大修，并配换轴瓦。2.1.3 主轴承
主轴承为剖分式径向滑动轴承，水平剖分的铝合金轴瓦装配在主轴承盖和机体主轴承座内。主轴承垫片用于调整轴承间隙，补偿正常磨损。从机体上卸下的主轴承盖，最终要按配对标记装回原位，否则会引起严重损坏。主轴瓦用低锡铝基合金制成，无钢背。装配时，轴瓦表面不得有影响使用的磨损、擦伤、腐蚀或合金剥落等现象，否则应予更换，如图2.7所示。图2.7 主轴承2.1.4 连杆
通常天然气压缩机连杆是指连杆总成，它由连杆体、连杆盖、连杆瓦及轴套等组成，如图2.8和图2.9所示。连杆体和连杆盖为锻钢件，连杆轴承可在不卸下连杆的情况下更换。图2.8 连杆总成1—连杆体；2—连杆瓦；3—锁紧螺母；4—螺杆；5—开口销；6—垫圈；7—轴套；8—连杆盖2.1.5 十字头总成图2.9 连杆实物照片
十字头总成[图2.7（a）、图2.7（c）]由十字头体[图2.7（b）]、十字头销、上（下）十字头瓦、十字头螺栓、衬套及调整垫片等组成。十字头体由铸钢加工而成，通过调整垫片的数量和规格可调整十字头中心线的高低，并补偿十字头瓦的磨损。十字头销为全浮动结构，两端支撑在十字头体的两个合金衬套上，十字头销中段连接连杆小头。十字头体螺孔用于连接活塞杆，并用锁紧螺母锁紧。连杆和活塞杆垂直于十字头销，并位于十字头销两侧。图2.10 十字头2.1.6 气缸
气缸的结构主要取决于气体的工作压力、排气量、材料、冷却方式以及制造厂的技术条件等。2.1.6.1 气缸分类1）按工作压力分类（1）低压气缸：工作压力＜1MPa。（2）中压气缸：工作压力1～10MPa。（3）高压气缸：工作压力10～100MPa。（4）超压气缸：工作压力＞100MPa。2）按工作特征分类（1）单作用气缸：气缸中只有一端为一个级的工作腔。（2）双作用气缸：气缸中两端为同级的两个工作腔。（3）级差气缸：气缸中一端或两端为不同级次两个或两个以上的工作腔。3）按冷却方式分类（1）气冷却气缸：气缸工作腔外壁由气体（包括空气和工作介质本身的气体）冷却。（2）水冷却气缸：气缸工作腔外壁由水进行冷却。（3）绝热式或加热式气缸：气缸工作腔外壁需采取绝热措施，有时甚至要加热。2.1.6.2 气缸结构
风冷式气缸由吹风进行冷却其结构如图2.11所示，为简单的圆筒形，外表设有散热的肋片；气缸盖即为进、排气阀室，也设有若干肋片。图2.11（a）所示为单作用低压级气缸，气阀为组合式被夹紧在气缸盖与气缸体之间。这种布置方式可使气缸余隙容积降到最小程度，即相对余隙容积α=3%～4%。图2.11（b）是中，高压风冷式气缸，上部为气缸，下部带肋片的部分起导向作用。一般设计中，下部应用现成的低压气缸。上部的气缸由于缸壁较厚，肋片的散热作用已很小，所以一些机器中便不再设肋片。图2.11 风冷式气缸结构
水冷式气缸除了与活塞配合的气缸内孔外，还设有气道、水套、气阀孔及进排气口。双层壁结构，能承受高应力，阀室和气腔宽大。
气缸壁和密封填料等要定期检查，任何外来沉积物都应该清除掉。清洁时气阀可浸泡在清洗剂中，使其上面的附着物软化，然后轻轻刮去，使阀道畅通。气阀要在气阀孔彻底干燥后，方可装到气缸上。2.1.6.3 气缸材料
气缸所用材料有：铸铁、稀土球墨铸铁和钢等。气缸因工作压力不同而选用不同强度的材料。一般工作压力低于6.0MPa的气缸用铸铁制造，工作压力在6.0～20.0MPa的气缸用铸钢或球墨铸铁制造，工作压力更高的气缸则用碳钢或合金钢制造。1）铸铁气缸
铸铁是制造低压气缸较理想的材料，因为它具有良好的铸造性能，不但易于制造出各种复杂的形状，而且还易于切削加工，耐磨性也较好，有一定的强度，特别是铸铁对应力集中敏感性很小，因此承受变载能力强。铸铁气缸形式较多，小型天然气压缩机多为风冷式单层壁气缸，中型和大型压缩机则多为形状复杂的双层壁或三层壁气缸（图2.12、图2.13）。图2.12 铸铁气缸2）铸钢气缸
铸钢的浇铸性较铸铁差，不允许做复杂形状的气缸，还要求气缸的各部位便于检查和焊补存在的缺陷，因此铸钢气缸的形状只能设计得比铸铁气缸简单。铸钢气缸有时采用分段焊接的方法制成，这样容易保证形状较为复杂的双作用气缸的铸造质量（图2.14）。3）锻制气缸
锻制气缸其缸体结构亦应简单。因不可能锻制出缸体所需的一切通道，有些通道只能依靠机械加工来获得。图2.13 铸铁三层壁气缸2.1.6.4 气缸的工作表面1）对气缸工作表面的要求（1）气缸中的内圆表面为气缸的工作表面，供活塞在其中往复运动，并保持滑动部分的气密性，以形成所需的压缩容积。（2）为了保证活塞对气缸工作表面的可靠密封，须将活塞环运动时扫过的气缸工作表面精密加工。工作表面的长度应满足以下要求：活塞在内、外止点时，相应的最外一道活塞环能超出工作表面1～2mm，以避免因运行磨损形成台阶。为了便于加工工作表面和安装活塞，应使工作表面两端之外的表面取较大直径，且与工作表面呈锥面过渡，锥面的斜度一般取1∶3或等于15°的斜角。2）气缸套（1）采用气缸套的原因如下：
①高压级的锻钢或铸钢气缸（图2.14），因钢的耐磨性较差，易于产生将活塞环咬死的现象，为此镶入摩擦性能好的铸铁缸套。
②高速或高压气缸以及压缩较脏气体的气缸，其磨损相当强烈。工作一段时间以后气缸便要修理，修理时，可重新镗缸壁，然后压入一个缸套。
③便于实现气缸尺寸系列化。图2.14 铸钢气缸（2）气缸套的种类：气缸套有湿式和干式两种。
所谓湿式气缸套，就是气缸套外表面直接与冷却水接触，一般用于低压级。采用湿式缸套，不仅有利于传热和便于气缸铸造，而且有利于气缸系列化。
所谓干式缸套，指气缸套外表面不与冷却水接触，它不过是气缸内表面附加的一个衬套而已。采用干式气缸套，即增加了气缸加工工时，又恶化了工作表面的冷却条件。因干式缸套与缸体的配合要求较高，除压缩气体较脏或腐蚀性强采用这种结构以外，一般低压级气缸不采用，但高压级钢质气缸中，均采用干式气缸套。缸套材料应具有较好的耐磨性，所以常采用高质量的珠光体铸铁。2.1.6.5 气缸的润滑与冷却1）气缸润滑（1）目的：是为了改善活塞环的密封性能，减少摩擦和磨损，并带走摩擦热。（2）润滑方式：气缸一般都采用压力油润滑。2）气缸冷却（1）目的：是为了改善气缸壁面的润滑条件和气阀的工作条件，消除活塞环的烧结现象，使气缸壁面温度均匀，减小气缸变形。（2）冷却方式：气缸一般采用风冷和水冷的两种措施来冷却。2.1.6.6 气缸的密封与连接
气缸与端盖、气缸与机身以及气缸与气阀之间都必须密封。一般采用软垫片、金属片或研磨等方法密封。（1）工作压力低于4.0MPa的气缸，通常采用软垫密封；（2）工作压力较高或密封周长较短的气缸，采用金属垫片密封；（3）高压或超高压下常用连接表面直接研磨的方法进行密封。2.1.7 可调余隙结构
可调余隙塞安装在天然气压缩机气缸外端，用于调节天然气压缩机的排气量和级间压力比。在余隙调节范围内，通过用扳手转动余隙塞的活塞杆增加或减少余隙容积。如图2.15所示，可调余隙塞由余隙缸、余隙活塞、活塞杆、杆套、密封装置、润滑装置和锁紧螺母等组成。密封装置由挡圈、垫环、密封圈及隔环组成，以防气体沿活塞杆泄漏。在杆套的法兰上部及螺纹处配备有润滑装置，用于润滑密封和活塞杆螺纹。此外，在杆套的法兰下部有一螺塞，用于排放余隙缸内残留的气体或液体。图2.15 可调余隙塞2.1.8 活塞组件
在天然气压缩机中，一般将活塞、活塞杆和活塞环称为活塞组件，它是天然气压缩机的重要部件之一。对于不同缸径的气缸，活塞和活塞杆的结构也可能不同。2.1.8.1 活塞
活塞（图2.16）与气缸构成了压缩容积，在气缸中做往复运动，起到压缩气体的作用。对活塞的基本要求是，活塞必须具有良好的密封性；具有足够的强度、刚度和表面硬度；质量要小并具有良好的制造工艺性等。1）活塞的基本结构形式
在天然气压缩机中，活塞的基本结构形式有筒形、盘形和级差式等。图2.16 活塞2）活塞材料
活塞材料可以是铸造铝合金、铸铁、铸钢，甚至非金属材料。2.1.8.2 活塞杆及与活塞的连接（1）活塞杆是用来连接活塞与十字头的，用来传递活塞力。（2）一般分为贯穿活塞杆与不贯穿活塞杆两种。（3）活塞杆与活塞的连接，通常采用圆柱凸肩连接和锥面连接两种。2.1.8.3 活塞环
活塞环是密封气缸镜面和活塞间缝隙的零件，另外，它还起到布油和导热的作用。对活塞环的基本要求是密封可靠和耐磨损。活塞环是易损件，应尽量选用标准件和通用件（图2.17）。图2.17 活塞环1）活塞环数
气体经过多道活塞环的阻塞和节流作用后，泄漏基本上被堵住，只有微量的泄漏。气体从高压侧的第一道环逐级漏到最后一道环时，每道环承受的压力差都不一样。（1）密封环的密封主要靠前三道，且第一道环承受的压力差最大；（2）三道环以后增加环数所起密封作用不大；（3）随着转速增加，第一道环承受的压差增加，其次各道依次降低。图2.18 活塞环切口形式2）活塞环的切口形式
活塞环的切口是为了获得弹力。如图2.18所示，活塞环的切口形式通常采用直口、45 °斜口和搭接三种。3）活塞环的技术要求（1）表面要求：抗熔着能力、耐磨性、硬度要求；（2）加工精度：外径按j7公差加工，高度按c8公差制造。
气缸水套要不时地打开检查，一旦发现任何沉积，要及时清除，而后用清水冲洗水套。若循环水脏了，污物会沉积在气缸水套和气缸盖水腔内，最终会阻碍循环冷却水的流动，降低冷却效果，引起活塞和气缸的损坏。2.1.9 压缩机气阀2.1.9.1 气阀结构
天然气压缩机气阀一般为网状阀，它由阀座、阀片、缓冲片（有的气阀无缓冲片）、导向块、阀片弹簧、缓冲片弹簧（若无缓冲片则无该件）及阀挡等组成，由一中心螺柱和自锁螺母连成一体，其结构如图2.19所示。气阀与气缸之间装有垫片，以防气体泄漏。2.1.9.2 气阀工作原理
气阀在压缩机的进排气通道上起单向阀的作用。进气阀在吸气冲程中打开，让气体进入气缸，而在压缩冲程中关闭，以防止气体倒流回进气通道。排气阀在压缩冲程中打开，被压缩的气体从气缸排出，而在吸气冲程关闭，防止排气道内的压缩气体返回气缸。气阀的任何泄漏，无论是进气阀还是排气阀，都会降低气缸的工作效率。图2.19 气阀结构
气阀靠两边的压差开启，阀片离开阀座贴到缓冲片上。缓冲片及其弹簧能缓冲高速运动的阀片对阀挡的撞击。缓冲片的升程约是阀片升程的1/3～1/2。阀片和缓冲片分别装有弹簧。相对于缓冲片，阀片的弹簧较小，因而气阀可迅速有效地打开。缓冲片及其弹簧的特性使气阀能迅速关闭，工作平稳，效率高，并能使压缩机延长工作时间。
当活塞接近止点时，气阀两边的压差减少，阀片在弹簧的作用下关闭。弹力及压差的共同作用使进气阀在压缩冲程中关闭，排气阀在吸气冲程中关闭。2.2 天然气压缩机冷却系统
冷却天然气压缩机气缸的方法取决于气缸的类型和使用条件。当选择特定的冷却方法时，应对天然气压缩机提出特定的要求。冷却气缸的方法有循环水冷却等。2.2.1 循环水冷却
在天然气压缩机工作过程中，必须用冷却水带走气缸内压缩和摩擦产生的热量，保证气缸得到有效的冷却，否则可能产生拉缸等严重的故障。同时还应保证使用的冷却水是清洁的软水，并具有足够的循环水量。
通常橇座式机组使用闭路冷却系统。该系统在其最高点（如空冷器顶面）装有一个补液罐，其作用是保持系统内的压力基本稳定。当系统内的水受热膨胀压力增高或由于水泄漏压力降低时，补液罐通过补偿可以自动调节其压力。在启动机组之前，要保证冷却水充满整个冷却系统，排尽系统内的空气（通过气缸盖顶部等的放气旋塞），保证气缸工作期间完全均匀的冷却。2.2.2 静态冷却
当使用这种方法冷却气缸时，在启动天然气压缩机之前，一定要使气缸水套充满冷却液。通过安装在气缸上的标准管道和膨胀罐，以保证冷却液的热力膨胀。2.2.3 热虹吸冷却
在气缸上使用一个特殊的热虹吸管冷却系统，它可以保证在气缸壁上没有冷凝出现。每一个气缸都被完全套上了带有散热片的管道通过冷却液体，通过热力虹吸作用循环，使热量分布均匀。
膨胀箱一般装有液位计，当气缸套充满冷却水时，卸去全部高点上的放空旋塞，排净空气，使膨胀箱达到低液位。由于温度的增加，膨胀将导致液位在箱内升高，所以在启动天然气压缩机之前，一定要使冷却液充满气缸水套。2.2.4 水冷却密封填料
对一些活塞杆的密封填料往往需要加冷却水，使用时须注意下面的要求：
使用的水必须是清洁的、经过过滤的、软化的和活性的水，以防密封填料的水道腐蚀和堵塞。
对每一个密封填料组件所需要的最小水供给量是8～16L/min。对一个具体的密封填料组件所需要的流量通常要针对用途决定，这是吸入压力的要求，推荐密封填料水套水的入口压力为240kPa。工作时才需要冷却，当机组不工作时必须停水。
在密封填料帽之间使用“O”形密封圈密封水道，该密封圈必须正确地安装和保养，以防泄漏。2.3 润滑系统
运动摩擦副表面的润滑不仅能减少摩擦阻力和零件磨损，而且还能带走高速摩擦所产生的热量。为了使天然气压缩机润滑系统能满足上述要求，正确的使用润滑油和遵守润滑系统的要求是很重要的。如果润滑不良或用不合适的润滑油，将缩短天然气压缩机使用寿命，降低其效率。故应了解并正确维护润滑系统，使用高质量的、物理及化学特性都合适的润滑油。
该润滑系统由主油泵、调压阀、安全阀、手动泵或电动泵、润滑油冷却器（以下简称油冷器）和润滑油过滤器（以下简称油滤器）等组成，如图2.18所示。图2.20 机体及传动部件的润滑系统PS—低油压安全保护装置；RV1—调压阀；RV2—安全阀
主油泵从油池吸入润滑油，再把润滑油泵入油冷器，冷却后的润滑油通过油滤器过滤后进入机体下部主油管。其后的润滑路线为：
机体下部主油管→主轴承座油道→主轴瓦及曲轴主轴颈→曲轴油道→连杆瓦及曲轴连杆轴颈→连杆油道→连杆小头衬套及十字头销→十字头销油孔→十字头两端衬套及十字头销→十字头油管→十字头上下瓦及十字头滑道。各部位摩擦副润滑后的润滑油均返回到机体油池。
该润滑系统还设置了手动泵。在天然气压缩机启动之前操纵手动泵，对系统进行预润滑，并在润滑系统内建立一个微小的油压。泵中有一个单向阀门，当主油泵运转时，防止润滑油反向流入手动泵。
可以采用电动预润滑油泵来取代手动泵。使用电动泵时，单向阀门必须位于电动泵至主油泵排放管之间的管线上。2.3.1 主油泵
主油泵的作用是在机组运转时将一定压力的润滑油送到运动副进行润滑。该泵可以由曲轴尾端直接驱动，也可以由电动机单独驱动。2.3.2 调压阀和安全阀
调压阀和安全阀装在主油泵壳体上，在天然气压缩机出厂前均已安装调节就绪。调压阀结构如图2.19所示，安全阀结构如图2.20所示。图2.21 调压阀
调压阀的作用是调节控制润滑系统压力。对于黏度不同的油需做局部调整，调整前要放油减压。
安全阀的作用是排泄冷油启动时主油泵出口管线的过大流量和过高压力，以保护润滑系统。2.3.3 预润滑油泵
手动泵或电动预润滑油泵用于预润滑轴承表面，并在启动前为润滑系统建立一个较低的油压。手动泵很少要求维修，如确实需要实施维修时，见本书第5章。图2.22 安全阀2.3.4 低油压报警保护
天然气压缩机润滑系统主油管设有一个电接点压力表。它不仅起指示压力作用，而且起到低油压保护的作用，当油压低于设定的最低油压时会报警或停车，该值通常在机组出厂前已设置好。
当天然气压缩机启动并带动主油泵运转时，需通过“锁紧”开关使这个报警装置不起作用。油压升至报警设定值以上时，自动解除“锁紧”，使报警装置恢复作用。
在启动天然气压缩机时，检查压力表，确保油压达到报警设定值以上时，低油压报警保护装置处于工作正常状态。否则，该装置不能对机体和传动部件润滑系统进行低压保护。2.3.5 油冷器
油冷器是一种管壳型热交换器，壳内走油，管子里走水。在正常情况下，机体油池的油温需保持在本书第4章给定的范围内。润滑油的温度通过调节油冷器的水流量来控制。如有必要，应对油冷器定期检查和清洗。2.3.6 呼吸器
呼吸器安装在机体上。呼吸器的作用是保持机体内腔与大气相通，防止机体内腔压力过高影响正常工作。为了防止灰尘及污物落入曲轴箱内，呼吸器内设有滤清装置。第3章天然气压缩机的安装
根据天然气压缩机结构不同，在使用现场存在安装与非安装两大类，汽车加气站用的天然气压缩机安装简单，不作介绍。此外，一般天然气压缩机有两种安装方式：一种是驱动机、压缩机及附属设备直接安装在适当的地基上，称之为组合式机组的安装；另一种是驱动机和天然气压缩机先由制造厂安装在一个刚性底座上，然后再将底座固定在地基上，称为橇座式机组的安装。正确的安装对设备的正常运转是非常重要的。本章主要讲述了地基设计、机组的安装与调整以及灌浆和管路等方面的内容。3.1 安装场地的选择
如果可能，安装天然气压缩机的土壤应始终保持干燥且足够坚硬。在选择天然气压缩机安装地点时，应注意以下几点：（1）应远离储存罐及明火。（2）尽量安装在通风处。（3）尽量减少管线长度。（4）给运输天然气压缩机的卡车留出足量的活动空间。（5）使天然气压缩机与工厂和住宅区保持足够的距离，以避免噪声及安全危害等问题。（6）避免天然气压缩机受强风或风沙。（7）尽可能选择高地点，以避免在雨天或雪融化时天然气压缩机被水淹。3.2 机房的建造
天然气压缩机往往需要全天候及野外作业，所以一般需要建设机房，再将天然气压缩机机组置于机房内，为了安装、操作与维护方便，避免操作者和压缩机及其配件受气候的影响，根据实际地点不同情况可建造全封闭或半封闭机房，并应注意以下几个问题：（1）机房应有足够大的空间。同时，为了便于维修时移动零件，可在机房内安装足够功率的架空天车，而且要保证天车能够移动到机组的任何一个位置。（2）良好的照明对正常操作和天然气压缩机保养是必不可少的。可选用采光较好的位置或在机房顶上装设防爆灯。（3）机房必须设置足够的通风设施，避免溢泄出来的可燃气体聚集在一起。3.3 地基设计
地基的好坏，直接影响机组的正常工作，所以要求地基由坚固和干燥的土壤组成，地基承载力应不小于0.2MPa，如果土壤不够坚固，一定要采取一些必要的措施，使之符合要求。在建设地基时，一定要认真地分析研究当地的土壤条件，并根据地基图进行施工。
机组不同，安装地点不同，地基设计也不同，这取决于土壤情况及气体不平衡力的大小，在某些情况下与气候还有关系。天然气压缩机制造商提供的地基图，一般提出了天然气压缩机对地基的要求，但可能不符合专门的地基设计要求和相关资料，地基的设计应请专业设计公司设计。
所有的往复式压缩机都存在不平衡力，要使往复式压缩机完全平衡是不现实的，也是不可能的。所以，地基必须足够坚固，同时必须能够吸收不平衡力，以减小振动。
为了确定土壤的特性，可在安装点挖几个测试坑。如果土壤潮湿或达不到要求的地基承载力，则必须进行土壤的钻孔和斜测试。
如果土壤达不到要求的地基承载力，如冲积土、软黏土或淤泥等，则必须扩大地基或在地基下安装一加强垫子以增加支撑效果。由于涉及到动力学和静力学负荷，往复运动的压缩机地基不同于建筑物或类似建筑的地基。土壤松软时，需打竖桩以提供垂直支撑，并夯实下层土壤。在某些情况下，需要打斜桩以吸收水平力。如果出现冰点温度，应使用抗寒管或建立在冰冻层以下。如有可能，应参考邻近类似土壤的安装，这有助于决定是否增加接触面积或桩。3.3.1 地基设计的一般原则
在设计地基时，地基的高度要尽可能的低。地基越高，振动的影响就越大，从而振动损坏的机会就越多。
当要求安装两台以上的机组时，应将压缩机的曲轴平行排列，各机组基础之间用一个加固层将所有基础连接起来。
安装机组时，要尽可能避免架空管线。架空管线不但会妨碍起重机的工作，同时也受振动的影响。3.3.2 地基的结构
对于一个组合式机组的安装，为保证地脚螺栓的准确位置，在地基灌注时，可做一个骨架式垫木作为地脚螺栓布置模型（图3.1）。模型上螺栓孔的位置与地基图上螺栓孔的位置保持一致，并在模型上标出表示气缸和曲轴中心线的记号线。
在基础浇灌前，先将地脚螺栓套上一根管子（这根管子主要用于在地基建成之后，地脚螺栓便于和机组上的螺孔调整位置，管子的具体尺寸根据不同的机组而确定），然后将管子与地脚螺栓之间用填塞物填满，防止灌浆时混凝土或其他异物落入管孔中，再将地脚螺栓穿过骨架式垫木模型上的孔，拧紧螺母。此时需注意，一定要留出地基图上所要求的灌浆位置和机组所需要的地脚螺栓伸出地基的高度。地脚螺栓和垫木须拧紧、调平，以后不得随意变动。图3.1 组合式机组安装的地基形式和螺栓布置模型
在最终检查所有地基螺栓的位置和伸出高度之后，将混凝土灌注到垫木的底部，使灌浆顶面保持粗糙，以确保与二次灌浆很好地结合。地基浇灌好之后，要用麻袋或草袋盖上，每天洒水两次，防止干得太快，3～4天再移去垫木。从浇灌地基到开动压缩机至少有21天的间隔时间（除非使用快干水泥）。如果遇上温度较低的天气，还应采取措施，防止混凝土冻结。
地基建成后，移去骨架式垫木，取出管子中的填塞物或其他异物，但管子要保留在地基里面。
图3.1表示的地基结构是一个典型的组合式机组的安装形式。当安装一个固定的底座时，地基的设计虽然不同，但地脚螺栓的位置布置是一致的。
天然气压缩机的地基需要用足够的钢筋加固。地基的微小断裂和没有加钢筋的一般混凝土地基都是危险的。由于受压缩机工作的影响，任何微小的裂纹会不断扩大。通常使用φ15～φ20mm的螺纹钢筋，在地基的垂直和水平方向每隔200～300mm放上钢筋连接起来，直到接近地基表面层。
压缩机地基混凝土的成分为：水泥、砂子、碎石，比例为：1∶2∶4。如果没有碎石可用金属渣代替。使用1份水泥、4份金属渣和2份砂子一起混合。
以上所列的比例份数是以重量比进行计算的。所使用的砂子、金属渣和碎石必须干净，不得有黏土或杂物等弱化基础的杂质。3.4 组合式机组的安装及调整
机组安装之前，应准备好合适的地基表面，对机体下需要灌浆的地基表面要特别关注。下面介绍了典型的组合式机组的安装及调整。（1）将天然气压缩机机体上的调整螺栓涂上黄油，在调整螺栓孔的位置下放置80mm×80mm×14mm的平钢板，钢板的位置不能延伸到压缩机底座外侧，如图3.2所示。图3.2 机体上调整螺栓的安装（2）将天然气压缩机机体放置到地脚螺栓之上，并与底座上的轴心线找正，同时调整地脚螺栓与孔之间的间隙。（3）按照某一具体压缩机组的图纸设计，通过机体上的调整螺栓调节压缩机的中心高度。（4）用不起毛的布擦净机体顶部表面和十字头导轨面的灰尘、油渍或其他异物，不得使用锉磨等工具清理机体顶部表面。（5）使用一个精密的水平仪，通过调整机体上的调整螺栓，在机体顶平面纵横两个方向找水平。纵向水平度应在机体纵向轴心线两
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