异丁烯压缩机及其管线的安全设计

1、 化工安全设计 课程设计设计题目异丁烯压缩机及其管线的安全设计学 院xxx专 业姓 名班 级指导教师指导教师评语及成绩：指导教师： 2011年 7 月 6 日异丁烯压缩机及其管线的安全设计摘要在石油、化工生产过程中大量使用输送的设备中，主要分为输送液体和输送气体的机械设备。输送液体的主要机械设备是泵类设备，输送气体的主要设备是压缩机。石油气和天然气的储运离不开管道、储罐以及压缩机。管道是输送工具，储罐是储存设备，而压缩机是连接管道和储罐的输送动力装置。本文通过查询异丁烯理化性质，根据已知参数确定异丁烯压缩机类型、压缩机的安全措施、压缩机管线的选材与布置，并进行整体安全设计。关键词：异丁烯 压缩

2、机 管线 安全设计目录第1章 压缩机的概况.11.1 压缩机的分类和特点.11.1.1 压缩机的分类.11.1.2 压缩机的组成.21.1.3 压缩机的特点.2第2章 异丁烯压缩机的选型.52.1 设计参数.52.2 异丁烯压缩机的设计选择要求.52.2.1 异丁烯对压缩机的要求.52.3 异丁烯压缩机的选择.5第3章 异丁烯压缩机的危险性分析.93.1 异丁烯压缩机的预先危险性分析（PHA）.93.2 异丁烯压缩机的故障类型及影响分析（FMEA）.93.2.1 压缩机脉动现象.93.2.2 压缩机的气柱共振现象.93.3 异丁烯压缩机及其管线和环境的作业危险性分析（LEC）.11第4章 异丁

3、烯压缩机的安全措施.134.1 异丁烯压缩机的安全措施.13第5章 异丁烯压缩机系统的安全运行.155.1 异丁烯压缩机系统的安全运行.155.2 异丁烯压缩机电气系统的安全运行.155.2.1 异丁烯压缩机系统的防静电的安全对策措施.165.2.2 供配电.165.2.3 电气设备.175.2.4 电气防火防爆.17第6章 异丁烯压缩机管线的安全设计.196.1 异丁烯的理化性质及管道设计参数.196.2 管道及其附件的选材.196.2.1 选材的要求说明.196.2.2 管道的选材.206.2.3 适用范围.216.2.4 支架的选材.246.2.5 零配件的选材.256.2.6 法兰的垫

4、片.256.2.7 法兰.266.2.8 孔板流量计.266.2.9 波士顿压力表.286.2.10 双温度计.296.3 管道排布的危险性分析.296.3.1 异丁烯管道的预先危险性分析（PHA）.296.3.2 异丁烯管道的故障类型及影响分析（FMEA）.306.4 管道排布的安全措施.336.4.1 管道.336.4.2 阀门.346.4.3 管道支架.35第7章 异丁烯压缩机及管线的安全运行图说明.37参考文献.38总结.39南京工业大学本科生课程设计（论文）第1章 压缩机的概况压缩机是一种与现代工业和生活密切相关的通用机械设备，尤其是在矿山、冶金、机械、食品、制药、石油、化工等的各个

5、领域都发挥重要作用。在石油、化工生产过程中大量使用输送的设备中，主要分为输送液体和输送气体的机械设备。输送液体的主要机械设备是泵类设备，输送气体的主要设备是压缩机。石油气和天然气的储运离不开管道、储罐以及压缩机。管道是输送工具，储罐是储存设备，而压缩机是连接管道和储罐的输送动力装置。这是石油、化工等领域生产过程本身特点决定的。在石油、化工生产中，许多的原料、半成品和成品，均以气态状态存在，工艺过程中需要某种机械设备给予一定的外加能量，使其从一处送到另一处，或从低压变为高压。压缩机就是一种从动的流体机械，用来增加气体的能量、克服流动阻力，达到沿管路输送气体和增加气体压力的目的。1.1 压缩机的分

6、类和特点1.1.1 压缩机的分类压缩机种类很多，按工作原理可以分为3大类：容积型、动力（速度）型、热力型压缩机。(1)容积型压缩机在压缩机中，压力的提高是依靠活塞在气缸内作往复运动，并将气体的体积压缩，最终实现气体输送的气体输送设备（机器）称为容积型压缩机。容积型压缩机按结构形式的不同分类主要有两种类型：往复式压缩机；回旋式（旋转式）压缩机。往复式压缩机包括活塞式压缩机、隔膜式压缩机。回旋式（旋转式）压缩机包括单螺杆式压缩机、双螺杆式压缩机、罗茨式压缩机、液环式压缩机（液体活塞）、滑片式压缩机、涡旋式压缩机等(2)动力型（速度型或透平型）压缩机动力型压缩机是靠高速旋转叶轮的作用，提高气体的压力

7、和速度，随后在固定元件中，使一部分速度能进一步转化为气体的压力能的一种气体输送设备。动力型压缩机主要有4种类型：离心式压缩机、轴流式压缩机、混流式压缩机、旋涡式压缩机。(3)热力型压缩机热力型压缩机是利用高速气体或蒸气的喷射并携带着向内流动的气体，然后在热力型压缩机的扩压器中，把混合物的速度能转化为气体的压力能的一种气体输送设备。热力型压缩机主要有一种类型：喷射型压缩机，也可以称为喷射器或喷射泵。其组成可以分为三个部分。1.1.2 压缩机的组成基本部分：包括机身、中体、曲轴、连杆、十字头组成，其作用是传递动力。连接基础和气缸部分。气缸部分：包括气缸、气阀、活塞、填料以及安置在气缸上的排气量调节

8、装置等部分，其作用是形成压缩容积和组织气体泄漏。辅助部分：包括冷凝器、缓冲器、液体分离器、滤清器、安全阀、油泵、注油器及各种管路系统，这些部件是保证压缩机正常运转。1.1.3 压缩机的特点(1)容积型压缩机特点容积式压缩机，其气体压力的提高是由于压缩机中气体的容积被缩小，和气体彼此接近和单位体积内气体的密度增加的结果。此类压缩机，以往复式压缩机中的活塞式压缩机为典型代表。旋转式（回旋式）压缩机中以螺杆式压缩机为典型代表。往复式压缩机特点往复活塞式压缩机作为重要的能量转换机器是石油、天然气、化工、矿山及其他工业部门中必不可少的关键设备。往复式压缩机结构与往复泵类似，是依靠活塞在气缸内做往复运动来

9、吸入和压缩气缸内的气体。往复活塞式压缩机与其他类型压缩机相比，具有以下特点：a.适应压力范围广 排气压力波动时排气量比较稳定，因此可工作在低压、中压、高压到超高压范围内。b.热效率较高 由于工作原理的不同，活塞式压缩机比离心式压缩机效率高、单位耗电量少。c.适应性强 即排气范围较广，且不受压力高低的影响，能适应较广阔的压力范围。此外，气体的密度对压缩机性能的影响不如速度型那么显著，所以同一规格的压缩机，其用于压缩不同介质时较易改造。d.对制造压缩机的金属材料要求不苛刻 多用普通钢铁材料，加工较容易，造价低廉。e.活塞式压缩机技术较成熟，装置系统较简单，生产使用上积累了大量经验。f.气体的重度和

10、特性对压缩机的工作性能影响不大，同一台压缩机可以用于不同气体。g.驱动机比较简单，大都采用电动机，一般不调速，可维修性强。但是，这种压缩机也有其缺点：a.转速不高，机器尺寸和质量较大，需要较大的空间和基础。b.排气不连续，造成气流脉动，严重时往往因气流脉动共振，造成机件等的损坏。c.运作时有较大的振动。d.结构复杂，易损件多，维修工作量较大。e.大型工厂采用多台压缩机组时，操作人员多或工作强度较大。旋转式（回旋式）螺杆压缩机特点旋转式（回旋式）压缩机是依靠容积做回转运动变化来实现气体吸入和排出，而容积的变化又是借压缩机的一个或几个转子在气缸里作回转运动来完成的。此类压缩机以螺杆式压缩机为典型代

11、表。旋转式压缩机是借设置在密闭室内的特殊旋转体来压缩气体的容积式压缩机。螺杆式压缩机是在两个高速回转，并按一定传动比，相互啮合的凹、凸螺旋形转子的螺旋槽中压送气体的；它是一种大容量压缩机。螺杆式压缩机具有强制输气的特点，其排气量几乎不受排气压力的影响，不同与动力型压缩机，其压缩比与转速、气体密度无关系。螺杆式压缩机在宽广的工况范围内，仍能保持较高的效率，没有动力型压缩机在小排气量时出现喘振现象。螺杆式压缩机运转可靠，使用寿命长，易于实现远距离控制；此外，由于没有往复运动零部件，不存在不平衡惯性力，所以螺杆式压缩机基础小，可实现无基础运转或在室外移动施工中使用。螺杆式压缩机的缺点如下：a.螺杆式

12、压缩机在运作过程中会产生很强的噪声。b.加工精度要求较高，必须在专用设备上加工。c.由于螺杆式压缩机是依靠间隙密封气体，以及转子刚度等方面的限制，螺杆式压缩机只适用于中、低压范围。d.流量调节困难。(2)动力型压缩机特点动力型压缩机，它利用高速旋转的工作轮将其机械能传递给气体，从而是气体的压力得以提高。此类压缩机以离心式压缩机为典型代表，此外，还要轴流式压缩机等。动力型离心式压缩机特点离心式压缩机是依靠机壳内的叶轮旋转所产生的离心力作用给气体以压力和速度。此种压缩机的机壳内设有的环形通道和导向叶片构成的扩压器，用以降低叶轮出口气体的速度、提高气体的压力，但此时气体需冷却。离心式压缩机的特点：a

13、.压力和气量介于往复式压缩机和轴流式压缩机之间。b.因压缩气体无脉动，不需设储气罐c.可以通过改变气体通道阻力的方式很容易地控制气量。d.效率较高，仅次于轴流式压缩机。动力型轴流式压缩机特点轴流式压缩机由旋转叶片和固定在机壳内的导向叶片所组成，气体在叶片上的流动如同螺旋桨上的气流一样为轴流。轴流式压缩机的特点：a.适用于大流量的场合。b.压力变化时，流量变化较小。c.转速低，适用于一般汽轮机、燃气轮机直接驱动。d.结构简单，运行维修方便。39e.工艺要求高，叶片形式复杂。第2章 异丁烯压缩机的选型2.1 设计参数操作温度25；流量（进口气量）200m3/h；操作压力5.065×105

14、 Pa；压缩（输送）介质为异丁烯。 2.2 异丁烯压缩机的设计选择要求2.2.1 异丁烯对压缩机的要求由于异丁烯本身易燃易爆、有低毒等特性，决定其：(1)压缩机要求不能发生泄漏，严格控制和防止压缩气体漏出机外或机外空气进入气缸内。(2)压缩机应有防止产生或消除静电的措施。(3)压缩机的驱动机及有关电器，应根据异丁烯的燃烧爆炸危险程度和环境要求，选用相应等级的防爆或隔爆措施等。2.2.2 异丁烯对压缩机的选择应满足设计参数的要求。即异丁烯对压缩机的进气量、进、排气压力和温度应在设计范围内，异丁烯对压缩机的适用性和可靠性，异丁烯对压缩机的安全、自锁性能，以及异丁烯压缩机的效率、设计成本、运行成本等

15、。2.3 异丁烯压缩机的选择(1)根据进口流量200m3/h换算为3.33m3/min、进口压力（操作压力）为5.065×105 Pa可以确定选用往复式中的小型活塞式压缩机。其适用于小流量、高压力的场合。活塞式压缩机由于转速低，宜采用电动机驱动，驱动机的转速应与压缩机的转速相匹配，这样可减少机械损失，并使结构简化。活塞式压缩机的工作过程：活塞在气缸内做往复式运动，引起工作室容积的扩大和缩小，当容积扩大时气缸内压强降低，进口管气体即进入气缸，当工作室容积扩大至最大时即到达终点，吸气完成；活塞返回时容积缩小，气缸内压强上升，至气体压缩达到出口压力并能克服弹簧的阻力后完成了压缩过程；气缸内

16、压力稍高于出口压力时，出口阀门打开开始排气过程，直到活塞行至终点即完成了一个循环。(2)根据压缩机设计手册和设计标准查询，对于小型压缩机一般选择立式或角度式。V型结构是相邻两列的气缸中心线夹角可以做成90°、75°、60°等，其惯性力平衡较好，V型结构能充分利用空间，气缸彼此错开一定的角度，有利于气阀的安装与布置，结构紧凑、散热好且工作平稳。综合考虑选择角度式V型。通过查常用气体的主要物理性质表可得，异丁烯是对压缩终了温度有限制的气体，查得异丁烯的温度限制范围是<120，根据此温度查所限温度与级数图可得，选择单级压缩机其效率较高，可靠性高。(3)根据异丁烯易

17、燃易爆、有低毒等特性，由压缩机设计手册查得，必须选用有十字头的运动结构，而在此结构下，压缩机大多数都是使用水冷。(4)压缩机的驱动包括驱动机和传动装置，根据异丁烯压缩机的使用拟采用电动机驱动，这是综合考虑各部分使用的动力装置，压缩机的功率和转速、工作条件来选定的形式。异丁烯压缩机的驱动机选择应满足压缩机本身转速的要求，即压缩机与驱动机要有相同或相近的转速，以减少机械损坏。(5)由于异丁烯易燃易爆、有低毒等特性，根据石油化工企业设计防火规范要求，异丁烯压缩机的驱动机不得使用皮带传动，并具有相应的安全防爆或防火等级，有相应的防护类型。异丁烯在空气中的爆炸下限为1.8%(<10%)，因此判断异

18、丁烯的可燃气体火灾危险性为甲类，异丁烯是具有易燃易爆特性的危险气体，在异丁烯压缩机运行过程中内部充满了异丁烯气体，所以为防止火花、电弧和危险温度点燃爆炸性混合物，设备的防爆类型为隔爆型（标志d）。异丁烯压缩机的驱动机选择隔爆型使其具有隔爆外壳，隔爆型是根据最大不传爆间隙设计的。这样即使内部有爆炸危险性混合物进入并引起爆炸，也不致引起外部爆炸性混合物的爆炸。根据异丁烯的MESC（最大实验安全间隙）在0.91.14之间，确定为第类，A级。根据异丁烯的引燃温度465450属于T1。综上所述：异丁烯压缩机防爆类型为dAT1。在异丁烯压缩机运行过程中要尽可能防止小的固体和灰尘进入压缩机，所以在第一种防护

19、中采用第5级防护等级，由于异丁烯压缩机站宜采取露天或敞开式布置，所以在第二种防护中采用第4级防护等级，以防止下雨天的雨水溅到压缩机里，以此来确保压缩机的正常运行。综上所述：异丁烯压缩机防护类型为IP54，即能防止灰尘进入达到影响正常运行的程度，能完全防止触及壳内带电或运动部分，并且任何方向的溅水对压缩机无有害影响。(6)为确保生产正常进行，便于维修和更换，异丁烯压缩机应采用一开一备机组。压缩机组可在某一台压缩机故障检修时切换启动备机，而不至于严重影响装置的生产。根据石油化工企业设计防火规范查得，两台压缩机之间的防火间距不应小于9m，并安放在压缩机站厂房内。综合以上条件和选择，根据容积式压缩机型

20、号编制方法 JB/T 25891999和压缩机型号产品目录，选择了如下的异丁烯压缩机型号VW4/(0.62.4)，即V型无润滑，流量为4m3/min，进气口压力为0.6MPa，出气口压力为2.4MPa的单级双缸异丁烯压缩机。并采用一开一备2台异丁烯压缩机构成机组，防止因压缩机组停运而导致事故。(7)压缩比及出口温度的计算压缩比： (2-1)出口温度：(2-2)上式中：T-出口处温度Ts-入口处温度-压缩比K-绝热指数 通过查常用气体的主要物理性质表可得，异丁烯绝热指数为1.106，带入公式(2-2)计算得到出口处的温度为67。由于异丁烯是对压缩终了温度有限制的气体，查的异丁烯的温度限制范围是&

21、lt;120，其目的为防止发生爆炸。比较可得，出口处的温度在温度限制范围内，是安全的。此外，出口处温度低于活塞式压缩机的通常限制温度176，因此，此种异丁烯压缩机符合安全要求。第3章 异丁烯压缩机的危险性分析3.1 异丁烯压缩机的预先危险性分析（PHA）(1)异丁烯易燃易爆有低毒性，由于压缩机发生泄漏、操作失误、防护不当，易造成爆炸危险和造成人体中毒。(2)输送异丁烯的压缩机在运作或开停车的过程中极易发生爆炸事故。(3)异丁烯压缩机的驱动机周围环境可能产生电火花或出现液体进入压缩机，造成驱动机停运，以至于整个压缩机和生产系统停运。(4)运行过程中异丁烯压缩机可能会产生高温高压，存在爆炸危险性。

22、(5)异丁烯压缩机在运转过程中会产生很强的噪声。异丁烯压缩机的工业噪声级常可达到92110dB，大大超过国家的噪声级标准（80dB），对操作者有较大伤害。通过对异丁烯压缩机进行预先危险性分析可知：异丁烯具有易燃易爆、有毒等特性，异丁烯压缩机中存在爆炸和着火、中毒窒息、触电、机械伤害、噪声、高温与中暑等危险、有害因素。主要的危险是爆炸和着火，其危险等级为级（破坏性的）；其次是中毒窒息、触电，其危险等级为级（危险的）；再次是噪声、机械伤害、高温与中暑、腐蚀等，其危险等级为级（临界的）。3.2 异丁烯压缩机的故障类型及影响分析（FMEA）3.2.1 压缩机脉动现象气流在管路中流动如没有压力和速度的波

23、动，则气流对管路只有静力作用而无动力作用，也就不会引起振动，由于活塞式压缩机，吸、排气过程是间歇性的，使气流的压力和速度呈周期性的变化，导致管内气体呈脉动状态，致使管内气体参数不仅随位置变化，而且随时间作周期性变化，如压力、速度、密度等，这就产生气流脉动。3.2.2 压缩机的气柱共振现象管路系统内所容纳的气体称为气柱。气体向任何振动物体一样，它具有一定的质量，可以压缩、膨胀，具有一定弹性，所以气柱本身就像一个弹簧那样，在一定激发力作用下会发生振动。压缩机装在管路的始端，活塞运动时周期性的向管路吸气排气，对管路中的气柱产生激发力，引起气柱振动。当往复压缩机的激发频率与某阶段的气柱固有频率相重合时

24、，则气柱系统将呈现出最大的振动响应，形成强烈的气流压力脉动，这种现象称为气柱共振。表3-1 故障类型分析表组成元素故障类型故障原因故障影响校正措施气缸过热冷却水供给不足；吸入温度过高；排气阀内气体泄漏；运动机构中的活塞杆弯曲，使活塞在气缸中不垂直度超过规定而引起活塞与气缸贴面倾斜，摩擦加剧产生高温。使相关部件发生故障；长时间过热会降低电机绝缘性能和可靠性，缩短电机寿命；严重损坏缸体和活塞；产生很大的噪声足量供给冷却水；检查吸、排气阀故障安装和检修时气缸余隙容积过小；气缸盖与活塞的前后死点间隙过小，产生直接碰撞；安装时由于曲轴与气缸轴线不垂直，连杆、十字头、活塞与气缸中心线不重合，误差超过允许值

25、；气缸中掉入金属碎片和其他杂质，将在气缸内产生异常响声；由于压缩机长期运行，气缸和活塞、活塞环磨损严重，因而相对间隙增大，气缸和活塞环之间产生松动和响声。调整好气缸余隙容积；调整活塞行程，增加活塞与死点间隙；安装时注意曲轴与气缸轴线垂直，连杆、十字头、活塞与气缸中心线的误差在允许范围内；定期清理气缸内的杂质；定期更换活塞环。振动气缸与底座调整不良，连接螺栓松动；气缸与活塞环磨损或间隙过大；气缸余隙太小活塞在往复运动中碰撞阀座，发出沉闷的金属撞击声和振动；活塞和阀座上的螺栓和螺母因松动落入气缸，发生敲击振动；压缩机在运行中曾中断供水，阀门、缸壁、活塞温度迅速上升，在高温下突然通入冷却水冷却气缸，

26、使缸壁骤然冷却而抱住活塞，产生很大振动，甚至严重损坏缸体和活塞。调整好气缸与底座；更换活塞环或调整气缸与活塞环之间的间隙；调整气缸余隙，使之不致过小；定期检查活塞和阀座上的螺栓和螺母是否松动并及时拧紧；维持稳定的供水，即使中断供水，也要等气缸冷却后再通入冷却水。冷却器效率低冷却水进水温度高；冷却器传热效果差；冷却器中间隔板破裂；冷却水量减小。冷却效果不好降低冷却水进水温度；清理传热表面的水垢，增大传热面积；更换冷却器中间隔板；维持稳定的冷却水量。轴承过热轴颈与轴瓦接触不良；轴承径向、轴向间隙过小；曲轴发生弯曲或扭曲；主轴与电动机轴之间联轴器不对中量太大发动机无法正常工作调整轴颈与轴瓦之间的接触

27、；调整轴承径向、轴向间隙；调整主轴与电动机轴之间联轴器。活塞环故障 活塞环材料缺陷；长期在高温下工作。活塞环断裂；活塞环胀死，失去弹性，不能自由膨胀；活塞环过度磨损，间隙增大。使用耐高温材料；定期更换活塞环。吸气阀泄漏 弹簧力过小；弹簧端面与轴线不垂直；阀座、阀片严重磨损。吸气阀温度升高，阀盖发热；对应排气阀温度升高；压缩机排气量下降；进气温度升高。更换弹簧力大的弹簧；使弹簧端面与轴线垂直；更换阀座、阀片。排气阀泄漏阀座密封面不平，表面粗糙度达不到要求；密封面被碰伤；阀片变形破裂；间隙通道有异物卡住。排气阀温度升高，阀片发热；排气压力下降；压缩机排气量下降。使表面粗糙度达到规定要求，阀座密封面

28、要平；保护好密封面不要被碰伤；更换阀片；间隙通道保证通畅，不要被异物卡住。3.3 异丁烯压缩机及其管线和环境的作业危险性分析（LEC）根据格雷厄姆金尼法采用的评价程序和原则，异丁烯压缩机的特点，按照作业条件危险性评价方法、步骤进行取值，计算并评定危险等级 。危险性 = L E C式中 L -事故或危险事件发生的可能性分数值； E -暴露于危险环境中的时间长短的分数值； C -事故或危险事件后果的分数值。表3-2 作业条件危险性分析序号作业名称LECD=L×E×C危险等级1异丁烯输送管线巡检作业1339稍有危险2异丁烯输送管线安装、维修作业31721比较危险3异丁烯储罐、压缩

29、机站及输送管线异常情况处理作业311545比较危险4电工作业131545比较危险5异丁烯卸料作业13721比较危险第4章 异丁烯压缩机的安全措施4.1 异丁烯压缩机的安全措施4.1.1 由于异丁烯易燃易爆、有低毒性，必须保证不能发生泄漏，要求异丁烯压缩机采取相应措施：(1)异丁烯压缩机采用碳钢制造，主轴采用35CrMo钢锻造；(2)在压缩机内部采用迷宫型密封，在压缩机出入口出加装机械密封装置，如加装机械密封的O型圈；(3)由于异丁烯气体不允许与空气混合，因此在系统正常运行后先用氮气置换空气，要求压缩机系统内的气体含氧量小于规定值；(4)异丁烯压缩机气缸进出口都要求设有缓冲罐，位置都紧靠气缸进出

30、口。可以有效减少异丁烯压缩机压缩气体的脉冲，减少机组的振动与阻力损失。4.1.2 机组运行中，尽量避免带负荷紧急停机，只有发生运行规程规定的情况才能紧急停机，采用一开一备压缩机机组可以有效避免这类情况的发生。4.1.3 气体在压缩过程中产生的热量靠冷却器和气缸夹中的冷却水带走。必须保证冷却器和水夹套的水畅通不得有堵塞现象。冷却器和水夹套必须定期清洗，冷却水温度不应超过40。如果压缩机运转时，冷却水突然中断，应立即关闭冷却水入口阀，而后停机令其自然冷却。4.1.4 防噪音 当实际运行中出现噪声危害时，应采取隔离噪声源、设置消声器、减振、设备设置隔声罩等措施减轻噪声危害，噪声源高于85dB(A)时

31、，应使用耳塞或耳罩，安排适当工间休息；并对于长期在各类压缩机等设备周围工作的人员应定期进行听力检查；长期接触有毒有害物质的作业人员必须进行就业前的体检和定期的健康检查，开展安全员“健康监护”。4.1.5 防止异丁烯压缩机发生振动的措施(1)防止产生气柱共振对一台异丁烯活塞式压缩机来说，激发频率是一定的。因此防止管道气柱共振，就只能调节气柱固有频率，使之避开激发频率，以免产生气柱共振。具体的就是：在设计阶段合理选择管长；在实施阶段合理布置管道排布。(2)防止产生激振力应采取措施，降低压力不均匀度；设缓冲器，缓冲器是一种稳定流体压力或流量用的小容器，它起到平稳压力或流量的作用，使压力不均匀度减少、

32、流量平稳，从而达到减振目的。(3)防止进气压力低、进气温度高和气体分子量减小等；(4)防止管网堵塞使管网特性改变；(5)要坚持在开、停车过程中，升、降速度不可太快，并且先升速后升压和先降压后降速；(6)在进口处加装过滤器，去除其中杂质，并定期清理；第5章 异丁烯压缩机系统的安全运行5.1 异丁烯压缩机系统的安全运行(1)异丁烯压缩机为机械运行装置，通常要有备用。一般为一开一备，并安装在压缩机机房内，压缩机机房设计应符合相关规定。(2)往复式压缩机的间歇吸入和排出，会使气体产生压力脉动。因此，应在压缩机进口和出口处设置缓冲罐，且其位置越接近压缩机的管口越好。(3)为防止凝液进入异丁烯压缩机气缸，

33、必须在各段吸入口前段设置吸入罐或凝液分离罐，以除去凝液。当凝液为易燃或有害物质时，应把凝液排往闭式系统集中处理。压缩机的凝液分离罐应尽量靠近压缩机吸入口布置。管道应坡向分离罐，以免凝液进入压缩机气缸。(4)异丁烯压缩机停车时不允许有凝液回流。当异丁烯压缩机出口管内的气体接近饱和状态时，出口管道上要设置凝液分离罐，同时安装一个止逆阀。(5)异丁烯压缩机的管线应进行防静电保护。(6)异丁烯压缩机入口和出口管道上的切断阀之间应设过滤器，防止有杂质进入异丁烯压缩机。(7)异丁烯压缩机有大量的辅助管道，如冷却水、气体平衡和放空管道等，冷却水管线应先接往后冷器。(8)异丁烯压缩机要设置联锁停车系统，一旦发

34、生故障，保证进口阀打开、出口阀关闭，保证最小流量管道全开，淬冷管道全关，以确保机组的安全。(9)异丁烯压缩机的出口都应设置安全阀。安全阀的排放量一般应为机组的最大设计排量。安全阀均设计在出口切断阀的管道上。(10)应设置异丁烯压缩机的开车管道，同时还应设置压缩机的停车排空和排放系统。(11)异丁烯压缩机设置自控方案即在出口流量控制器操纵两个控制阀，吸入阀只能关至一定开度，若更需小流量，则打开旁路调节阀，这样可以避免直接调节进口流量而导致入口端负压严重的缺陷。5.2 异丁烯压缩机电气系统的安全运行5.2.1 异丁烯压缩机系统的防静电的安全对策措施(1)异丁烯的所有管道设备等金属设施，均应设有可靠

35、的接地，法兰间加跨接，其接地电阻不应大于l0。如果已具有防雷接地措施的，可不必另作静电接地连接。但对设备其金属体应与静电接地干线相连接。(2)压缩机站厂房内的管道，应通过异丁烯压缩机金属外壳的连接进行静电接地，要尽量减少管道的弯曲和变形。管网在进出不同爆炸危险场所的边界，管道分岔口处，应进行接地，长距离无分支管道，应每隔80100接地一次。异丁烯压缩机在运行过程中要确保其不带电，在带电情况下工作会出现危险，运输异丁烯的管道每隔一段距离就要静电接地，所以应该用类设备，设备的防触电保护不仅依靠基本绝缘，还包括一种附加的安全措施，即将能触及的可导电部分与设施固定布线中的保护接地线相连接。用作静电接地

36、的材料或零件，安装前不得涂漆。导电接触面必须除锈并紧密连接。有防爆要求的操作场所的地面，要采用不发生火花的防爆地面铺设，地面上不应铺橡胶板。使其既能不产生碰撞火花，又能将人体上的静电荷导入地下。要控制危险物料的流速，以减少静电荷的产生量。进入工作场所的人员，应穿戴防静电安全鞋、防静电工作服和防静电手套。禁止穿戴化纤服装和带钉鞋。在装置入口处建议设置人体静电消除设施。5.2.2 供配电(1)异丁烯压缩机系统大部分用电负荷属于化工连续生产负荷，根据生产特点，其用电负荷为二级负荷。但对供电可靠性有特殊要求的重要设备，如：火灾报警系统、用电负荷等应属于一级负荷。(2)供电系统应简单可靠，同一电压供电系

37、统的变配电级数不宜多于两级。(3)为了降低冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变(不包括电动机启动时允许的电压下降)时，宜采取以下措施：采用专线供电；与其他负荷共用配电线路时，降低配电线路阻抗；较大功率的冲击性负荷或冲击性负荷群与电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。(4)供配电设计中应正确选择电动机、变压器的容量，降低线路感抗，以提高自然功率因数措施。采用电力电容器作为无功补偿装置时，宜就地平衡补偿。5.2.3 电气设备(1)异丁烯压缩机系统的电气设备，如有高压同步电动机应装设相应的电气保护装置，包括定子绕组相间短路、单相接地、过负荷、低电压保护。(2)380V低压电动机应装设过负

38、荷保护装置。15KW以上大功率电机应考虑采用延时降压启动保护装置。(3)对于异丁烯压缩机和其备用设备的驱动机，应装设低电压保护，保护装置应动作于跳闸，并应设置必要的电气联锁。(4)电气设备保护的二次回路应采取抗干扰措施以保证动作正确，可采取下列措施：在电缆敷设时，首先应充分利用自然屏蔽物的屏蔽作用；采用屏蔽电缆、屏蔽层宜在两端接地；强电和弱电回路不宜用同一根电缆；保护用电缆与电力电缆不应同层敷设；保护用电缆敷设路径，宜避开高压母线及高频暂态电流的入地点。(5)高低压电缆、控制电缆等在敷设中应尽量避免易燃易爆危险区。5.2.4 电气防火防爆(1)为防止爆炸性气体混合物形成或缩短爆炸性气体混合物的

39、滞留时间应采取：异丁烯压缩机站宜采取露天或敞开式布置；在爆炸危险环境内设置正压室；对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体或蒸汽浓度接近爆炸下限值的25时，应能可靠地发出信号或切断电源。(2)在危险区域内应采取消除或控制电气设备线路产生火花、电弧或高温的措施。(3)在异丁烯压缩机系统加装信号报警装置、DCS控制装置等设备的防爆结构的选型也应符合国家标准规定。(4)异丁烯属于爆炸性气体，密度比空气重，其电气线路设计应在较高处敷设或直接埋地；架空敷设宜用电缆桥架，电缆沟敷设时沟内应充砂，并设排水措施。(5)异丁烯压缩机的电气设备的外露可导电部分应可靠接地。其接地装置与

40、防止直接雷击的独立避雷针的接地装置应分开设置，与装设在建筑物上防止直接雷击的避雷针的接地装置可以合并设置；与防雷电感应的接地装置也可合并设置，接地电阻值应取其中最低值。(6)电气安全管理在异丁烯压缩机维护检查时，严禁解除保护、联锁和信号装置；故障停电后未查清原因前禁止强行送电；严禁带电对接电线(明火对接)和使用能产生冲击火花的工具、器具。在清理异丁烯压缩机后，必须检测内部及环境的爆炸性混合物的浓度，并在开机前要用氮气置换可燃性气体，确定安全后方可送电。第六章 异丁烯压缩机管线的安全设计6.1 异丁烯的理化性质及管道设计参数(1)异丁烯的理化性质表6-1 异丁烯主要物理、化学性质项目内容外观无色

41、气体分子式C4H8分子量56.11熔点-140.3沸点-6.9密度相对密度(水=1)0.67(-49)；相对密度(空气=1)2.0闪点-77引燃温度465临界温度144.8燃烧热2705.3kJ/mol蒸汽压131.52kPa/0溶解性不溶于水，易溶于多数有机溶剂稳定性稳定危险标记4(易燃液体)主要用途用于制合成橡胶和有机化学品健康危害主要作用是窒息、弱麻醉和强刺激。毒性属低毒类、LC50620000mg/m3，4小时(大鼠吸入)腐蚀性无腐蚀性(2)管道的设计参数操作温度25；流量200m3/h；操作压力5.065×105 Pa；压缩（输送）介质为异丁烯。 6.2 管道及其附件的选材

42、6.2.1 选材的要求说明化工用钢主要是铸铁、碳素钢、低温钢和不锈钢（包括马氏体不锈钢、炭素体不锈钢和奥氏体不锈钢）。选择管子材质时，材料必须满足以下要求：耐化学介质的腐蚀能力；具有一定的机械强度，在相应的工作温度和应力下能防止变形、脆裂和泄漏；具有所需的良好的冷热加工、成形、焊接、热处理等工艺性能；市场供应方便、价格合理；储存、制造和使用过程中不会造成环境污染和人体健康危害。材料的选用顺序：碳素钢低合金钢耐热抗氧钢低温钢奥氏体不锈钢一双相不锈钢铝和铝合金铁素体不锈钢马氏体不锈钢钛和钛合钢镍合金铜和铜合钢。影响选材的主要因素有以下方面：1、介质，包括介质性能、硫化物应力腐蚀裂纹（SSC）、临氢

43、使用、应力腐蚀裂纹（SCC）；2、温度；3、流体流速； 4、材料的相容性；5、制造加工的工艺性；6、成本、规格品种配套和质量。6.2.2 管道的选材(1)管道的级别根据压力容器压力管道设计许可规则（TSG R1001-2008）将GC，GD类管道进行具体分析，GC1：输送GBZ230中毒性程度为极度危害的介质，高度危害气体介质和工作温度高于标准沸点的高度危害介质的管道。输送GB50160和GB50016中火灾危险性为甲，乙类可燃气体或甲类可燃气体（包括液化烃），且设计压力P大于4.0Mpa的管道。根据异丁烯的性质，可将异丁烯输送管道分为GC1级。(2)管道的材料确定。管径应根据流体的流量性质流

44、速及管道允许的压力损失等确定。异丁烯压缩机设计压力3Mpa，流速15m/s，体积流量200m3/h，公称压力为2Mpa。根据GB/T8163-1999 材料10、20、Q295、Q345适用于设计温度<350，设计压力10MPa的油品、油气和公用介质的输送。这里选用Q345。(3)钢管的焊接方式无缝钢管和焊接钢管的选择两种钢管的用途不同：无缝钢管：GB/T8162-1999（结构用无缝钢管）。主要用于一般结构和机械结构。焊接钢管：主要用于中低压的流体材料的输送，严禁用于结构件。材料不一样：无缝钢管是优质碳素钢一般是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、：5MnV等低合金结构

45、钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2等合结钢热轧或冷轧制成的。焊管是普通碳素钢是指用钢板卷成管，然后焊接成型。材质多为Q195、Q215、Q235的普通碳钢，市面上常见的焊管有两种，直缝焊管、螺旋焊管。(4)工艺不同无缝钢管一般是将熔融状态的钢水通过环形狭缝积压出来后再经拉伸等处理工艺成型，没有焊缝。承压能力大,力学性能好和物理性能高，所以经常被用于结构件，机械构件和高压流体输送设备上使用。焊管采用的坯料是钢板或带钢，通过将平板材经折弯后焊接起来的，可以在上面发现一条焊缝。因其焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊（电阻焊）管和自动电弧焊管。焊管主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一

46、般较低压力流体和其他用途管，不能用于结构件。(5)物理性能不同抗拉强度差别很大，无缝钢管抗拉强度是410Mpa，焊管是195-235Mpa。无缝钢管承压能力和力学性能较焊管区别很大。焊管的焊缝部位是其薄弱环节。焊丝和焊接母体是两种材料，焊缝质量也是影响其整体性能的主要因素。在北方生活过的人一般都有过自来水管或暖气管在冬天被冻爆，爆的地方一般都是焊缝处。由于异丁烯属于低碳分子油，并且符合焊接钢管的设计压力，所以选用焊接钢管.6.2.3 适用范围适用于实际压力p在以下工作范围的管道:压力管道：0MPap（表压）35MPa范围的管道。真空管道：p（表压）<0MPa的管道。适用于输送包括流态化固体在内的所有流体管道。(1)管道设计压力的确定原则管道设计压力不得低于最大工作压力。装有安全泄放装置的管道，其设计压力不得低于安全泄放装置的开启压力（或爆破压力）。所有与设备相连的管道，其设计压力应不小于所连接设备的设计压力。输送制冷剂、液化气类等低沸点介质的管道，按阀被关闭或介质不流动时的介质可能达到的最大饱和蒸汽压力作为设计压力。管道或管道组成件与超压泄放装置之间的通路可能被堵塞或者隔段时，设计压力按不低于可能产生的最大工作压力来确定。工程设计规定需要计算管壁厚度的管道，其“管壁厚度数据表”中所列的计算压力即为该管道