發(fā)表時(shí)間： 2025-08-15 14:44:27
作者： 石油化工設(shè)備維護(hù)與檢修網(wǎng)
瀏覽： 129
編 輯 | 化工活動(dòng)家
來 源 | 化工設(shè)備與管道雜志社
作 者 | 劉文利等
關(guān)鍵詞 | API 617
壓縮機(jī)API 617是全球石油化工軸流和離心壓縮機(jī)領(lǐng)域最重要、使用最廣泛的規(guī)范，之前常用版本為2014年出版的第8版，經(jīng)過近十年的應(yīng)用、反饋和改進(jìn)，美國(guó)石油協(xié)會(huì)（簡(jiǎn)稱API）于2022年4月發(fā)布了API 617《軸流、離心壓縮機(jī)及膨脹機(jī)-壓縮機(jī)》（以下簡(jiǎn)稱API 617）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的第9版，隨著對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解的加深，第9版標(biāo)準(zhǔn)逐漸進(jìn)入了大規(guī)模使用階段。表1列出了API 617第8版和第9版的簡(jiǎn)單對(duì)比。
API 617第9版提出了很多新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)要求，并對(duì)第8版進(jìn)了部分修改和補(bǔ)充。本文著重對(duì)比第9版和第8版的重要變化，并結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行分析解讀。
下述描述中如使用要求、規(guī)定兩個(gè)術(shù)語，則說明該條款在API 617中為強(qiáng)制性要求，而使用推薦、建議兩個(gè)術(shù)語，則說明該條款在API 617中為非強(qiáng)制性要求或需要買方額外規(guī)定。
（1）API 617第8版中的Scope（適用范圍）章節(jié)中明確要求，超過300℃的熱氣體膨脹機(jī)不屬于API 617的適用范圍，而第9版中刪除了300℃的限制，并在Scope章節(jié)中明確所有軸流膨脹機(jī)（如熱氣體膨脹機(jī)）均不屬于API 617的適用范圍。
（2）在術(shù)語與定義部分，API 617第9版新增了“可磨密封”術(shù)語解釋，所謂可磨密封是指迷宮密封的定子密封件是可磨損的，轉(zhuǎn)子密封片在旋轉(zhuǎn)時(shí)可能因?yàn)檗D(zhuǎn)子浮動(dòng)或跳動(dòng)，旋轉(zhuǎn)中心線發(fā)生了偏移，此時(shí)轉(zhuǎn)子密封片可能插入到定子密封件中，這樣密封片就不會(huì)發(fā)生磨損變短而導(dǎo)致密封間隙增加，從而保證了密封的可靠性。
如圖1所示，分別表示了傳統(tǒng)迷宮密封（也叫拉別令密封）和可磨密封的對(duì)比。從圖中可以看出，可磨密封可以保證密封間隙基本不變。
同時(shí)第9版在術(shù)語與定義部分，新增了“撬裝底板（baseplate skid）”、“緩沖氣體（buffer gas）”“流量極限（capacity limit）”和“隔離氣體（separation gas）”等名詞解釋，這些名詞解釋與我們工程中的現(xiàn)有的理解基本一致，不再贅述。
（3）API 617第9版的6.1節(jié)新增建議，如有要求供貨商所提供的設(shè)備應(yīng)該是經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)證明的（何為現(xiàn)場(chǎng)證明由買方定義），并由買方指定設(shè)備的API 691《基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備管理》的TRL（Technical readiness level技術(shù)成熟級(jí)別）級(jí)別。在API 691—2017版中，將設(shè)備按照驗(yàn)證程度分為了概念設(shè)備、概念驗(yàn)證設(shè)備、原形設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證設(shè)備四個(gè)大類7個(gè)小類。API 617第9版6.1.1.2條款規(guī)定供貨商應(yīng)提供相關(guān)文件，證明設(shè)備是可靠的且經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)證明的。
（4）API 617第9版6.2.3.5條款補(bǔ)充了PMI（positive material identification成分檢測(cè)）的相關(guān)要求：如果要求了對(duì)制造過程進(jìn)行PMI檢測(cè)，則構(gòu)成制造過程的部件，包括焊縫都應(yīng)該在制造完成后進(jìn)行PMI檢測(cè)，這種測(cè)試應(yīng)該在熱處理前完成檢測(cè)，對(duì)于葉輪或軸等部件，可以在制造后組裝前進(jìn)行PMI檢測(cè)。
一般情況下，PMI檢測(cè)一般是指原材料，如板材，棒材，鍛件等的檢測(cè)，而這條補(bǔ)充要求，明確制造過程也可以進(jìn)行PMI檢測(cè)，尤其是可以對(duì)焊縫進(jìn)行PMI檢測(cè)。
（5）API 617第9版6.2.5.5.3和6.2.6.2.3條款新增要求，對(duì)于鑄件或者鍛件的小缺陷采用焊接修復(fù)后，可通過局部熱處理代替整體熱處理。
（6）API 617第9版的6.6.1.4條款中修改第8版要求，將測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)部件的殘磁水平從第8版的5高斯，修改為第9版的±2高斯。
（7）API 617第9版6.7.1.2~4新增要求，應(yīng)對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行檢查，確保巴氏合金與基體之間的接觸面積比不小于99%，可以通過超聲方式進(jìn)行檢查。此條要求可以很好地控制軸承巴氏合金的附著質(zhì)量，從而保證軸承的制造和安裝質(zhì)量。
（8）API 617第9版6.7.3.4條款將原第8版放在第二、三、四部分關(guān)于推力軸承的要求統(tǒng)一描述在了第一部分。包括要求推力軸承載荷不應(yīng)超過軸承制造商要求的極限載荷的50%，并列舉出了在設(shè)計(jì)推力軸承時(shí)應(yīng)考慮的各種因素。
（9）API 617第9版6.7.4.1.3條款新增要求，軸承箱的設(shè)計(jì)應(yīng)不需要通過氣體吹掃和涂抹油脂的方式，就能達(dá)到防止異物進(jìn)入軸承箱的作用。同時(shí)6.7.4.8要求，為了防止軸承箱中積累的電位電壓，使用霍爾效應(yīng)探頭進(jìn)行磁性檢測(cè)時(shí)，軸承箱的殘余磁量不得高于±4高斯。
（10）API 617第8版4.8.3中建議，如果要求，或臨界轉(zhuǎn)速小于127%最大連續(xù)轉(zhuǎn)速的情況下，才需要進(jìn)行不平衡轉(zhuǎn)子響應(yīng)的驗(yàn)證試驗(yàn)。而API 617第9版6.8.3中，將此條修改為了強(qiáng)制條款，并要求所有轉(zhuǎn)子均需要進(jìn)行不平衡轉(zhuǎn)子響應(yīng)的驗(yàn)證試驗(yàn)。不平衡轉(zhuǎn)子響應(yīng)驗(yàn)證試驗(yàn)中，第8版中要求機(jī)器在最大連續(xù)轉(zhuǎn)速下15min后升至跳閘轉(zhuǎn)速，而第9版中修改為機(jī)器保持最大連續(xù)轉(zhuǎn)速直到軸承溫度和徑向振動(dòng)穩(wěn)定后，再將轉(zhuǎn)速升至跳閘轉(zhuǎn)速。在恒定的進(jìn)油條件下，壓縮機(jī)軸承測(cè)溫探頭在10min內(nèi)的變化小于1℃，軸承振動(dòng)的變化小于10%，兩個(gè)條件同時(shí)滿足就可以認(rèn)為軸承溫度和徑向振動(dòng)達(dá)到了穩(wěn)定。第8版中4.8.4要求，當(dāng)不平衡響應(yīng)驗(yàn)證試驗(yàn)中或不平衡響應(yīng)分析中存在振動(dòng)超過標(biāo)準(zhǔn)或振動(dòng)安全裕度不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行額外的測(cè)試，并給了額外測(cè)試的具體要求，而API 617第9版刪除了需要進(jìn)行額外測(cè)試的要求，也就是說，第9版要求所有轉(zhuǎn)子必須滿足振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)和振動(dòng)安全裕度的要求。
這幾條修改，提高了轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)驗(yàn)證試驗(yàn)的要求，同時(shí)細(xì)化了驗(yàn)證試驗(yàn)的細(xì)節(jié)，使其更有操作性。
（11）API 617第8版4.8.5和4.8.6中將穩(wěn)定性分析分為了I類和II類，II類穩(wěn)定性分析較I類穩(wěn)定性分析更為精確，當(dāng)I類穩(wěn)定性分析不滿足某些條件時(shí)，需要進(jìn)行II類穩(wěn)定性分析。而API 617第9版6.8.4節(jié)刪除了I類和II類的區(qū)分，統(tǒng)一要求機(jī)組需進(jìn)行穩(wěn)定性分析（驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與第8版中的II類標(biāo)準(zhǔn)一致）。
此條修改，相當(dāng)于提高了對(duì)機(jī)組穩(wěn)定性的要求，需要考慮所有影響機(jī)組穩(wěn)定性的因素，包括迷宮密封、阻尼密封、葉輪空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和內(nèi)部摩擦等。
（12）美國(guó)石油協(xié)會(huì)于2018年發(fā)布了API692—軸流、離心、螺桿壓縮機(jī)和膨脹機(jī)用干氣密封系統(tǒng)。API 617第9版已經(jīng)開始引用API692標(biāo)準(zhǔn)，并在6.1.9.6條款中要求如果使用干氣密封，則干氣密封及干氣密封系統(tǒng)應(yīng)符合API692標(biāo)準(zhǔn)的要求。
（13）API 617第9版7.2.1.2中部分修改了對(duì)設(shè)備安裝板加工精度的要求。第8版5.4.1.2要求，為了防止安裝不平整（soft foot）的現(xiàn)象出現(xiàn)，同一水平面上的所有安裝面高度差應(yīng)控制在25微米（0.001英寸）以內(nèi)，而第9版將此數(shù)值修改為125微米。第8版要求，每個(gè)安裝表面的加工平整度應(yīng)為每線性米40微米，而第9版中將此數(shù)值修改為75微米。第8版要求，高差不同但相互平行的安裝平面，其平行度差應(yīng)該50微米以內(nèi)，而第9版修改成了125微米。
從這幾條修改可以看出，第9版降低了對(duì)安裝板加工精度的要求。
（14）API 617第9版7.2.10中，將底座所有灌漿孔的凈面積從第8版5.4.2.8要求的最小100平方厘米修改為了最小125平方厘米。同時(shí)明確了，灌漿孔應(yīng)提供厚度最小為1.5mm的金屬蓋，防止雨水和雜物的進(jìn)入。
（15）API 617第9版7.3.2.3.3新增要求，防喘振閥應(yīng)設(shè)計(jì)成允許氣體全循環(huán)的形式。這條明確了防喘振閥的設(shè)計(jì)流量，以后防喘振閥選型時(shí)應(yīng)該按照允許氣體全循環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)。雖然全循環(huán)設(shè)計(jì)可以保證防喘振閥擁有較高的CV值，但是這對(duì)于操作點(diǎn)靠近防喘振控制線的工況，過大的CV值可能導(dǎo)致防喘振閥的頻繁啟停，降低了防喘振閥壽命，此時(shí)可以考慮并聯(lián)一個(gè)小防喘振閥的方案以解決防喘振閥頻繁開啟的問題。
（16）API 617第8版6.3.5.1要求，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)中使用到的振蕩解調(diào)器和相關(guān)的電纜可以使用合同產(chǎn)品或工廠品。但是第9版8.3.5.1中明確探頭、電纜、振蕩解調(diào)器應(yīng)全部使用合同產(chǎn)品。同時(shí)第9版8.3.5.10.3.1新增要求，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)過程中未濾波的軸向振動(dòng)峰峰值不得高于15μm，這是API 617首次提出軸向振動(dòng)的要求。
一般的工程設(shè)計(jì)中，還沒有監(jiān)測(cè)軸向振動(dòng)的先例，API 617第9版解釋此條新增要求是為了干氣密封的良好運(yùn)行，買賣雙方應(yīng)該探討這些要求的可行性和必要性。
（17）API 617第8版的附錄A—?dú)堄嗖黄胶饬康尿?yàn)證程序中，驗(yàn)證殘余不平衡量需要沿著圓周方向每隔60°分次放置試驗(yàn)砝碼，并分別記錄每個(gè)不同角度下振動(dòng)的幅值和相位，再根據(jù)公式進(jìn)行殘余不衡量的計(jì)算，從而與最大允許不平衡量進(jìn)行比較。而第9版附錄A簡(jiǎn)化了驗(yàn)證程序，只需要分2次間隔180度放置砝碼，再根據(jù)記錄的結(jié)果就可以計(jì)算出殘余不平衡量。此次修改減小了不平衡量驗(yàn)證測(cè)試的復(fù)雜程度。
（18）因?yàn)锳PI 617第9版引用了API692—軸流、離心、螺桿壓縮機(jī)和膨脹機(jī)用干氣密封系統(tǒng)，因此刪除了原來第8版的附錄F—在制造商車間進(jìn)行的干氣密封測(cè)試的章節(jié)。
（19）API 617第9版附錄E—防喘振系統(tǒng)指南中，對(duì)防喘振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了很多新的要求如下：
●控制系統(tǒng)供應(yīng)商應(yīng)該提供一個(gè)合適的控制算法，保證壓縮機(jī)在最惡劣工況也不會(huì)發(fā)生喘振。控制算法應(yīng)包括以下功能：
閉環(huán)控制和開環(huán)控制相結(jié)合。如果閉環(huán)控制無法避免運(yùn)行點(diǎn)沖過防喘振控制線，則應(yīng)啟動(dòng)開環(huán)控制打開防喘振閥，可以通過模擬輸出實(shí)現(xiàn)階躍實(shí)現(xiàn)，或者通過電磁閥實(shí)現(xiàn)。
控制系統(tǒng)應(yīng)該能檢測(cè)快速的瞬時(shí)喘振，在開環(huán)或閉環(huán)控制中，防喘振閥應(yīng)在運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)防喘振控制線前打開。
防喘振閥應(yīng)該可以被手動(dòng)打開。
以上的要求明確了防喘振系統(tǒng)應(yīng)該及時(shí)快速響應(yīng)，在正常操作時(shí)采用閉環(huán)控制，而在遇到特殊情況（如緊急停車時(shí)），應(yīng)采用開環(huán)控制，立即通過防喘振閥的快開功能打開防喘振閥（一般通過電磁閥實(shí)現(xiàn)），從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的保護(hù)。
●回路響應(yīng)時(shí)間
控制器的最佳的最大死區(qū)時(shí)間應(yīng)小于10ms。
防喘振控制器的掃描時(shí)間（從輸入信號(hào)的變化到檢測(cè)到輸出信號(hào)的變化）應(yīng)小于40ms。
流量變送器的掃描時(shí)間應(yīng)小于100ms。
關(guān)閉儀器和回路的時(shí)間應(yīng)該通過分析進(jìn)行預(yù)測(cè)，并由業(yè)主通過現(xiàn)場(chǎng)核查試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
以上新增要求均是為了防喘振系統(tǒng)的快速響應(yīng)，這是因?yàn)樵诤芏嗑o急情況下（如緊急停車工況下），機(jī)組從穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)到穿越喘振線的時(shí)間是非常短的。
●入口流量信號(hào)的阻尼
壓縮機(jī)入口流量的測(cè)量信號(hào)經(jīng)常會(huì)由于傳感元件的渦流而產(chǎn)生波動(dòng)信號(hào)，應(yīng)避免對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行阻尼處理，因?yàn)閷?duì)這些信號(hào)進(jìn)行阻尼處理會(huì)導(dǎo)致防喘振回路的反應(yīng)延遲。
●防喘振閥的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)壓力下，防喘振閥的設(shè)計(jì)流量應(yīng)至少為額定流量的130%（約200%的喘振流量），這將通過繪制閥門的全開阻力曲線來驗(yàn)證。
防喘振閥的特性曲線應(yīng)該是線性的。
應(yīng)配置由電磁閥控制的排氣口，從而實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制下快速打開防喘振閥。通過電磁閥將防喘振閥從全關(guān)到全開的過程應(yīng)在1~2秒內(nèi)。1~2秒的全開行程時(shí)間通過防喘振閥的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于氣動(dòng)的防喘振閥來說就比較困難，需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。
防喘振閥關(guān)閉的行程時(shí)間應(yīng)該大約20秒。
無論防喘振閥處在什么位置，其執(zhí)行器應(yīng)該無延遲地做出反應(yīng)。
防喘振的消音器和冷卻器的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)按照額定壓力或壓比下的全閥流量進(jìn)行設(shè)計(jì)。
以上要求明確了防喘振閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為了發(fā)生或快發(fā)生喘振時(shí)，快速打開防喘振閥，就要求防喘振閥應(yīng)有快開慢關(guān)的特性，但是對(duì)于氣動(dòng)防喘振閥，如需要極其嚴(yán)格的全開時(shí)間，需要對(duì)氣路管路進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。
●滯留容積
應(yīng)盡量減少壓縮機(jī)排氣口和防喘振閥及止回閥之間的管道容積（也稱為滯留容積）。對(duì)于軸流壓縮機(jī)，這些容積總量不應(yīng)超過排放口0.5秒內(nèi)處理的氣體體積。對(duì)于離心壓縮機(jī)而言，這些容積總量不應(yīng)超過排放口1s內(nèi)處理的氣體體積。比如對(duì)于一臺(tái)進(jìn)口流量為500000m3/h，出口流量為100000m3/h（約28m3/s）的壓縮機(jī)，對(duì)于軸流壓縮機(jī)，滯留容積不應(yīng)超過14m3，對(duì)于離心壓縮機(jī)，滯留容積不應(yīng)超過28m3。
以上新增要求是為了減少壓縮機(jī)出口的滯留容積，滯留容積減少了，當(dāng)壓縮機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，反流回壓縮機(jī)的氣體量也會(huì)減少。同時(shí)滯留容積的減少可以在打開防喘振閥后，快速降低壓縮機(jī)出口的壓力，從而減少喘振對(duì)壓縮機(jī)的影響。
●排放單向閥
排放單向閥是防喘振系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。單向閥應(yīng)無顫動(dòng)地運(yùn)行，一旦壓縮機(jī)排氣壓力下降到設(shè)計(jì)排氣壓力以下，單向閥應(yīng)立即關(guān)閉而不粘連。對(duì)于軸流式壓縮機(jī)，建議單向閥配置強(qiáng)制關(guān)閉裝置（配置帶電磁閥的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。對(duì)于使用傾斜盤式的單向閥時(shí)，也建議單向閥配置強(qiáng)制關(guān)閉裝置（配置帶電磁閥的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。
●中間卸荷閥（對(duì)于帶中間冷卻或多段式壓縮機(jī)）
對(duì)于多段式或帶中間冷卻的離心或軸流式壓縮機(jī)，應(yīng)該配置中間卸荷閥。
比如對(duì)于2段式壓縮機(jī)的催化裂化的富氣壓縮機(jī)，氣體經(jīng)過1段壓縮機(jī)后，從1段出口抽出，經(jīng)過冷卻分離后進(jìn)入2級(jí)，此時(shí)段間往往也配置1個(gè)防喘振閥，稱為一段反飛動(dòng)。
（20）API 617第9版刪除了第8版的附錄H—典型投標(biāo)表格模板。
（21）API 617第9版附錄F—部件的典型材料，將原本第8版中分布在第2，3，4部分的部件典型材料統(tǒng)一匯總后放到了第1部分當(dāng)中，但是刪除了材料的適用溫度范圍，同時(shí)首次將涂層和磨損件的典型材料列入了列表之中。
（22）API 617第9版中附錄G—全負(fù)荷全壓力全速試驗(yàn)中，新增了PTC-10（壓縮機(jī)測(cè)試準(zhǔn)則）方案I—全負(fù)荷全壓力惰性氣體或碳?xì)浠衔餃y(cè)試中的穩(wěn)定性測(cè)試，并明確了試驗(yàn)細(xì)節(jié)應(yīng)該與供應(yīng)商詳細(xì)討論。
（22）API 617第9版首次將動(dòng)態(tài)模擬列入到了附錄H—?jiǎng)討B(tài)模擬基本要求中，并要求：如有規(guī)定，賣方應(yīng)按照約定的范圍和要求提供動(dòng)態(tài)模擬報(bào)告。動(dòng)態(tài)模擬主要研究壓縮機(jī)對(duì)瞬態(tài)條件和工藝變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。附錄H中明確了默認(rèn)的動(dòng)態(tài)模擬研究過程包括：
——壓縮機(jī)在額定工況下的緊急停車過程
——軸流壓縮機(jī)在額定工況下不卸荷的緊急停車過程
——壓縮機(jī)在額定工況下的正常停車過程
——壓縮機(jī)在防喘振控制線運(yùn)行工況下的緊急停車過程
——軸流壓縮機(jī)在降負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況（turndown point）下的卸荷緊急停車過程——壓縮機(jī)在防喘振控制線運(yùn)行工況下的正常停車過程
——壓縮機(jī)的正常開機(jī)過程
——未泄壓情況下的壓縮機(jī)重新啟機(jī)過程
——壓縮機(jī)正常工況下的防喘振閥突然打開過程
——壓縮機(jī)正常工況下壓縮機(jī)入口自動(dòng)閥突然關(guān)閉過程
——壓縮機(jī)正常工況下壓縮機(jī)出口自動(dòng)閥突然關(guān)閉過程
以上的過程研究一方面是為了驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)機(jī)的選型是否合適，另一方面是驗(yàn)證主要控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合適。動(dòng)態(tài)模擬研究需要提供例如控制說明、PID、PFD、壓縮機(jī)數(shù)據(jù)表、性能曲線、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、容器圖紙、防喘振閥圖紙等一系列圖紙，這需要買賣雙方的共同努力。
來源：化工活動(dòng)家
