發表時間： 2025-08-15 14:44:27
作者： 石油化工設備維護與檢修網
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編 輯 | 化工活動家
來 源 | 化工設備與管道雜志社
作 者 | 劉文利等
關鍵詞 | API 617
壓縮機API 617是全球石油化工軸流和離心壓縮機領域最重要、使用最廣泛的規范，之前常用版本為2014年出版的第8版，經過近十年的應用、反饋和改進，美國石油協會（簡稱API）于2022年4月發布了API 617《軸流、離心壓縮機及膨脹機-壓縮機》（以下簡稱API 617）標準規范的第9版，隨著對標準理解的加深，第9版標準逐漸進入了大規模使用階段。表1列出了API 617第8版和第9版的簡單對比。
API 617第9版提出了很多新的設計理念和設計要求，并對第8版進了部分修改和補充。本文著重對比第9版和第8版的重要變化，并結合工程實際進行分析解讀。
下述描述中如使用要求、規定兩個術語，則說明該條款在API 617中為強制性要求，而使用推薦、建議兩個術語，則說明該條款在API 617中為非強制性要求或需要買方額外規定。
（1）API 617第8版中的Scope（適用范圍）章節中明確要求，超過300℃的熱氣體膨脹機不屬于API 617的適用范圍，而第9版中刪除了300℃的限制，并在Scope章節中明確所有軸流膨脹機（如熱氣體膨脹機）均不屬于API 617的適用范圍。
（2）在術語與定義部分，API 617第9版新增了“可磨密封”術語解釋，所謂可磨密封是指迷宮密封的定子密封件是可磨損的，轉子密封片在旋轉時可能因為轉子浮動或跳動，旋轉中心線發生了偏移，此時轉子密封片可能插入到定子密封件中，這樣密封片就不會發生磨損變短而導致密封間隙增加，從而保證了密封的可靠性。
如圖1所示，分別表示了傳統迷宮密封（也叫拉別令密封）和可磨密封的對比。從圖中可以看出，可磨密封可以保證密封間隙基本不變。
同時第9版在術語與定義部分，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有的理解基本一致，不再贅述。
（3）API 617第9版的6.1節新增建議，如有要求供貨商所提供的設備應該是經過現場證明的（何為現場證明由買方定義），并由買方指定設備的API 691《基于風險的設備管理》的TRL（Technical readiness level技術成熟級別）級別。在API 691—2017版中，將設備按照驗證程度分為了概念設備、概念驗證設備、原形設備和現場驗證設備四個大類7個小類。API 617第9版6.1.1.2條款規定供貨商應提供相關文件，證明設備是可靠的且經過現場證明的。
（4）API 617第9版6.2.3.5條款補充了PMI（positive material identification成分檢測）的相關要求：如果要求了對制造過程進行PMI檢測，則構成制造過程的部件，包括焊縫都應該在制造完成后進行PMI檢測，這種測試應該在熱處理前完成檢測，對于葉輪或軸等部件，可以在制造后組裝前進行PMI檢測。
一般情況下，PMI檢測一般是指原材料，如板材，棒材，鍛件等的檢測，而這條補充要求，明確制造過程也可以進行PMI檢測，尤其是可以對焊縫進行PMI檢測。
（5）API 617第9版6.2.5.5.3和6.2.6.2.3條款新增要求，對于鑄件或者鍛件的小缺陷采用焊接修復后，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，將測量轉動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，應對滑動軸承進行檢查，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行檢查。此條要求可以很好地控制軸承巴氏合金的附著質量，從而保證軸承的制造和安裝質量。
（8）API 617第9版6.7.3.4條款將原第8版放在第二、三、四部分關于推力軸承的要求統一描述在了第一部分。包括要求推力軸承載荷不應超過軸承制造商要求的極限載荷的50%，并列舉出了在設計推力軸承時應考慮的各種因素。
（9）API 617第9版6.7.4.1.3條款新增要求，軸承箱的設計應不需要通過氣體吹掃和涂抹油脂的方式，就能達到防止異物進入軸承箱的作用。同時6.7.4.8要求，為了防止軸承箱中積累的電位電壓，使用霍爾效應探頭進行磁性檢測時，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，或臨界轉速小于127%最大連續轉速的情況下，才需要進行不平衡轉子響應的驗證試驗。而API 617第9版6.8.3中，將此條修改為了強制條款，并要求所有轉子均需要進行不平衡轉子響應的驗證試驗。不平衡轉子響應驗證試驗中，第8版中要求機器在最大連續轉速下15min后升至跳閘轉速，而第9版中修改為機器保持最大連續轉速直到軸承溫度和徑向振動穩定后，再將轉速升至跳閘轉速。在恒定的進油條件下，壓縮機軸承測溫探頭在10min內的變化小于1℃，軸承振動的變化小于10%，兩個條件同時滿足就可以認為軸承溫度和徑向振動達到了穩定。第8版中4.8.4要求，當不平衡響應驗證試驗中或不平衡響應分析中存在振動超過標準或振動安全裕度不滿足標準要求時，應進行額外的測試，并給了額外測試的具體要求，而API 617第9版刪除了需要進行額外測試的要求，也就是說，第9版要求所有轉子必須滿足振動標準和振動安全裕度的要求。
這幾條修改，提高了轉子不平衡響應驗證試驗的要求，同時細化了驗證試驗的細節，使其更有操作性。
（11）API 617第8版4.8.5和4.8.6中將穩定性分析分為了I類和II類，II類穩定性分析較I類穩定性分析更為精確，當I類穩定性分析不滿足某些條件時，需要進行II類穩定性分析。而API 617第9版6.8.4節刪除了I類和II類的區分，統一要求機組需進行穩定性分析（驗收標準與第8版中的II類標準一致）。
此條修改，相當于提高了對機組穩定性的要求，需要考慮所有影響機組穩定性的因素，包括迷宮密封、阻尼密封、葉輪空氣動力學效應和內部摩擦等。
（12）美國石油協會于2018年發布了API692—軸流、離心、螺桿壓縮機和膨脹機用干氣密封系統。API 617第9版已經開始引用API692標準，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應符合API692標準的要求。
（13）API 617第9版7.2.1.2中部分修改了對設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）的現象出現，同一水平面上的所有安裝面高度差應控制在25微米（0.001英寸）以內，而第9版將此數值修改為125微米。第8版要求，每個安裝表面的加工平整度應為每線性米40微米，而第9版中將此數值修改為75微米。第8版要求，高差不同但相互平行的安裝平面，其平行度差應該50微米以內，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。同時明確了，灌漿孔應提供厚度最小為1.5mm的金屬蓋，防止雨水和雜物的進入。
（15）API 617第9版7.3.2.3.3新增要求，防喘振閥應設計成允許氣體全循環的形式。這條明確了防喘振閥的設計流量，以后防喘振閥選型時應該按照允許氣體全循環進行設計。雖然全循環設計可以保證防喘振閥擁有較高的CV值，但是這對于操作點靠近防喘振控制線的工況，過大的CV值可能導致防喘振閥的頻繁啟停，降低了防喘振閥壽命，此時可以考慮并聯一個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，機械運轉試驗中使用到的振蕩解調器和相關的電纜可以使用合同產品或工廠品。但是第9版8.3.5.1中明確探頭、電纜、振蕩解調器應全部使用合同產品。同時第9版8.3.5.10.3.1新增要求，機械運轉試驗過程中未濾波的軸向振動峰峰值不得高于15μm，這是API 617首次提出軸向振動的要求。
一般的工程設計中，還沒有監測軸向振動的先例，API 617第9版解釋此條新增要求是為了干氣密封的良好運行，買賣雙方應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—殘余不平衡量的驗證程序中，驗證殘余不平衡量需要沿著圓周方向每隔60°分次放置試驗砝碼，并分別記錄每個不同角度下振動的幅值和相位，再根據公式進行殘余不衡量的計算，從而與最大允許不平衡量進行比較。而第9版附錄A簡化了驗證程序，只需要分2次間隔180度放置砝碼，再根據記錄的結果就可以計算出殘余不平衡量。此次修改減小了不平衡量驗證測試的復雜程度。
（18）因為API 617第9版引用了API692—軸流、離心、螺桿壓縮機和膨脹機用干氣密封系統，因此刪除了原來第8版的附錄F—在制造商車間進行的干氣密封測試的章節。
（19）API 617第9版附錄E—防喘振系統指南中，對防喘振系統的設計提出了很多新的要求如下：
●控制系統供應商應該提供一個合適的控制算法，保證壓縮機在最惡劣工況也不會發生喘振。控制算法應包括以下功能：
閉環控制和開環控制相結合。如果閉環控制無法避免運行點沖過防喘振控制線，則應啟動開環控制打開防喘振閥，可以通過模擬輸出實現階躍實現，或者通過電磁閥實現。
控制系統應該能檢測快速的瞬時喘振，在開環或閉環控制中，防喘振閥應在運行點到達防喘振控制線前打開。
防喘振閥應該可以被手動打開。
以上的要求明確了防喘振系統應該及時快速響應，在正常操作時采用閉環控制，而在遇到特殊情況（如緊急停車時），應采用開環控制，立即通過防喘振閥的快開功能打開防喘振閥（一般通過電磁閥實現），從而實現機組的保護。
●回路響應時間
控制器的最佳的最大死區時間應小于10ms。
防喘振控制器的掃描時間（從輸入信號的變化到檢測到輸出信號的變化）應小于40ms。
流量變送器的掃描時間應小于100ms。
關閉儀器和回路的時間應該通過分析進行預測，并由業主通過現場核查試驗進行驗證。
以上新增要求均是為了防喘振系統的快速響應，這是因為在很多緊急情況下（如緊急停車工況下），機組從穩定運行點到穿越喘振線的時間是非常短的。
●入口流量信號的阻尼
壓縮機入口流量的測量信號經常會由于傳感元件的渦流而產生波動信號，應避免對這些信號進行阻尼處理，因為對這些信號進行阻尼處理會導致防喘振回路的反應延遲。
●防喘振閥的設計
在設計壓力下，防喘振閥的設計流量應至少為額定流量的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證。
防喘振閥的特性曲線應該是線性的。
應配置由電磁閥控制的排氣口，從而實現開環控制下快速打開防喘振閥。通過電磁閥將防喘振閥從全關到全開的過程應在1~2秒內。1~2秒的全開行程時間通過防喘振閥的液壓執行機構很容易實現，而對于氣動的防喘振閥來說就比較困難，需要進行特殊的設計。
防喘振閥關閉的行程時間應該大約20秒。
無論防喘振閥處在什么位置，其執行器應該無延遲地做出反應。
防喘振的消音器和冷卻器的尺寸設計應按照額定壓力或壓比下的全閥流量進行設計。
以上要求明確了防喘振閥的設計要點，為了發生或快發生喘振時，快速打開防喘振閥，就要求防喘振閥應有快開慢關的特性，但是對于氣動防喘振閥，如需要極其嚴格的全開時間，需要對氣路管路進行特殊設計。
●滯留容積
應盡量減少壓縮機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）。對于軸流壓縮機，這些容積總量不應超過排放口0.5秒內處理的氣體體積。對于離心壓縮機而言，這些容積總量不應超過排放口1s內處理的氣體體積。比如對于一臺進口流量為500000m3/h，出口流量為100000m3/h（約28m3/s）的壓縮機，對于軸流壓縮機，滯留容積不應超過14m3，對于離心壓縮機，滯留容積不應超過28m3。
以上新增要求是為了減少壓縮機出口的滯留容積，滯留容積減少了，當壓縮機發生喘振時，反流回壓縮機的氣體量也會減少。同時滯留容積的減少可以在打開防喘振閥后，快速降低壓縮機出口的壓力，從而減少喘振對壓縮機的影響。
●排放單向閥
排放單向閥是防喘振系統的關鍵設備。單向閥應無顫動地運行，一旦壓縮機排氣壓力下降到設計排氣壓力以下，單向閥應立即關閉而不粘連。對于軸流式壓縮機，建議單向閥配置強制關閉裝置（配置帶電磁閥的氣動執行機構）。對于使用傾斜盤式的單向閥時，也建議單向閥配置強制關閉裝置（配置帶電磁閥的氣動執行機構）。
●中間卸荷閥（對于帶中間冷卻或多段式壓縮機）
對于多段式或帶中間冷卻的離心或軸流式壓縮機，應該配置中間卸荷閥。
比如對于2段式壓縮機的催化裂化的富氣壓縮機，氣體經過1段壓縮機后，從1段出口抽出，經過冷卻分離后進入2級，此時段間往往也配置1個防喘振閥，稱為一段反飛動。
（20）API 617第9版刪除了第8版的附錄H—典型投標表格模板。
（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一匯總后放到了第1部分當中，但是刪除了材料的適用溫度范圍，同時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—全負荷全壓力全速試驗中，新增了PTC-10（壓縮機測試準則）方案I—全負荷全壓力惰性氣體或碳氫化合物測試中的穩定性測試，并明確了試驗細節應該與供應商詳細討論。
（22）API 617第9版首次將動態模擬列入到了附錄H—動態模擬基本要求中，并要求：如有規定，賣方應按照約定的范圍和要求提供動態模擬報告。動態模擬主要研究壓縮機對瞬態條件和工藝變化的動態響應。附錄H中明確了默認的動態模擬研究過程包括：
——壓縮機在額定工況下的緊急停車過程
——軸流壓縮機在額定工況下不卸荷的緊急停車過程
——壓縮機在額定工況下的正常停車過程
——壓縮機在防喘振控制線運行工況下的緊急停車過程
——軸流壓縮機在降負荷運轉工況（turndown point）下的卸荷緊急停車過程——壓縮機在防喘振控制線運行工況下的正常停車過程
——壓縮機的正常開機過程
——未泄壓情況下的壓縮機重新啟機過程
——壓縮機正常工況下的防喘振閥突然打開過程
——壓縮機正常工況下壓縮機入口自動閥突然關閉過程
——壓縮機正常工況下壓縮機出口自動閥突然關閉過程
以上的過程研究一方面是為了驗證驅動機的選型是否合適，另一方面是驗證主要控制系統的設計是否合適。動態模擬研究需要提供例如控制說明、PID、PFD、壓縮機數據表、性能曲線、轉動慣量、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：化工活動家
