往复压缩机标准API-618、API-11P的异同点及其应用浅谈

往复压缩机标准API-618、API-11P的异同点及其应用浅谈
摘要：API Standard 618 和API Specification 11P 都是美国石油学会(API)针对往复式压缩机制定的标准。本文结合中海石油SES天然气项目中的气体处理厂压缩机单元对这两个标准的应用，对两者之间的异同点进行比较。

关键词：API-618 ；API-11P ；往复式压缩机 ；气体处理厂

       往复式压缩机是天然气加工输送、石化及化工行业中最常用的设备之一，是保证油气加工厂及天然气输送连续运行的关键设备。

根据当前的国际项目惯例，往复压缩机一般成套或成橇采购和供货，通常称为压缩机组，美国石油学会标准API-618，API-11P对压缩机结构、制造，以及配套设备的制造技术进行了明确规定。上述两个标准目前已成为国际上最常用的标准之一，许多国内工程也采用了这两个标准。

这两个标准在往复压缩机组的技术范围方面，既有很多重叠的部分，也有各自不同的范围；对于同一个问题的规定，既有相同之处，也有不同之处，在实际应用中往往造成分歧或混乱。本人结合中海石油SES天然气项目中采购实际，对两个标准的不同点和应用情况，发表几点粗浅看法，供大家参考。

      API-618包括以下5章内容：

      1.概述;2.基本设计;3.辅助设备;4.检查、试验和装运准备;5.卖方的资料。

      其中基本设计部分包括以下内容：许用速度；许用排气温度；活塞杆和气体负荷；临界速度；压缩机气缸；气阀和卸荷器；活塞、活塞杆和活塞环；曲轴、连杆、轴承和十字头；隔距件；填函和压力填料；压缩机身的润滑；气缸和填料的润滑；材料；铭牌和旋转方向箭头。

辅助设备部分包括以下内容：驱动机；连轴器和护罩；减速装置；皮带驱动；安装底座；控制和仪表；管路和附属设备；中间冷却器和后冷却器；脉动和振动的控制要求；活塞杆和气体负荷；临界速度。

API-11P的内容见图1：

图1API-11P内容结构图

      其中压缩机部分包括最大许用速度；最大许用排出温度；活塞杆负荷；压缩机气缸；气缸/机身的附属件；气缸连接；气阀；活塞、活塞杆和活塞环；曲轴、连杆、轴承和十字头；隔距块；盘根盒和压力盘根；压缩机机身润滑系统；压缩机气缸润滑；材料；动力传动。

       API Standard 618，英文全称Reciprocating Compressors for Petroleum,Chemical, and Gas Industry Services，即用于石油、化学和天然气工业的往复式压缩机。标准涉及石油、化学和气体工业用于处理工艺空气或气体的往复压缩机（气缸有油润滑或无油润滑）及其驱动机的最低要求。

       API Spec 11P,英文全称Specification for Packaged ReciprocatingCompressors for Oil and Gas Production Services，用于油气生产用配套往复式压缩机。包含用于油气田生产使用的由组装公司供应、设计和制造的橇装往复式、汽缸有油润滑的带原动机的分体或整体式压缩机的要求。

       在各行业的实际应用中，石化和化工行业仅仅使用标准API-618是显然不够的，API-618对于橇块部分内容讲的太少，仍需要API-11P作补充。同样，油气生产领域仅仅使用API-11P也是不行的，API-11P虽然讲了很多成套的内容，但是压缩机部分细节还需要API-618来完善。两者应该很好的结合起来使用，相辅相成，互相补充，真正成为压缩机及其辅助设备设计、制造的一整套标准。

3.1 应用领域不同

图2API-618与API-11P应用领域示意图

       从图2所示可以形象的看出，同为往复压缩机的标准，API-11P主要适用于油气田生产等上游设施中的往复压缩机，API-618则主要用于下游炼厂、化工厂等的中低速往复压缩机。

       为了改进设备的可靠性，往复式压缩机的技术规格不断被更新，汲取了新知识、新经验。标准的完善不仅扩大了往复压缩机的应用领域，并使压缩机产品的设计形式日趋多样化。

       API-618标准，起初只是用于精炼厂的低速往复式压缩机。由于新版技术条件的出现，范围扩大到包括中速压缩机，应用领域扩展到化工和燃气工业。而API-11P标准除了用于油气生产用往复机橇块外，近海和海上环境的压缩机系统恰因广泛使用设计紧凑、占地面积少的橇块，从而这样的环境也适用API-11P。

       API-618标准侧重压缩机本身，除了单作用筒状活塞式结构、工厂风或仪表风空压机、排气压力≤9 bar的情况外，它已经成为对往复式压缩机设计要求的国际标准。API-618标准的初始目标是要提供压缩机的最低设计和使用要求，它是制造商和用户关于往复式压缩机知识和经验的总结。经过40余年不断的发展完善后，用其作为依据无疑能够保证压缩机安全可靠运行并获得较长的维修周期。

API-11P标准则侧重成套装置，标准在开篇概述中便提到了“for a packager”，可以说它是专门针对往复压缩机成套商制定的一个标准。国内外一些较大的天然气处理厂也使用了橇装装置（见图3），这样不但可以大大减少现场施工量，缩短建设工期，还能够减少占地面积，降低建设费用，又可以保证质量。所以API-11P得到往复压缩机成套厂商的广泛应用。

图3压缩机单元橇块

       由于两标准的应用领域和侧重点不同，使得它们在内容上也有很多不同，但绝非大相径庭，只是在细节上有些不同，下面就列举一下两者在内容上的不同。

       ①压缩机部分：API-11P将压缩机同排量控制、原动机、冷却系统、压力容器、管路及附属系统、电气系统、仪表及控制等内容作为并列的部分，相比而言，它不像API-618一样将压缩机描述的那么细致。API-618以压缩机部件为主，对主机部件的结构不仅规定的特别详细，大到气缸活塞杆，小到连接螺栓、螺母，而且对这些部件设计也提出了更严格的标准，例如：“除非另有规定，要求每个气缸应有一个可更换的且不与冷却液接触的干式气缸套”；“除非买方书面同意外，不提供空气冷却式气缸”。

       ②原动机部分：标准API-618涉及的原动机不包括燃气发动机和蒸汽发动机，它对电动机作了最主要的描述，对汽轮机做了简单的描述。而API-11P对火花点火式燃气发动机作了最主要的描述，柴油机、燃气轮机和蒸汽轮机被排除在外，对电动机只作了简单的描述。

       ③计算和研究部分：API-11P仅仅是一部标准，而API-618甚至可以作为一本手册。例如在API-618的附录里提供了气阀和卸荷器的计算设计、压缩机脉动设计研究、卧式活塞杆的径向跳动（见图4）、压缩机气管道的设计准则、确定低通过的声音过滤器尺寸的准则及其他许多方面的详细计算和研究。

图4ΔDROP=0的活塞杆下垂时引起的活塞杆径向跳动

       ④其他不同举例：API-618特别指出标准中涉及的设备（包括辅助设备），其设计和制造应满足的最少使用寿命为20年，不间断的连续运行不少于3年。API-11P则专设了腐蚀气体一章，对含有不同浓度H₂S和CO₂的气体时材料和仪表的要求作出了规定；同时API-11P还专门针对近海与海上环境这种特殊条件下的设计要求作了较详细的规定。API-618指出安全阀的阀体应为钢制，而API-11P却没有提到；API-11P讲了安全阀的通气要求，API-618却没有涉及；API-618中规定球墨铸铁最低质量标准只有ASTM A-395，而API-11P中除了ASTM A-395外，ASTM A-536也可以作为其最低质量标准。

       PBA气体处理厂是CNOOC（中海石油）SES天然气项目二期工程的重要组成部分，设计天然气处理量150MMscfd（约合424.76×10⁴ m³/d），这是我公司首次作为EPC总包商承接的国外项目。气体处理厂位于印度尼西亚苏门答腊岛东南的Pabelokan岛上，毗邻赤道，属于热带海洋性气候，终年高温湿热。

       来自周围海上平台的天然气经海管登陆Pabelokan岛，最高CO₂含量22.5%，商品要求气体需经过处理使得含碳量<5%。经过脱碳处理的天然气进入压缩机单元，先后经过进口分离器、压缩机、出口冷却器、出口分离器，最后进入甘醇脱水单元，从出口分离器气出口设有回流管线调节流量以适应 不同工况，如图5所示工艺气的增压流程简图。

图5压缩机单元流程简图

该项目压缩机单元部分现在正处于评标阶段，虽未最后定下具体厂家及产品型号，但早已根据工艺设计条件确定压缩机选用双作用往复机（见图6），共四列一级压缩，三用一备，每机排量大约为40MMSCFD（约合113.27×10⁴ m³/d），电机功率约为2700HP（约合2013kW），活塞转速900rpm，压力由360psig(2.48MPa)增压为900psig(6.21MPa)。

图6项目预选用压缩机结构

       PBA气体处理厂气体压缩单元由成套商依工艺要求提供橇块，并必须遵守业主规定的标准。业主在往复压缩机的规格书中规定压缩机橇块设计要按API-11P设计，数据表中则要求需要遵循API-618设计；另外还说明当规格书和数据表发生矛盾时，应该优先执行数据表，即优先执行API-618。而卖主提供的标书则多使用API-11P设计，作为设计人员如何既能很好的结合这两个标准的要求，又能保证压缩机组的性能呢？我们认为，为保证压缩机组的性能，应对机组的不同部件或系统采用不同的标准要求。

       API-618虽未对不同速度的机组作出定义，但总是按下表合理划分。不同型号的典型冲程长度也在下表标出。

	低速	中速
转速RPM	200-600	600-1200
冲程mm(in)	508-203（20-8）	203-76（8-3）

       从表1中可以看出，项目所用压缩机属于中速机范畴，恰在API-618使用范围内。虽然PBA气体处理厂属于油气生产设施，相比适用于下游生产较为严格条件的API-618来说，使用它自然更加能保证压缩机的安全稳定运行。

       本文3.2节已经简单介绍了成套的诸多优点,同样的PBA气体处理厂也是为了减少现场施工量，缩短建设工期，保证质量而采用设计紧凑的压缩机橇块，而API-11P主要是为成套商制定的标准，故项目也适用API-11P。此外，因为Pabelokan岛的近海环境及气体腐蚀性，都是API-11P中做出专门规定的内容，也使API-11P能够很好的应用于本工程压缩机单元。

       从参与投标的五家国外成套商的投标书也可以看出，由于厂商的业务范围遍布全球，遵循API-618和API-11P成为成套商质量和信誉的重要因素。他们都会注意很好的利用两个标准以使他们的产品得到更广泛的认可。

       API-618和API-11P都是制造商和用户关于往复式压缩机知识和经验的总结，API-11P面世稍晚，也已有30年的历史，随着新技术新知识新材料新理念新经验的出现不断被更新，日趋成熟，已成为往复机设计的国际标准，在应用中也不断证明了两个标准对往复压缩机设计的重要性和权威性。

       API-618和API-11P在应用领域和侧重点不同，前者主要用于石化、化工及燃气等油气下游工业的中低速往复压缩机；后者则主要用于油气田生产如气体处理厂、压气站等上游设施中由成套商提供的往复压缩机橇块。

       两个标准既有重叠的部分，也有很多不同的部分，起到了很好的互补作用。在往复压缩机组的设计中，应视不同项目的具体情况对两个标准综合考虑加以利用。对于标准较高的大中型项目压缩机的部件结构、与原动机的结合、润滑系统等方面应以遵循API-618为主，而在压缩机成套方面则应多依据API-11P的有关规定，以作出对压缩机的详尽可靠的设计；特别是在近海或海上环境，API-11P有很好的推荐做法；此外当涉及到含腐蚀介质H₂S或CO₂湿气体的增压时，API-11P的有关规定也非常值得借鉴。

【1】 API Standard 618, Reciprocating Compressors for Petroleum, Chemical, and Gas Industry Services, 4th Edition, June 1995;

【2】 API Spec 11P, Specification for Packaged Reciprocating Compressors for Oil and Gas Production Services, 2nd Edition, November 1,1989.