离心式空压机排气温度升高分析及改进.pdf

27问题研究第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）离心式空压机排气温度升高分析及改进杨静，郭文刚（安阳钢铁集团有限责任公司，河南安阳455004)【摘要】针对离心式空压机排气温度升高，导致换热效果下降造成停车问题进行攻关，对冷却器在运行中发生结垢、堵塞、腐蚀现象，导致换热效果下降等问题，提出改进实施方案，取得了良好效果。【关键词】离心式空压机；排气温度；冷却器；水道；堵塞；腐蚀Analysis and Improvement of Exhaust Temperature Rise for Centrifugal AirCompressorYang Jing,GuoWengang(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Anyang,Henan,455004)Abstract In response to the problem of shutdown caused by the exhaust temperature rise of centrifugal air compressors,resulting in the decrease in heat exchange efficiency,an improvement implementation plan was proposed to solve the problems ofscaling,blockage,corrosion,and decreasing in heat exchange efficiency during the operation of the cooler.Good results areachieved.Keywords centrifugal air compressor;exhaust temperature;cooler;water channel;blockage;corrosion1前言安阳钢铁集团有限责任公司目前共由10 台离心式空压机提供压缩空气气源和仪表气源，其中1#空压站离心式空压机在运行过程中经常发生排气温度升高现象，而排气温度一旦上升到停车值52，就会造成设备自动停机。此故障不仅对空压机设备本体有一定的损伤，对运行效率、管网压力以及用户生产也会产生较大影响。为了提高供气量，确保空压机的安全稳定运行，针对1#空压站离心式空压机排气温度升高现象，多次组织技术人员到现场，对比论证，总结现场经验，查阅图纸和专业书籍，结合离心式空压机结构特点和对运行性能曲线的分析，对冷却器进行了优化改进。经过几个月的使用，解决了上述问题并达到了预期效果。2冷却器工作原理与结构2.1冷却器工作原理当叶轮高速旋转时，气体随着旋转，在离心力作用下，气体被甩到后面的扩压器中，气体在扩压器中降速增压。同时在叶轮处形成真空地带，这时外界的新鲜气体进人叶轮。叶轮不断旋转，气体不断地吸入并甩出，从而保持了气体的连续流动。在压缩过程中随着气体的压力升高，压缩后的气体温度也会很高，会直接影响到气体的质量和下一级的压缩比，所以迅速将压缩机出口的压缩空气温度冷却，把9 5%以上的水分自饱和空气中分离，提供高质量的压缩空气供下一级压缩使用，就是冷却器的工作。因此，冷却器是一个热交换器，它必须保持稳定、高效率的热交换能力，才能保障排气温度稳定和离心机高效率的稳定运转。2.2冷却器结构冷却器结构一般有两种：板式和列管式。1#空压站离心式空压机采用的冷却器是列管式冷却器。气体走管外，冷却水走管内，两侧带有翅片，可大大提高气体侧面的传热面积，减小冷却器的体积。冷却管采用的是顺排排列，材质采用的是黄铜管，导热性较高，翅片的材料为铝片，散热性高，但容易被腐蚀，所以对气体的质量要求较高。气体从扩压器出来，被引进冷却器的进气口，气体从冷却管的管间窜过，而冷却水从冷却管束中流过，使冷却水吸收气体的热量，把气体的温度降低，从而达到冷却气体温度的作用。28问题研究第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）3故障分析与排查用头脑风暴法对引起离心机排气温度升高的原因进行了分析和讨论，并通过试验、监测、现场排查等方式进行分析判断，得出影响离心机排气温度升高的主要原因是级间冷却器的冷却效果下降和故障造成了排气温度的升高。离心机冷却器冷却效果下降的原因：3.1冷却器的水道堵塞通过打开冷却器查看冷却器的水道，发现在水道的通道中有填料等异物堵塞现象，造成水道堵塞不畅通，通过冷却器的水量减小，冷却器的冷却效果降低3.2冷却器的水道结垢通过检查冷却器水道结垢情况，发现水道壁上有一层厚厚的水垢，影响冷却水与高温气体热量交换，造成冷却器的冷却效果降低。3.3冷却水的水质通过2 0 2 1年2 5月的水质化验结果的分析，发现水质含量中钙、磷、铁等多种元素超标。当水中的钙离子含量超标时，在高温作用下产生水垢，贴附在管道壁上，造成冷却器热交换下降，影响冷却效果3.4冷却器的气道堵塞通过对冷却器气道检查发现气道堵塞占到了其他堵塞因素的2 7%。冷却器为翅片式，并且翅片的材质为铝，容易被空气的温度、湿度、水、空气中的氧以及空气中存在的杂质特别是二氧化硫气体和氯化物盐类等腐蚀，造成气道堵塞，散热不佳，冷却效果差，排气温度升高3.5冷却器腔体内壁腐蚀冷凝水泄放阀阀芯上开有“V”型槽，以保证冷凝水的排放。但由于冷却器腔体内壁腐蚀，产生的生锈杂质从内壁脱落，会对泄放阀造成堵塞。冷凝水聚集过多，长期浸泡，造成翅片腐蚀堵塞，影响冷却效果4改进方案对确认的主要问题原因制定了有针对性的措施，在生产全过程中落实并加以应用，主要措施如下：4.1清除水中的异物和杂质在?水塔的底部，进人蓄水池的进水管道处添加过滤网，对冷却后的水进行粗过滤，把冷却水中的填料等异物过滤排出；然后再通过旁滤系统进行二次过滤，过滤掉冷却水中细小杂质和微生物。运行人员监控旁滤系统按设定好的时间间隔运行，并及时排污，保证冷却水的清洁，防止异物或杂质堵塞冷却器的水道。4.2清除冷却器管束中的水垢由于冷却水中含钙量过多，在一定的高温下，产生水垢并贴附在冷却器的水道壁上，堵塞水道，影响气体与水的热交换，引起空压机排气温度升高。所以运行人员要密切观察各级排气温度，当排气温度接近报警值时，及时拆下冷却器端盖，用专用器械对冷却器管束进行疏通，避免水垢大量集结造成排气温度持续上升。为了不影响设备的运行，免除对冷却器的拆卸，在冷却器的旁边增设一台加药泵，水中加人柠檬酸和工业水处理剂，直接对冷却器进行在线酸洗，清除冷却器管束中的水垢，提高冷却器的冷却效果，还可以避免用器械除垢对管束造成损伤，减少冷却器的检修和更换次数。4.3加药稀释冷却水的超标含量由于冷却水的水质超标，会造成冷却器水道的堵塞和冷却效果降低，所以针对水质超标的微量元素采取了对应的措施。（1)浊度：浊度2 0 NTU。当浊度超过2 0 NTU，浊度不符合标准时，需对冷却水的循环水过滤器进行强制反洗，保持过滤器的正常运行，保证冷却水的浊度要求。（2）钙硬度：循环水钙硬度应在30 0 40 0 mg/L范围。当循环水钙硬度大于40 0 mg/L时，地表水与软水应同时使用，适当调节软水补水量，或及时加大地表水的置换，并增加排污量，稀释钙离子的含量。（3）氯离子：氯离子40 0 mg/L。如果氯离子含量超标应及时调整药剂剂量，确保循环水水质的达标。（4）总磷：总磷2 mg/L。如果磷含量不符合要求时，应及时调整药剂的含量，确保循环水水质达标。经加药罐将缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂加入蓄水池中，防止循环水滋生藻类及结垢。杀菌灭藻剂的投加，定期一次性投加。夏季（4月15日10月15日），杀菌灭藻剂每10 天投加一次；冬季（10 月16 日4月14日），杀菌灭藻剂每半月投加一次。4.4气道翅片清洗及防腐处理由于翅片的材质为纯铝，容易被空气的水分、29上接第2 6 页问题研究第41卷2 0 2 3年第4期（总第2 2 6 期）空气中的氧以及空气中存在的杂质特别是二氧化硫气体和氯化物盐类等腐蚀，造成气道堵塞，冷却效果差，排气温度升高。所以，要及时对冷却器的气道进行吹扫和清洗，并作防腐材料的处理；经过与厂家协调，将原来纯铝材质的翅片更换为不锈钢的耐腐蚀的材料。4.5冷却器腔体清理及防腐处理高达10 0 左右的高温气体进人冷却器气道时，空气中的氧以及空气中存在的杂质特别是二氧化硫气体和氯化物盐类等会对冷却器腔体造成腐蚀，腔体内壁腐蚀脱落的杂质堵塞泄放阀，造成冷凝水聚集、浸泡，进一步加剧了腔体内壁和冷却器翅片的腐蚀，造成气道堵塞，排气温度升高。所以，要定期对冷却器的腔体进行检查，并对冷却器腔体做喷砂处理和作防水酚醛涂层。另外，运行人员增加冷凝水泄放阀疏通排放次数，保证冷凝水排空。4.6规范操作（1）严格执行运行技术标准，控制运行设备技术参数，严控各级冷却器温差值，出现温差上升的苗头及时处理（2）控制好循环水的各项指标，运行人员根据水质化验结果及时调整过滤、排污、补水、加药量和频次。（3）根据三级冷却器的温差变化，进行每年春秋两季轮流倒车在线酸洗冷却器，在水垢没有形成堵塞以前预防性对冷却器进行清洗。5改进效果（1）通过对冷却器优化改进，1#空压站离心定期检查油箱是否存在漏油现象，定期更换添加润滑油，并定期检查清洗过滤器。定期监测风机运行温度，若转子之间或转子与壳体之间存在摩擦甚至卡涩，除引起风机震动外，同时摩擦部位温度会迅速升高，甚至出现机壳发热烧红现象，4结语通过分析除尘电机烧毁与变频器逆变单元机三级冷却器上线运行排气温差由原来的5 18 下降到目前的0 5，符合一级（5）二级（5）、三级（2）冷却器运行时温度差的规定范围之内，排气温度都控制在38 之内，达到了预期效果。（2)冷却器的气道清洗的次数由每年的56次降低到3 4次，冷却器的水道在线酸洗次数由每年5 6 次降低到1 2 次。检修清洗一次的费用约为15万元，1#空压站三台离心机每年减少两次维修节省费用：15万元32=9 0 万元。冷却器的使用寿命由6 8 个月，延长到1年甚至1年以上，为公司节省了巨大的维修费和备件采购费用。6结语通过1#空压站离心式空压机排气温度升高分析，排查出冷却器效率下降是造成排气温度升高的主要原因，对冷却器在运行中发生结垢、堵塞导致换热效果下降等问题提出改进措施。改进后，提高了冷却器的冷却效果，延长了冷却器的使用寿命，减少了离心式空压机排气温度升高造成停机事故，降低了公司的维修费和备件采购费用，也确保了生产用气量的稳定供应。参考文献：1靳兆文压缩机工 M北京：化学工业出版社，2007.2黄钟岳，王晓放透平式压缩机 M北京：化学工业出版社，2 0 0 4.（2 0 2 2-0 5-13收稿）ICBT故障之间的联系以及罗茨风机堵转导致变频器异常故障处理，提高了技术人员对变频器报代码故障的处理能力，并充分意识到对设备的维护保养的重要性。参考文献：1潘兴，黄旭东，卢嘉华，等.电压尖峰造成电动机故障实例分析 J.电气传动，2 0 10,40（10）：32-35.（2 0 2 2-0 8-2 9 收稿）