WPS135型空壓機冷卻系統的改進

梁 東 梁正文 孟令賓

一、概述

河南心連心化肥有限公司生產系統配置有3臺南京壓縮機廠生產的WPS135型空氣壓縮機，主要用于精脫硫系統和尿素系統。該機于2006年8月投入運行以來，逐漸暴露出因單級壓縮比高、冷卻系統冷卻面積小等造成活門檢修頻繁的問題，給生產工藝造成許多不利。

該空壓機為單作用兩級壓縮結構，采用級差式活塞可將大氣壓縮至最高排氣壓力3.0MPa。其工作原理為由濕式消聲過濾器過濾的空氣，經Ⅰ級組合閥被吸入Ⅰ級氣缸，當被壓縮到一定的壓力，由Ⅰ級組合閥排出，進入氣缸蓋，再經冷卻管冷卻，流進曲軸箱上的緩沖容積內。然后通過氣道口經Ⅱ級氣缸被壓縮到排氣壓力，由Ⅱ級組合閥排出，經氣缸內的氣道進入懸掛著的二級冷卻器內冷卻。最后由二級分離再進行氣液分離，凈化后的壓縮空氣被送進氣瓶。

空壓機基本工作參數見表1。

二、存在問題及分析

該空壓機屬立式單列單缸二級差動水冷式壓縮機，冷卻水為一次水。由于該機原始冷卻水路設計的進口和出口各一個，一、二級冷卻水路為串聯形式，冷卻水必須經過二級冷卻器并且吸收了壓縮空氣的熱量后才能到達一級冷卻器，這樣就造成了一級冷卻效果差，壓縮空氣溫度不能得到很好的降溫。另一方面，空壓機的一段出氣壓力達到0.6MPa，壓縮比為6，較高的壓縮比導致一段排氣溫度過高，再加上一段水冷換熱面積又偏小（大約1m2左右），故造成二段進氣溫度在夏季時高達100℃，不可避免的造成了二段排氣溫度達到160℃以上。

由于受以上一系列高溫的影響，導致空壓機缸體整體溫度偏高，潤滑油溫度也達到80℃左右。受工作介質空氣影響，空氣中的氧在高溫下促進了潤滑油的氧化分解，從而導致整個系統積炭較多，尤其是活門及散熱片上的積炭，對空氣壓縮機的正常運行帶來了很大的影響，散熱片上的積炭會進一步削弱冷卻效果，而活門上的積炭則會造成閥片彈簧的損壞，進而影響閥門的進、排氣功能，嚴重時會損壞到活塞甚至缸體。設備改造前，曾多次對缸體磨損處進行鍍層修復。夏季空壓機檢修頻率一般在每周一次，年維修費用高達3萬元左右。

表1

三、改進措施

第一步，改造冷卻水路。將一、二級冷卻水路由原始設計串聯形式改為并聯形式。為一、二級冷卻水路分別安裝一套進、排水管路，保證一、二級冷卻效果都能從源頭得到控制，改進前后的冷卻水路示意圖如圖1所示。

第二步，通過增加外部冷卻器，改變設備原始設計中氣體冷卻只能在壓縮機機體內置冷卻管路冷卻的流程，進一步提高冷卻效果。具體措施如下（圖2）：用25mm×3.5mm的無縫碳鋼管制作一蛇形管換熱器，換熱面積為5m2，改變原有一段冷卻流程，將其分兩路進行冷卻，一路走原來的冷卻流程，從一段油分處將氣體引出進行二次冷卻，另一路從一段缸測溫點處引出進行冷卻，兩路氣體冷卻后在新增的過濾器處匯合，通過精密過濾后進入二段缸進行二段壓縮。

四、改進效果

通過第一步的改進，冷卻效果得到提高，一、二級排氣溫度由改進前的100℃和160℃左右分別降至60℃和80℃左右，設備檢修周期也由原來的每周一檢修延長到20天以上。

通過第二步改進，一段、二段排氣溫度均下降至50℃左右，空壓機的運行周期達到45天以上，大大降低了故障時間，減少了工人的勞動強度，同時年維修費用也降到了1萬元以下。