空壓機冷卻水系統改造

虞紅梅

（唐山三友化工股份有限公司 給排水車間，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

經驗交流

空壓機冷卻水系統改造

虞紅梅

（唐山三友化工股份有限公司 給排水車間，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

通過對空壓機冷卻水系統的改造，將空壓站冷卻系統供水方式改為地下水和閉路循環水雙路供水，并增加單獨的加壓設備，確保空壓站冷卻供水系統萬無一失。

空壓機；冷卻水；系統改造

股份公司給排水車間空壓站現有空壓機5臺，其中4臺空壓機型號為5 L－4 0／8－1（3）型的活塞式壓縮機，另一臺壓縮機型號為GA 2 5 0W－8.5型的固定式螺桿壓縮機。空氣壓縮系統是保證全公司正常連續穩定生產的關鍵崗位。目前空壓機冷卻系統供水由循環水閉路水供給，如遇斷電等緊急事故，易造成整個空氣壓縮系統連鎖跳車。影響空壓機正常運行或致使空壓機跳車的工藝指標有兩級排氣壓力、潤滑油壓力、兩級排氣溫度和冷卻水壓力。除冷卻水壓力外其他工藝指標均為機組本身的影響因素，如何控制好冷卻水的供給就顯得尤為重要。

1 空壓機采用水冷的優勢

1.1 空壓機水冷的優點

我車間兩種型號的空壓機冷卻系統均采用水冷的方式。水冷的優點主要體現在以下幾個方面：

1）水冷空壓機是依靠水的循環把空壓機本身的熱量帶走，因而水冷空壓機的冷卻效果與空壓機廠房的環境無直接的影響。

2）水冷空壓機的冷卻水源來源于廠房外部，因此水冷空壓機冷卻水的進水溫度與廠房內的環境溫度無關。

3）水冷空壓機的冷卻效果只與冷卻水的水源、水質有關，因此只要冷卻水水源穩定，水質符合要求，冷卻效果就會好。

1.2 空壓機水冷的作用

空壓機冷卻水的作用：降低排氣溫度，冷卻潤滑油從而達到冷卻空壓機的目的。啟動空壓機前必需先啟動冷卻水系統。冷卻水經過翹片式冷卻器帶走壓縮氣和潤滑油的熱量。

2 空壓機冷卻水對冷卻水源的要求

2.1 空壓機冷卻水對水溫的要求

空壓機對冷卻水的供水溫度是有一定的要求的，按照相關規定，空壓機冷卻水的出口溫度應低于4 0℃，冷卻水進口溫度應≤3 3℃。冷卻水溫度過高或過低，不僅會影響空壓機的正常工作，甚至會產生故障。

1）冷卻水溫度過高造成的影響如下：①加速零件磨損；②零件配合間隙被破壞，強度下降；③充氣量減少，功率降低。

2）冷卻水溫度過低造成的影響如下：①加速零件磨損，輸出功率減少；②氣缸溫度過低；③熱損失增加，燃料消耗量增大；④燃燒惡化，整機性能變壞。

2.2 空壓機冷卻水對水質的要求

空壓機冷卻水除對冷卻水溫度有要求外，對水質也有較高的要求：冷卻系統要選用清潔的冷卻水源，所用的冷卻水的p H值應控制在8～1 1范圍之間，并盡量減少冷卻系統內的積垢堵塞，以防影響冷卻效果。

空壓機冷卻系統中一旦形成水垢將會嚴重威脅到空壓機的安全運行，并產生以下危害：

1）易產生電化學腐蝕，垢層部分會形成貧氧區，與冷卻器金屬產生氧濃差電池效應，引起電化學腐蝕。

2）垢層內部造成嫌氧條件，給硫酸鹽還原菌創造了生長條件，致使冷卻系統金屬產生垢下點蝕。

3）黏泥為藻類生長提供附著條件，并加速了黏泥生長。

2.3空壓機冷卻水對壓力的要求

空壓機冷卻水供水壓力偏低、水量偏小或回水管網壓力偏高，都會造成回水不暢，致使冷卻效果降低。因此對于冷卻水系統的要求較高，不但要有足夠的流量保證冷卻效果，而且還必須保證冷卻水的不間斷供應。

1）空壓機冷卻水壓力不足的后果

每臺空壓機都設有水壓連鎖保護裝置，如果冷卻水壓力過低，≤0.1MP a且水壓低于設定壓力持續超過1 5s，將會造成空壓機連鎖停車。而空壓機停機將造成全廠的生產線因壓縮空氣壓力過低而停產的嚴重后果。

水量不足時，致使排氣溫度過高，也能造成空壓機連鎖跳車。

2）空壓機冷卻水壓力過高的后果

冷卻水壓力過高，造成水系統與空氣壓縮系統壓力不平衡。正常情況下，工藝氣壓力在0.5 5MP a左右，儀表氣壓力在0.4 5 MP a左右。如果冷卻水壓力太高，會使壓縮機冷卻系統與空氣系統密封破壞，造成壓縮空氣不合格，尤其是儀表氣，水分太高，會對全廠的儀表設備造成腐蝕。

因此，我車間規定的冷卻水壓力要求為0.1～0.4MP a。

3 改造前空壓機冷卻水的狀況

在改造前，我車間采用循環水閉路水作為空壓機的冷卻用水，以達到冷卻空壓機的目的，并且冷卻水水源只有閉路水1路供水。

3.1 冷卻水供水水溫狀況

我們所使用的閉路循環冷卻水供水溫度，一般情況下在夏季時溫度高達3 5℃，冬季時溫度能達到2 5℃，這樣的溫度與冷卻水出口溫度應低于4 0℃，冷卻水進品溫度應≤3 3℃的標準要求比較，溫差并不大，尤其是在夏季時，閉路循環水作為空壓機的冷卻水，它本身的溫度就沒有達到標準要求，更不能談及冷卻效果了。由此可以看出，夏季的冷卻效果不是很好。

3.2 冷卻水供水水質狀況

閉路循環水在進入冷卻塔冷卻過程中帶進大量的泥沙等雜質，空壓機每隔2～3個月就會拆機清洗冷卻水流道，每次都發現流道被淤泥堵塞一半以上，嚴重的影響了冷卻效果。表1是閉路循環水在2 0 0 9年1 2月2 8日的水質分析報告。

由表1可看出，閉路循環冷卻水中含有大量的金屬離子和非金屬離子。我車間閉路循環水長期投加緩蝕阻垢劑，劑量為5 3k g／d。在夏季時，我們還向水中投加殺菌滅藻劑，劑量為：每5天投加1次，每次1 5 0k g。但是即便是這樣的藥劑投加量，長期使用此種水源也會帶來種種弊端。

3.3 冷卻水供水穩定性狀況

長期運行的實踐證明，閉路循環水的穩定性能特別高。閉路循環水的管網壓力在0.3 6～0.4 8 MP a，閉路管線去空壓站處的支管管徑為φ1 5 9，因此無論從供水壓力還是從流量上看，都能滿足要求。閉路循環水作為空壓機冷卻水供水水源唯一的缺陷就是無備用水源，一旦出現無法預料的事故，沒有補救的措施，只有空壓站停車的后果。這種設計上的缺陷也正是我們改造的原因之一。

表1 2 0 0 9年1 2月8日閉路循環水水質分析報告

4 改造后空壓機冷卻水狀況

改造后，空壓機冷卻水變為雙路供水，即由閉路循環水和地下水兩路供水方式，并在空壓站增設了1臺加壓泵。

4.1 冷卻水供水水溫狀況

改造后，空壓機冷卻水有地下水和閉路循環水兩路水源。地下水溫度低，一般情況下在1 5℃左右，冷卻效果很好。有了這兩種水源后，在冬季天特別冷或夏季陰雨天氣時，我們可以使用閉路水。在夏季我們可以使用地下水作為空壓機的冷卻水水源。

4.2 冷卻水供水水質狀況

地下水中雜質含量較小，一般C a2＋在0.0 1 m g／L、M g2＋在0.0 0 2m g／L、C l－在2 5m g／L左右，對比之下可以看出，使用地下水要比使用循環水作為冷卻水冷卻效果要好。地下水和閉路循環水兩種冷卻水水源交替使用，減緩了冷卻水結垢現象，為設備的正常運行和檢修保養帶來了益處。

4.3 冷卻水供水穩定性狀況

無論是閉路循環水還是地下水，都是通過管網輸送至空壓機。閉路循環水供水一般情況下壓力在0.3 6～0.4 8MP a之間，地下水在0.2 5～0.4 0MP a之間，閉路管線去空壓站處的支管管徑為φ1 5 9，地下水管線去空壓站處的支管管徑為φ1 3 3，兩路供水方式的冷卻水壓力都在0.2 5 MP a左右，冷卻水回水管為φ2 1 9，因此在正常情況下，壓力和流量上都能滿足要求。解決了壓力和流量的問題。但是如果出現突發緊急事故，如何保障冷卻水的穩定性呢？地下水較之閉路循環水優勢很多，但也存在較大的弊端。地下水水源地為廠外深井，夏季雷雨天氣時，易造成水源地深井晃電停井，從而中斷了地下水的供給，使空壓機還來不及倒換成閉路循環水作為冷卻水就停車了。另外，由于地下水廠區管網壓力維持在0.2 5MP a左右，而冷卻回水管網壓力在0.1 1 MP a左右，進出口壓差較小，造成水流速度低，冷卻效果也會不盡人意。為了解決這一難題，我們在空壓站增加了1臺加壓泵，在地下水停水時，加壓泵能將管網內的水抽吸過來保障冷卻水的短時間供給，從而為操作工更換閉路水爭取到了時間。同時，增加了1臺加壓泵，在保障供水壓力的同時，也給閉路循環水設置了一份雙保險。一般情況下，閉路循環水的穩定性較好，但為了避免意外，閉路循環水在通過加壓泵后，既增加了穩定性能，又收到了良好的冷卻效果。

5 結 語

空壓機冷卻水系統改造后，系統運行更加穩定，地下水、閉路循環冷卻水的保障水平有了較大提高。由于反應迅速，當瞬間出現水壓低時，馬上啟動加壓泵，使供水得到了充分保證。

［1］ 邢子文.螺桿空壓機的理論、設計與應用［M］.北京：機械出版社，2 0 0 0

［2］ 寧萬信，孫寶玲.微油螺桿空壓機故障處理［J］.中國設備工程，2 0 0 1，（1 0）

圖1 分離機冷卻水改造工藝流程圖

2）由于夏季河水溫度較高，冷卻效果不理想，影響分離機效果，分離機能力下降，生產中離心機全開仍不能滿足生產要求，改造后離心機能力提高，可以少開1臺離心機，按離心機功率5 5kW，每年夏季3個月計算，可以節約用電1 2 0 1 2 0kW·h，按0.4元／kW·h計，節約費用4.8萬元。

3）采用冰機循環水冷卻，由于母換器泄漏的原因，循環水中C l－較高，冷卻器為銅質，極易腐蝕，造成設備浪費，冷卻水進入油中造成油品浪費。按每年損壞4臺，每臺更換冷卻器和潤滑油5 0 0 0元計，年節約費用2萬元。

4）采用循環水封閉循環冷卻后，在夏季，由于油溫低，離心機故障大幅降低，每年節約由于油質變化更換費用1萬元以上，節約人工1 5 0個以上，折合人民幣6萬元。

收稿日期：2 0 1 0－1 0－0 8

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1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 0）0 6－2 9－0 3

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蘭毅翔（1 9 7 8—），工程師，四川大學在讀工程碩士。