空壓機冷卻系統性能分析與維護

楊起文

摘 要：空壓機冷卻系統是空壓機運行的血脈，冷卻效果的好壞，關乎著空壓機能否正常安全運行。因此詳細的了解、分析其冷卻系統性能，是提高空壓機運行效率、經濟運行的前提保障。

關鍵詞：螺桿空壓機；冷卻系統；運行效率；經濟運行

1 前言

我公司中心空壓站現有4臺離心機和3臺螺桿機。這7臺空壓機冷卻方式通過循環水系統進行冷卻。對于空壓機來說，冷卻水質量，不僅影響到空壓機冷卻效率，還會影響到供風設備的工作性能，如：使用壽命縮短，維護保養周期變短，潤滑油使用周期變短，工作效率降低，零件強度被破壞等等。因此，在日常設備的運行、維護、檢修過程中，冷卻器的問題必須引起相關人員的注意，以避免造成設備的損壞和動能停供。

2 冷卻系統對空壓機的影響

空壓機運行的核心部分是壓縮。空壓機在壓縮過程中消耗技術功會產生大量的熱量，這些熱量影響著空壓機運行。下面對空壓機壓縮過程中的技術功進行詳細分析。

2.1 冷卻系統對空壓機壓縮過程的影響

通過壓力—體積曲線圖分析：

假設熱力曲線1-2S-b-a-1為冷卻系統在絕熱條件下；熱力曲線1-2n-b-a-1為冷卻系統在實際任意工況條件下；熱力曲線1-2T-b-a-1為冷卻系統完全冷卻條件下。

通過技術功公式：w=-∫vdp；

從上圖可以看出，技術功消耗為曲線圍成的面積。實際工況下的技術功消耗，介于完全冷卻和完全絕熱之間。可見在空壓機實際運行過程中冷卻系統優良，影響著空壓機的工作效率。

2.2 冷卻性能對空壓機運行的影響

我公司空壓機冷卻器換熱管束管徑小（φ8 mm和φ10 mm），易發生堵塞。下面結合實際談談冷卻水質量對空壓機的一些危害：

（1）水質對空壓機運行的影響

1）我公司空壓站北面是鑄造鋼廠，鋼廠的大量型砂與灰塵漂落到冷卻塔中，進入到水池，與水池中的細菌和藻類形成了生物粘泥，通過供水設備進入到冷卻器管束中，附在管束內壁，除了會引起腐蝕外，還會使管束管徑變小，影響冷卻水的流量，降低冷卻效率。嚴重時，這些生物粘泥會堆積起來，形成水垢，將水管堵死，不得不停產檢修。

2）在空壓機運行中，冷卻器管束進入很多雜物，如塑料袋、填料碎片、焊渣等，這些雜物極容易造成冷卻器管路堵塞，降低冷卻效率。例如我車間離心機運行時，出現過焊渣、塑料袋和填料等雜物堵塞冷卻器，這些都是在施工中未做好防護，使這些雜物進入到冷卻器中。

（2）冷卻效果對空壓機的影響

1）使用壽命縮短：空壓機冷卻效果差，會導致很多問題，如：（a）油溫升高使潤滑油變稀而壓力降低，導致空壓機壓縮機頭潤滑效果下降，機頭零件磨損加劇使用壽命縮短。（b）如果初級壓縮的高溫空氣未被冷卻器完全冷卻或冷卻不到適合的溫度，不僅會增加下一級壓縮過程所需的技術功，還會使壓縮機頭疲勞損壞的安全隱患。

2）維修保養周期變短：空壓機冷卻效果差，會導致空壓機溫度升高，油與空氣中的灰塵在高溫下產生油垢等膠狀混合物，而這些物質又很容易污染、損壞相關配件，導致空壓機維修保養周期變短。

3）工作效率降低：當冷卻系統水溫過高，壓縮空氣在冷卻器中未被完全冷卻或冷卻不到位，使壓縮空氣在壓縮機頭中的高溫膨脹，導致吸氣量降低，排氣量也降低，整個空壓機工作效率降低。

3 空壓機冷卻系統維護

3.1 冷卻器堵塞、結垢處理方法

我公司空壓機冷卻器管束材質為銅管和不銹鋼管兩種，在日常維護和清洗冷卻器水垢采用的物理清洗和化學清洗方法。

（1）物理清洗：我公司采用通透法。用φ6的硬鋼絲，在管內通透，然后使用鋼絲刷清理管束內表面，再用自來水清洗管束里面殘余的粘泥。這種清洗方法優點是效果快、操作簡單、清洗強度低，但缺點是需拆裝冷卻器，易造成機械損傷。

（2）化學清洗：我公司采用兩種方法。一種是在循環水池中加入“在線除垢清洗劑”，該方法只能去除少量細菌和藻類或抑制其生長，減少進入冷卻器管束的粘泥；另一種是單臺冷卻系統循環清理，采用合適的不銹鋼循環水泵作為動力，抽取合適地清洗劑在冷卻系統中循環，運行浸泡12小時即可。化學清洗的優點，清洗強度較低、更完全；避免機械清洗對管束造成的損傷；可以不用拆裝冷卻器，但選擇清洗劑不能對冷卻器有損害，還需要做好殘液排放。

（3）先進儀器除垢：除了上述兩種常用的清洗方法外，出現了高科技除垢方法—高磁除垢，它利用永久磁場的效應，激活循環水中沉淀的鈣鎂離子，使鈣鎂離子無法與碳酸根離子結合，達到除垢的效果。我公司在空壓站能量回收裝置運用這項新技術，效果良好。

3.2 冷卻器內部水路密封件移位、老化處理

在冷卻器檢修中發現，空壓機各級冷卻器端蓋中的隔水橡膠密封墊，經常出現移位或老化，這樣使冷卻管程變小，實際冷卻面積變小，冷卻效果變差。經過詳細的研究，確定對隔水橡膠密封墊進行改進，在端蓋上制作一個卡槽，直接將密封墊涂上801膠，安裝在卡槽上。安裝后，不但保證了密封作用，還杜絕了橡膠密封墊移位現象。

在冷卻器拆裝過程中，發現冷卻器的O形密封圈老化，造成部分冷卻水進入到殼體，造成了油變質及空氣含水量高。針對上述問題，在檢修時，對O形密封圈進行了潤滑處理，在密封位置和O形密封圈上都涂了三鋰基脂，有利于冷卻器內芯順利進入殼體內腔，同時保證O形密封圈的密封效果。

4 結論

空壓機冷卻系統性能的好壞直接影響著空壓機的使用壽命、保養周期和工作效率。因此，在日常的維護保養中，要結合理論知識和實踐經驗，才能夠能夠有效地確保空壓機的安全經濟運行，為公司壓縮空氣的連續、穩定供應提供有力的保障。

參考文獻：

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