離心式空壓機氣道保養與運行效率提升

居鵬飛（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇蘇州 215228）

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離心式空壓機氣道保養與運行效率提升

居鵬飛
（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇蘇州 215228）

摘 要空壓機運行效率隨運行時間增長而下降，江蘇盛虹科技股份有限公司C115、C116離心式空壓機在運行過程中出現了排氣溫度升高、產氣量下降的情況，在排除測量問題之后，按空氣在壓縮機內部流程逐步分析問題產生的原因，得出了進氣過濾器濾芯臟，過濾器阻力大，氣道積碳、積灰，冷卻器冷卻效果不佳，疏水器疏水效果差四大因素，一并結合保養過程中發現冷卻器蓋板的缺陷分別做了優化及改進措施。最終壓縮機產氣量基本恢復到出廠水平，提升了壓縮機運行效率。文中還在清除導流器積碳、積灰的方法及減輕導流器腐蝕和延長其使用壽命上探討嘗試了一些新的清洗劑及工具，為今后的此類定期工作制定了作業標準。

關鍵詞運行效率；氣道保養；積碳；冷卻器；擴壓器

投稿日期：2016-04-17

0 引言

2014年，《國家應對氣候變化規劃（2014-2020年）》發布。根據規劃目標，到2020年，單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非化石能源占一次能源消費的比重到15%左右。國家正在以科學發展觀為指導，加快發展現代能源產業，堅持節約資源和保護環境的基本國策，把建設資源節約型、環境友好型社會放在工業化、現代化發展戰略的突出位置，努力增強可持續發展能力，建設創新型國家，繼續為世界經濟發展和繁榮作出更大貢獻。節約能源、提高能源利用率，也是保障企業正常生產經營，實現公司健康可持續發展的長久之計，是企業適應市場需要，降低成本、增加效益、改善環境，提高企業競爭力的必然選擇。目前經濟形勢依然嚴峻，公司的經營形勢不容樂觀，遇到的困難和挑戰很多。因此，我們平時在經營中每節約一分資源，就為公司爭取多一分的利潤。

江蘇盛虹科技股份有限公司為一家大型化纖企業，壓縮空氣在化纖行業主要是儀表用氣、 網絡用氣及吸絲槍用氣，用氣量較大，壓縮機消耗電量占公司總消耗的10%，空壓機能耗除了在建廠選型時要選擇適用、高效節能型壓縮機設備外，在壓縮機使用過程中的工況控制、設備保養也顯得格外重要。公司使用的IHI-SULLAIR TRX型離心式空氣壓縮機，其中6臺型號TRX150、產氣量280 Nm3/min、額定壓力0.5MPa、功率1500KW，設備編號為C115、C116、C120、C127、C128、C129。其中C115、C116兩臺于2007年投入運行，另外機臺于2011年投入運行。2011年壓空系統計量升級改造以來，到2015年10月，IHI-SULLAIR TRX離心式空壓機壓縮效率較初期都有不同程度的下降，其中C115、C116離心式空壓機下降尤為明顯。

TRX型壓縮機是一種內置齒輪增速系統的高速多級透平壓縮機。具有經濟和高可靠性而廣泛使用作為各種氣體的氣源的壓縮機。具有極其緊湊的組裝結構，包括壓縮機主體、主電機、潤滑系統、進氣過濾器、中間冷卻器、后冷卻器和安裝在同一機體上的控制面板等組成部分。它的旋轉部件幾乎完全無振動，因為它的轉子做了很好的動平衡和靜平衡。由于這些優點和其他一些功能，諸如機械部件磨損小和堅固耐用的特點，確保這種壓縮機在整個使用時間周期內可以安全使用。

1 問題現狀

江蘇盛虹科技股份有限公司離心式空壓機均采用恒壓式控制，以C115、C116離心式空壓機為例，其系統設定壓力均為0.5MPa，在壓空系統計量升級改造初期，其滿載最大電流可達95A，設計額定電流為98A，壓縮空氣流量達280 Nm3/min，其相關參數見表1。到2015年6月，這兩臺離心式空壓機排氣性能已大為下降，主要表現為：電流值下降至85.3A（C115）、83.6A（C116），下降幅度達13.0%和14.7%，并出現了排氣溫度升高、產氣量下降的情況，較大影響了機組的安全穩定運行。

表1　C115、C116離心式空壓機2011年6月26日運行記錄相關參數

表2　C115、C116離心式空壓機2015年6月28日運行記錄相關參數

2 問題分析與優化改進

針對離心式空壓機產氣量減少和排氣溫度升高的現象，我們首先采取對各控制、計量儀表進行全面排查和校驗核對，排除了各控制探頭和儀表異常造成的數據參數反饋異常的可能后，選擇按空氣在壓縮機內部流程逐步分析，IHI-SULLAIR TRX離心式空壓機氣路系統包括：

2.1 進氣過濾器濾芯臟，過濾器阻力大

離心式壓縮機進口過濾器在壓縮機經濟、穩定運行過程中起著至關重要的作用，一方面有了進口過濾器，壓縮機吸入潔凈的氣體，才能使得壓縮機氣道保持清潔，有效減少因壓縮機氣道臟而帶來的一系列問題，另一方面進口過濾器也有效保障了生產出的壓縮空氣的潔凈質量。壓縮機吸入空氣中的顆粒物要么集聚在壓縮機氣道系統，要么被產生的壓縮空氣帶出。隨著過濾器使用周期的增長及外圍環境的影響，壓縮機進口濾芯表面截留物質不斷堆積。大量塵埃類物質聚集，會造成離心式空壓機進氣過濾芯堵塞，進氣阻力增大，壓縮機吸氣變得越來越困難，使得離心式空壓機產氣量下降。IHI-SULLAIR TRX離心式空壓機帶有進氣口負壓監測功能，負壓越大表示進口空氣濾芯堵塞越嚴重，該型號壓縮機使用要求進氣口負壓達到-7.0kP時，需更換進口空氣濾芯，為驗證進口負壓達到-7.0kP時更換進氣濾芯前后壓縮機效率的變化，我們做了一項現場測試。

表3　C115離心式空壓機2015年7月1日更換進氣空氣濾芯前后相關參數

從表3看出，濾芯更換后降低空壓機進氣負壓，壓縮機產氣量由208 Nm3/min提高到了235 Nm3/min，但離額定產氣量還是有較大距離，這雖然對壓縮機產氣量帶來了影響，但還不是2011年以來壓縮機效率大幅降低的主要原因。壓縮機進氣空氣濾芯更換的廠家標準極限值-7.0kP，這應該是基于更換后效率提升產生效益與空氣濾芯本身更換成本的綜合經濟考量，本文在此不加詳述。

優化改進措施1：IHI-SULLAIR TRX離心式空壓機原配進氣過濾器為圓筒式空氣過濾器，過濾芯制造廠家認為圓筒式空氣過濾器加工精度不及板框式空氣過濾器，故我們按現場尺寸及壓縮機吸氣量設計了板框式空氣過濾器。

2.2 氣道積碳、積灰

由于壓縮機進口濾芯的過濾效率不可能達到100%，以及由于環境的污染，空氣中的有害成分變得復雜，部分空氣含有物質甚至無法被普通過濾器過濾截留，隨著壓縮機運行周期的增長，部分顆粒物不可避免進入離心式壓縮機內部。在離心式壓縮機氣道拆檢中我們發現，大量的炭狀物質粘覆在壓縮機葉輪、擴壓器及導流器壁上，空氣中含有的各種顆粒物與金屬接觸后在高溫高壓下，氧化形成一種附著物沉積在葉輪、擴壓器及導流器壁表面形成堅硬且穩定的混合物，隨時間推移形成積碳。大量的積炭粘覆在葉輪、擴壓器及導流器壁上，使流道截面積減小，阻力增大，造成空壓機排氣溫度升高，產氣量下降。

對于大量積炭的清潔處理，我們原先采用清水噴灑發現其不溶于水，無法清除表面積碳，其后用洗潔精加水混合后噴灑清理，發現對于膨松的積碳表面清理有一定效果，但無法去除其硬實的積碳；后來我們選用了“威猛先生”清洗劑試驗清理葉輪和導流器表面硬實的積碳，發現對于頑固的積碳處理有效果，對于硬實的積碳表面事先刮鏟后再反復噴灑清理也有效；對于導流器上大面積的積碳我們采用事先噴灑威猛先生清洗劑后，用磨光機打磨處理，對于頑固硬實積碳采用小錘擊碎后再噴灑威猛清洗劑后清理，效果十分明顯；對于葉輪上頑固積碳我們采用威猛清洗劑噴灑后和銅鏟刮鏟交替反復清理，效果也同樣明顯，這些大大提高了我們清理離心機氣道的效率。

為了減輕導流器腐蝕和延長其使用壽命，我們又對導流器及冷卻器腔體清理后對其進行防腐處理，采用的是壽力專用的高溫防腐涂料，其中主漆：固化劑：稀釋劑采用4∶1∶1.5比例混合，噴涂完成后待高溫油漆凝固12小時后安裝。

優化改進措施2：為進一步減少因進口空濾過濾不完全，吸入空氣帶入部分顆粒物引起積碳、積灰，考慮近年環境變化，周邊新建了電廠的影響，我們在離心式壓縮機進口增加了ZKG-2200型自潔式空氣過濾器，建立初級過濾系統。

在壓縮機吸氣負壓的作用下，ZKL吸入周圍環境空氣，由于重力、靜電、接觸阻留、慣性擴散等綜合作用，空氣中的灰塵沉積在過濾桶濾料的外表面，清潔空氣在凈氣室匯合，經氣管進入壓縮機。當PLC發出自潔指令，電磁閥會瞬間打開約0.1-0.2s，送出一股脈沖氣流，經噴射、反吹的作用把過濾桶外表面的積灰吹掉。這種反吹自潔過程是間斷的，每次僅三至四個濾筒處于反吹自解狀態，其余更多的筒仍在繼續工作。所以ZKL具有在線自潔功能，保證空壓機連續工作。

2.3 冷卻器冷卻效果不佳

冷卻器冷卻效果直接影響壓縮空氣溫度，溫度的升高進而影響下一級壓縮時吸氣的效率，導致空壓機排氣壓力升高及產氣量下降。

IHI-SULLAIR TRX離心式空壓機冷卻器采用的是水走管程氣走殼程的冷卻方式，為增強冷卻器換熱效果，換熱管外增加了翅片。

拆卸空壓機冷卻器，檢查氣路發現換熱翅片顏色變黑，且積灰結垢較多。檢查水路發現近1/3的換熱管內有污垢和不同程度的堵塞情況。對于冷卻器清洗，我們先配置第奧克斯98與水配比為8：1的溶液，將冷卻器浸沒其中，每隔1h用pH試紙測試溶液酸堿度，pH值上升時添加第奧克斯98，保持溶液pH值≤2。浸泡8小時后取出，用高壓水槍逐根沖洗管路及翅片，最后再用壓縮空氣將其吹干。

優化改進措施3：拆檢中我們還發現冷卻器上下蓋板兩側邊緣有向下和向上的翻邊，蓋板中聚集有凝結水，凝結水不能及時排除，被高速流動氣體部分帶入下級壓縮或后續干燥設備，加重了系統腐蝕及后續干燥處理的負荷。上下蓋板的翻邊還占用了氣流通道，增加了氣流阻力。我們采取了改造處理，將原先的上壓板的邊緣作向上翻邊處理，下壓板邊緣作向下翻邊處理，這樣可以減少了進氣時的空氣阻力，同時在下壓板排氣側中間均勻沖三個Ф30mm孔眼，使得凝結水及時排入冷卻器底部凝水收集槽。

2.4 疏水器疏水效果差

一般離心式空壓機壓縮過程中約有50%的水份需從中冷器中析出，然后由疏水器排放掉。倘若疏水器疏水效果不佳，大量水分不及時排出，聚集在冷卻器內部，造成壓縮空氣中含有太多水分，更是容易使得葉輪及導流器道上積碳的產生，加劇壓縮空氣阻力，使得排氣溫度升高。

優化改進措施4：為防止壓縮機運行過程中因疏水器故障，導致凝結水不能被及時排出，我們要求現場人員巡檢時打開疏水器旁通閥，觀察水量，確認自動疏水器的運行狀況。

3 效果分析

通過對離心式空壓機氣道的全面保養維護和改進后，離心式空壓機壓縮性能有了明顯改善，各運行參數與額定參數已經基本接近（見表4），降低了離心式空壓機排氣溫度，提高了離心式空壓機產氣量，通過保養維護與改進，也為我們以后離心式空壓機氣道定周期保養提供了依據。

表4　C115、C116離心式空壓機2015年10月26日運行記錄相關參數

IHI-SULLAIR TRX離心式空壓機氣道保養作業規程：

（1）拆卸進氣管路、一二級循環水管路、進口導葉，二三級導流器彎管，放置開闊地帶。

（2）拆卸一、二、三級導流器，放置開闊地帶。

（3）用拆卸一、二級冷卻器，緩慢移出，平穩起吊。

（4）清理各導流器、葉輪、進口導葉，冷卻器腔體及管路中積碳和腐蝕物。

（5）對導流器、進口導葉、冷卻器腔體進行防腐噴漆（主漆、固化劑、稀釋劑調制比例= 4∶1∶1.5）。

（6）將拆卸不銹鋼板，浸泡冷卻器完后，壓空吹干后安裝不銹鋼板，確保各螺栓緊固。（清洗劑第奧克斯98，浸泡時間及比例視其污染狀況而定）。

（7）安裝并調整導流器間隙，安裝進口導葉及其各管路部件。

（8）用葫蘆起吊冷卻器并移入氣道，緊固各螺栓（事先再確認各螺栓無松動，內部無異物）。

（9）安裝一二級循環水管路、一二級疏水器，開閥試壓確保無泄漏。

（10）檢查并清理空濾，確保內部無異常。

（11）盤車檢查確認無卡阻異常，告之運行送電試運。

4 結束語

節能降耗是企業的生存之本，樹立一種“點點滴滴降成本，分分秒秒增效益”的節能意識，以最好的管理，來實現企業效益的最大化。節能減排工作是深入貫徹落實科學發展觀，構建社會主義和諧社會的重大舉措，不是單獨一個人可以完成的，它需要大家的共同努力。加強公司節能減排工作，努力建設綠色發展型企業，形成“人人節約、時時節約、事事節約”的良好氛圍。

參考文獻：

［1］ 費維民，李 健.離心式空氣壓縮機排氣量減少的故障分析與處理.冶金動力，2002（4）：14-17.

［2］ 曾 延，韓玉定.清除污垢對離心機壓縮能力的提高.冶金動力，2005（8）：12-16.

Centrifugal compressor airway maintenance and operation efficiency

JU Peng-fei
（Jiangsu Shenghong Technology Limited Company，Jiangsu Suzhou 215228，China）

AbstractAir compressor efficiency with growth and decline in run time， Jiangsu Shenghong Technology Ltd.Company C115， C116 centrifugal air compressor in the process of running a downward exhaust gas temperature， gas production，after eliminate measurement problem， according to the air compressor internal process step by step to analyze the causes of the problem， it is concluded that the air intake filter cartridge is dirty， filter resistance is big， the airway are deposited carbon deposition， and poor performance of the cooler， hydrophobic hydrophobic effect difference four factor， together with combining the defect of cooler cover plate can be found in the process of maintenance has been optimized and improved measures. Compressor gas production basic return to the factory level， improve the compressor efficiency. It also in the removal of diverter carbon deposition， dust collecting method and reduce the diverter corrosion and prolong the service life of this try some new cleaning agents and tools， set standards for such regular work in the future.

Key wordsoperating efficiency；airway maintenance；carbon deposition；cooler；diffuser

中圖分類號：TH452

文獻標識碼：A

作者簡介：居鵬飛（1979-），江蘇高郵人， 專業：化學工程 ，現從事 公用工程生產、設備相關工作 。