離心式壓縮機空氣過濾器改造分析

南京磁谷科技股份有限公司 王鵬

離心式壓縮機的工作原理就是通過葉片向空氣施加動能，從而將動能轉化為靜壓能。空氣是離心式壓縮機運行的關鍵元素，而空氣過濾器則是氣體壓縮機的第一道保護屏障，其能夠對進入壓縮系統的氣體進行過濾，從而保證壓縮系統內的氣體干凈，減少對壓縮機各部件的損傷。基于離心式壓縮機的工作性能要求，過濾器的主要要求是濾清效率高、流動阻力低、能較長時間連續使用而無須保養。

1 離心式壓縮機故障描述

某化工企業配有兩臺VB1500H3離心空壓機，2臺空壓機進氣過濾器建在室外。2017年1月1#離心式壓縮機出現了振動增大的現象，在開蓋檢查中，發現離心機轉子及空氣流道等出現了較多顆粒物劃傷的現象，如圖1所示，后續檢查中發現轉子動平衡也失效了。2017年11月，2#離心機在開蓋檢查中也出現了類似的情況。

圖1 離心機轉子及流道損傷情況

通過對該故障的深入分析，發現該企業的空氣環境比較惡劣，離心式壓縮機在運行過程中，部分空氣中的粉塵、灰塵等雜質會依附在空氣過濾器的濾芯上，大量的固體顆粒、灰塵長期沉降在過濾器上，其污染程度遠遠超過過濾器的設計標準，而反吹裝置不能將大量污染物吹落，導致濾芯的阻力不斷增大，進入壓縮機內的空氣量不斷減少，最終造成過濾器出現堵塞。另外，長期沉降的灰塵會導致濾芯失效，尤其是當依附在濾芯上的污染物超出其設定值后，就容易導致濾芯出現破損，致使空氣中的污物進入離心機中，附著在離心機轉子及空氣流道上，破壞轉子動平衡。并且在三級轉子處，由于其轉速極高，為25000 r/min，污物中較硬的顆粒會劃傷轉子及流道，對機組造成實質性的損傷。

2 離心式壓縮機空氣過濾器改造方案

該企業所用的VB1500H3離心空壓機空氣過濾器采取的是自潔式，濾芯濾料為防水型的濾紙，此種過濾器最大特點就是定時進行反吹自潔，具體構建見圖2所示。其工作原理主要是將待進入離心機室內的空氣污物進行過濾處理，以此實現凈化空氣的目的。在過濾器運行的過程中，無數的小顆粒粉塵會在濾料的迎風面形成一層塵膜，雖然塵膜會提高過濾效果，但是也會增加進氣阻力，導致離心機進氣量減少。

圖2 自潔式空氣過濾器結構圖

離心式壓縮機空氣過濾器主要承擔過濾空氣的重要作用，是保護空氣壓縮機其他元部件的重要屏障，能夠有效延長油分芯和機油芯的使用壽命。因此選擇優質的空氣過濾器有非常重要的現實意義。基于離心式壓縮機空氣過濾器所存在的故障，通過深入分析，其主要是由于空氣過濾器自潔能力不足造成的，如離心式壓縮機在運行8個月后過濾器負壓由最初的901.6 Pa增加至1332.8 Pa，正常運行要求低于1470 Pa，盡管企業采取縮短更換濾芯周期的方式，但是過濾效果仍然比較差。另外根據調查，由于近些年空氣質量相對比較差，因此離心機在運行的過程中會額外增加成本費用。例如，該型號空氣過濾器的濾芯價值在8萬元左右，而其使用壽命僅為預期使用壽命的一半，這樣必然會增加企業的運行費用成本。因此企業決定改造現有空氣過濾器，總體的改造思路為：結合企業周圍的空氣環境，決定在現有過濾器的基礎上，在其外部進行預過濾裝置，預過濾裝置安裝防水的初濾布，這樣可以過濾空氣中較大顆粒污物，初過濾后的空氣進入自潔式空氣過濾系統，可以達到兩級過濾的效果。

結合離心機空氣過濾器的安裝位置現場看，本次改造采取在現有結構的基礎上向外拓展出300～800mm，然后在預過濾裝置垂直面設置濾布，過濾裝置采取“不銹鋼網+濾布”的結構，不銹鋼網采取10mm×10mm的尺寸，采取內外雙層結構，而濾布則安裝在內外兩層不銹鋼網之間。為了達到過濾空氣污物的目的采取400目的濾布。形成一個新的密閉空間（一級濾風室）。具體的改造方案為：先制作預過濾裝置鋼架主體，在安裝試驗中發現外層不銹鋼網壓蓋尺寸可制作的更大（2.0m×1.1 m），更大的外層網使濾布的更換更加方便。主體結構安裝完成后澆筑預過濾裝置的基礎，混凝土基礎內側與底部鋼架嚴密貼合、抹面密閉，外側留出方便鉸鏈運行的凹槽。基礎澆筑完成后進行防腐操作、濾布安裝，濾布壓板邊框粘貼橡膠條，以便壓緊濾布，預過濾裝置改造完成。

為了保證過濾器的高效運行，在改造后的運行中需要觀察過濾器負壓值，當負壓值增大或者將要達到警戒值時，需要使用清水清洗濾布，在完成清洗后如果負壓值仍然比較大則要更換濾布。

3 離心式壓縮機空氣過濾器改造效果分析

通過對改造后的離心式壓縮機空氣過濾器運行觀察（表1），經過改造后，空氣過濾器的負壓值到第二周基本穩定，滿足離心式壓縮機的運行要求。經過1年的運行，取得了較好的效果：一是改造工程小，建設周期短，降低了對生產的影響。此種改造方案是建立在對現有離心機空氣過濾器基礎上進行的改造，由于其改動相對較小，因此改造的建設周期相對比較短，能提高離心機壓縮機的正常使用周期。二是有效降低了離心式壓縮機的運行故障。根據統計，經過空氣過濾器改造后，空氣中400目以上的固體顆粒被擋在濾布外表面，有效避免了灰塵進入壓縮機系統內部，對壓縮機內部元件造成損傷。三是有效提高了企業的經濟效益。通過改造，不僅延長了離心式壓縮機濾芯的更換周期，而且降低了濾芯破損率，為企業節省了大量的資金。例如，通過對離心機轉子的維修保養記錄看，在實施改造后，離心機的各葉輪葉表面、空氣流道光滑勻稱，輪動平衡得到很好保護，有效降低了備件成本。