螺桿式空壓機出口露點異常現象分析及處理

遲百川

（國家管網集團榆濟管道有限責任公司，山東濟南 250101）

0 引言

空壓機是氣壓發生裝置，將機械能轉換為氣體壓力能的轉換設備[1]。某天然氣增壓站采用Atlas GA90 型螺桿式空壓機[2-3]，用于提供離心式壓縮機組的隔離氣、電機的正壓通風氣體、電動閥門的驅動氣體。正常運行時，空壓機的出口露點在-30 ℃以下，但該空壓機組在實際運行中，出口露點持續升高，與實際要求數值相差甚遠，如不及時解決，相關設備將無法安全、平穩、可靠運行，且使用壽命也會大大降低。

下面將從環境、露點儀、空氣吸入通道、干燥機等4 個方面進行分析，總結出可能導致該異常現象的原因。

1 出口露點異常分析

空壓機儀表顯示出口露點數值如圖1 所示，可以看出與要求值-30 ℃以下相差甚遠，相關設備的運行存在很大安全隱患。

圖1 空壓機儀表顯示出口露點數值

1.1 環境因素

空壓機吸入空氣的溫度、濕度將直接影響出口露點。吸入空氣溫度越高、含水量越大，出口露點也越高。現場空壓機房溫濕度表將近30 ℃，且相對濕度較低（圖2）。同時，空壓機頂部換熱口處于關閉狀態，因此可排除環境因素對露點的影響（圖3）。

圖3 空壓機頂部換熱口

1.2 露點儀因素

現場露點儀探頭的作用是測量空壓機出口水露點，雖然單位是攝氏度（℃），但實質是壓縮空氣的含水量（圖4）。因此測量露點實際上就是測量空氣中的含水量[1]。經過現場實際調節及對露點儀的檢查，均未發現異常，因此排除露點儀的因素（圖5）。

圖4 現場露點儀探頭

圖5 現場露點儀調節方式

1.3 空氣吸入通道因素

空氣吸入通道如圖6 所示，包括進口海綿、空氣濾芯、冷卻系統填料底端。空壓機長期運行，大量有害雜質，如空氣中的固體顆粒、水分等，將殘留在吸入通道，如不及時清理將影響出口露點。現場檢查并對其進行清理后，出口露點有所降低，但變化不大，因此該因素并非主導因素。

圖6 空壓機空氣吸入通道

1.4 干燥機因素

無熱再生吸附式壓縮空氣干燥機[4]是空壓機干燥系統的主要設備，由罐體、干燥劑、擴散器、氣動薄膜閥、電磁閥、對夾式止回閥和控制器等部件組成（圖7）。它是一種利用多孔性固體物質（活性氧化鋁）表面的分子力來吸取氣體中的水分，從而獲得較低露點溫度、更干燥、潔凈氣體的凈化設備。

圖7 干燥機運行流程

（1）控制器。如果干燥機控制器設置錯誤或出現故障，將影響干燥機吸附再生的比例、時間及運行狀態和效果，直接導致出口露點變化。經檢查未發現異常。

（2）相關閥門。如果其中某個閥門由于故障或其他原因導致不動作或動作不徹底，將導致吸附再生罐工作效果不佳，水氣無法全部排出，直接導致出口露點變化。經檢查，再生氣量調節閥開度適合，氣動薄膜閥、電磁閥工作正常，止回閥無異常。

（3）擴散器。擴散器堵塞，將導致再生性能下降，影響出口露點。擴散器清理內部灰塵較多，重新清理后進行回裝（圖8）。

圖8 擴散器清理

（4）過濾器。過濾器的作用是過濾壓縮空氣的油霧、水霧，增強吸附再生效果，延長干燥劑的使用壽命。過濾器的個別濾芯出現輕微變形情況，內部粉塵較多，已失去過濾效果，更換后進行回裝（圖9）。

圖9 過濾器檢查

（5）浮子式自動排水器。安裝在前置過濾器底部，用于收集油、水混合物并及時排出。如果出現故障，將導致過濾器失去效果，影響吸附效果，導致出口露點變化。浮子式自動排水器現場運行狀況如圖10 所示，可以看出自動排水器內部堵塞嚴重，已無法自行排污，更換后進行回裝。

圖10 浮子式自動排水器現場運行狀況

（6）干燥劑（活性氧化鋁）。干燥劑的質量直接影響著出口露點[5]。檢查發現，活性氧化鋁的表面呈淡黃色，中毒失效嚴重，對其進行整體更換（圖11）。

圖11 活性氧化鋁檢查

啟動空壓機進行為期5 d 的測試，試運后的空壓機出口露點如圖12 所示，符合空壓機的運行要求。

圖12 試運后的空壓機出口露點

綜上所述，該故障的原因是：空壓機組長時間運行，吸入油水混合物較多，浮子式自動排水器積液過多，無法及時排除，導致干燥機前置過濾器過濾效果急劇下降，失去過濾作用。油水混合物進入吸附再生罐中，致使其中活性氧化鋁中毒失效，進而導致出口露點過高的異常現象。

2 后期運行建議

（1）干燥劑（活性氧化鋁）的使用效果與溫度有關，冷卻后的壓縮空氣溫度在40 ℃以下時活性氧化鋁的吸附效果最佳，因此除正常的保養外，還要根據現場實際情況對空壓機進、排氣通道等相關部位進行清理，保障進入吸附再生罐氣體的溫度。

（2）干燥劑（活性氧化鋁）使用年限在2～3 年，特殊的工作環境需每年更換一次。質量差的氧化鋁顆粒，包裝簡陋、大小不均（要求直徑3～5 mm）、手感粗糙、密度較大、粉塵較大、硬度不達標、更換周期頻繁，對設備、濾芯、露點有影響。綜合成本、露點等因素，建議后期采購原廠的活性氧化鋁。

（3）干燥劑（活性氧化鋁）儲存時，即使包裝較嚴密也會吸附空氣中的潮氣，影響吸附效果。因此更換活性氧化鋁完成后，建議啟空壓機測試運行3～7 d，活性氧化鋁才能發揮出最好效果。

（4）空壓機長時間低壓運行（壓力小于5 bar，即小于0.5 MPa），壓縮空氣中的含油量會變大，使油霧分離器濾芯的使用壽命減少。建議空壓機啟動初期盡量減少無關設備使用壓縮空氣，待壓力大于5 bar 時再逐步投用其他設備。

（5）空壓機夏季運行時，可通過排風扇等設備保持室內通風良好，溫度控制在30 ℃左右；冬季運行時，應保證室內溫度高于0 ℃，可通過調節空壓機頂部排風口將一部分熱空氣反吹到室內，同時應根據氣候的變化改變排水頻次及排水時間。

3 結束語

作為生產過程中不可或缺的設備，空壓機在石化行業的作用至關重要。針對螺桿式空壓機在運行過程中出口露點異常的問題，本文進行了詳細分析，歸納出4 個大類的可能因素，逐一排查后，確定了主導因素并啟機測試。最后，對空壓機組后期的運行提出了5 條可行性建議，以獲得較低露點溫度、更干燥、更潔凈的壓縮氣體，進而為其他相關設備的安全、穩定、長周期、滿負荷、優良運行奠定良好的基礎。