空壓機冷卻系統(tǒng)酸洗過程及要點

高麗芳，張 強，賈時六，王延明，楊禹龍，谷國興

（中國航天空氣動力技術(shù)研究院，北京 100074）

0 引言

冷卻系統(tǒng)是空氣壓縮機的重要組成部分，冷卻效果差，冷卻器溫度過高，會導致壓縮機高溫報警、甚至跳車，直接影響到壓縮氣體的穩(wěn)定供應。冷卻器的日常維護保養(yǎng)必不可少，酸洗是其中的主要工作。用柔酸清洗掉附著在冷卻器內(nèi)壁上的水垢沉淀，可以提高冷卻器的換熱效率。如果設備長時間運行而不對冷卻系統(tǒng)進行酸洗，不但會影響冷卻效果，水垢的累積還會使冷卻管徹底堵死，導致報廢。氣溫較高的季節(jié)，對冷卻系統(tǒng)的考驗更大，因此每年進入夏季之前，定期對壓縮機冷卻系統(tǒng)進行一次酸洗。

1 壓縮機冷卻系統(tǒng)溫度過高原因分析

中國航天空氣動力技術(shù)研究院離心式中壓空氣壓縮機冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)是經(jīng)過化學試劑軟化過的工業(yè)用水，水中的鈣鎂離子含量較高。設備運行時，冷水流經(jīng)管翅式冷卻器，與銅管內(nèi)的壓縮氣體進行熱交換，循環(huán)水帶走高溫氣體的熱量，使熱空氣溫度降低。隨著水溫升高，水中的鈣鎂離子會析出并在冷卻器銅管外壁上結(jié)垢。因水垢熱導率遠低于金屬銅，會影響冷卻水吸收的熱量；水垢的積累，也會使冷卻水流通不暢，流量減少影響換熱效果，進而導致壓縮機溫度過高而報警、甚至跳車，影響壓縮機的正常運行。結(jié)垢情況更嚴重時會使冷卻器徹底堵塞，即使后續(xù)酸洗也不能完全疏通，導致冷卻器報廢，造成更大的損失。因此，及時清除冷卻器中的水垢，提高冷卻效果，才能解決冷卻系統(tǒng)溫度過高的問題，保障設備的正常運行，進而提高壓縮機的使用壽命。

2 酸洗過程

2.1 酸洗前的準備

（1）根據(jù)以往經(jīng)驗確定酸洗持續(xù)時間，時間短了影響酸洗效果，酸洗時間過長可能會使冷卻器銅管遭到腐蝕而漏水，需要解體壓縮機取出冷卻器來解決問題，不僅影響壓縮機正常供氣，而且大大增加了工作量。中國航天空氣動力技術(shù)研究院使用的離心式壓縮機分為5 級壓縮，前4 級各配有一個冷卻器，用來冷卻各級壓縮后的高溫氣體，壓縮氣體流量為260 Nm3/h，壓縮機最大出口壓力為2 MPa，根據(jù)以往的酸洗經(jīng)驗，酸洗持續(xù)4～5 d效果最佳。

（2）檢查壓縮機運行記錄，關注運行時1～4 級壓縮氣體冷卻后的溫度，確定各級冷卻器冷卻效果。溫度越高的，冷卻效果越差，說明冷卻器結(jié)垢情況越嚴重，則酸洗時管路先連接此級。

（3）準備酸洗需要的工具。工業(yè)用酸（環(huán)保型）4 桶（約100 L）、堿、專用酸洗槽、專用酸洗管路、pH 試紙、盲板等；酸洗工具采用耐腐蝕的樹脂槽和耐壓橡膠管。

2.2 樹脂酸洗槽

酸洗槽（圖1）的主體使用樹脂制作，具有耐酸堿腐蝕、質(zhì)量輕、強度高、使用壽命長等優(yōu)點。槽內(nèi)靠近底部處安裝兩個電加熱棒用來加熱酸洗液體以提高反應速度。溫度傳感器可持續(xù)監(jiān)測酸洗液的溫度，防止溫度過高導致酸液蒸發(fā)、加熱棒干燒毀壞等問題。水槽背后裝有水泵，接入到前面的控制箱內(nèi)，溫度的查看，加熱功能的開啟、關閉通過控制面板實現(xiàn)。

圖1 酸洗槽

2.3 酸洗管道安裝

（1）聯(lián)系調(diào)度和運行人員確認壓縮機為停機狀態(tài)，確保冷卻水進水閥關閉。

（2）放掉冷卻器內(nèi)存水，拆卸外部冷卻水管路。水池水位過高會造成水管路的接口法蘭處有漏水，可使用盲板封住。

（3）觀察冷卻器內(nèi)銅管壁，根據(jù)結(jié)垢情況確定酸洗時長。

（4）安裝酸洗管路。冷卻器酸洗順序按照溫度從高到低排列，每一級的酸洗進水管路法蘭連接冷卻器的出水口法蘭，酸洗出水口法蘭連接下一級冷卻器的出水口法蘭，依次將4 個級串聯(lián)起來，即按照壓縮機控制面板上4 個級的溫度由高到低的方向按裝。為保證冷卻器內(nèi)部酸洗液充盈，防止氣體在管內(nèi)高點處堆積，酸洗回流管路應盡可能高于冷卻器最高位。為保證能夠酸洗到冷卻器最高位并循環(huán)，可以將最高位的放氣管路直接接到酸洗槽。以某臺離心式中壓機為例，其某日的部分運行數(shù)據(jù)見表1，酸洗管路按照圖2 所示順序連接。

圖2 酸洗管路連接順序

表1 壓縮機運行溫度 ℃

2.4 酸洗過程及注意事項

（1）先清理酸洗槽，長時間不使用，酸洗槽里會存有灰塵和上次酸洗后留下的堿性雜質(zhì)。如果不清理干凈，雜質(zhì)在酸洗時會進入冷卻器，另外堿性雜質(zhì)會中和一部分酸，造成酸液浪費，因此酸洗時首先要保證槽內(nèi)干凈無雜物。

（2）酸洗管道接入酸洗槽后注入清水，打開循環(huán)泵。酸洗槽內(nèi)的注水量要保證打開水泵循環(huán)的時候回水管出水的同時水位超過酸洗槽的溫度傳感器。若注水過少，水位在溫度傳感器以下，傳感器無法監(jiān)測水溫，酸洗時加熱棒加熱過程無法控制，長期溫度過高工作會造成酸液大量蒸發(fā)，嚴重時會損壞加熱棒，導致酸洗過程無法正常進行。若注水過多，為保證酸洗液的pH 值，水中需要加入較多的酸，造成不必要的浪費。因此，注水量一般超過溫度傳感器即可，酸洗時要實時觀察，水位降低了及時補水，酸度不足時加注酸液，以免影響正常酸洗。

（3）檢查安裝的所有法蘭是否漏水，保證酸洗管路系統(tǒng)沒有泄漏，發(fā)現(xiàn)泄漏及時處理，防止加入酸液后酸洗溶液泄漏損壞地面或設備。

（4）確認無漏后繼續(xù)循環(huán)清水，確認回水管路正常出水，打開最高位放氣管路閥門排出內(nèi)部空氣直至流出清水，此過程非常重要，并且酸洗過程中也要定期觀察最高位放氣管是否參與酸液循環(huán)。如果沒有，將回水管路卡死，使放氣管出水，然后松開回水管路，將回水管放置冷卻器最高位的上面位置，這樣才能保證冷卻器內(nèi)部沒有氣團，充滿酸洗液，否則容易洗不到冷卻器的頂部。

（5）酸洗開始，向水中加入酸液1～2 桶，循環(huán)幾分鐘后用試紙測試酸洗液的酸性，將pH 值調(diào)整到1 左右，打開加熱棒開關加熱液體，加熱可以加快酸洗的反應速度。一般設定水溫最高值為60 ℃左右，到達最高溫度后加熱棒自動斷開加熱停止，溫度降低后，根據(jù)實際情況再打開。

（6）酸洗過程應盡量不間斷地循環(huán)運行，酸洗開始后要定時檢查，開始可以15 min 檢查一次，運行平穩(wěn)后，每1～2 h 檢查一次。為了酸洗效果徹底，同時縮短酸洗時間，盡量夜間安排運行人員值班監(jiān)測，以避免出現(xiàn)問題。

（7）值班人員檢查時要注意有沒有漏水現(xiàn)象，如果微小泄漏不影響酸洗進行，暫時用塑料耐酸容器接一下，白班維修人員到達后及時修復；如果出現(xiàn)較大的泄漏，應馬上停止酸洗，待泄漏問題解決后再運行。其次要測試液體的酸性，酸性太弱時酸洗效果較差，一般當pH 值超過4 就需要加注酸洗液，將pH 值維持在2 以下即可。

（8）酸洗時監(jiān)測人員應注意個人防護，即便使用的是環(huán)保型酸液，在酸洗過程中也會蒸發(fā)，因此在觀察和加注酸液的時要佩戴口罩、防護面罩和防酸手套，以免酸液蒸汽吸入呼吸道或者酸液飛濺到皮膚，如果不慎沾到皮膚上，要立即用大量清水沖洗。

2.5 酸洗結(jié)束

（1）酸洗結(jié)束后切斷加熱棒電源，水泵繼續(xù)循環(huán)。酸洗溶液存在腐蝕性，不能直接排掉，以免影響環(huán)境或者腐蝕其他東西。要在溶液中加入一定量的堿來中和酸洗液，循環(huán)運行一段時間，使酸堿充分中和，測量酸堿度，pH 值到達7 后即可將液體排放。

（2）清洗酸洗系統(tǒng)。將槽內(nèi)注入清水，整個管道系統(tǒng)至少沖洗一次，廢液測試為中性后排掉，將系統(tǒng)中的雜質(zhì)完全洗掉后將系統(tǒng)中的水凈，拆掉酸洗管路。

（3）對比酸洗前的圖片，查看酸洗后的銅管壁，應觀察到水垢消失，黃色銅管表面干凈有光澤，即為酸洗合格。若某級仍有部分銅管堵塞嚴重，則需要將此級冷卻器拆下單獨浸泡酸洗，酸洗完成后對此級冷卻器做耐壓試驗，合格后才能安裝使用。

（4）恢復原來管路，安裝管路時觀察密封墊有無損壞，若有損壞及時更換，以免管路連接后試水泄漏，還要重新拆開管路更換密封墊。管路連接完成后，打開冷卻器進水閥門，接通并循環(huán)冷卻水，檢查有無泄漏，不漏水即為酸洗完成，可以正常啟動壓縮機。

（5）酸洗結(jié)束后，要詳細記錄本次酸洗的時間、酸的用量以及酸洗前后壓縮空氣溫度的變化，為下次的酸洗提供可靠數(shù)據(jù)，也為壓縮機故障排查提供依據(jù)。

3 酸洗效果

酸洗結(jié)束后，主要從兩個方面判斷酸洗的效果。

（1）冷卻器酸洗前后對比（圖3）。

圖3 冷卻器酸洗前后

（2）通過壓縮機運行時溫度對比。設備酸洗后，各級壓縮氣體冷卻溫度降低了5～8 ℃，大大改善了冷卻效果，能夠保障壓縮機夏季正常運行。

壓縮機酸洗一般每年進行一次，既能改善設備的運行條件，又可以及時清理結(jié)垢，是設備維護保養(yǎng)不可缺少的一項工作。