离心空压机扩压器损坏原因分析及预防

靳海斌

（湖南华菱湘潭钢铁股份有限公司动力厂,湖南湘潭 411101）

1 引言

华菱湘潭钢铁股份有限公司动力厂三空压站配置有5台P700-2250型离心式空压机，排气压力0.8 MPa，流量：250 m3/min，一级叶轮转速 30000 r/min，二级叶轮转速50000 r/min；主要为5 m宽厚板厂提供压缩空气。在定修进行叶轮清灰时，发现一级扩压器导叶出现裂纹或局部脱落，其现象见下图1。

图1 扩压器导叶裂纹或者局部脱产落现象

针对上述出现问题分析如下。

2 空压机结构及工作流程

空压机结构及工作流程情况如图2。

图2中：1——空气由自洁式空气过滤器出口进入压缩机进口管

2——空气经过第一级叶轮和第一级扩压器压缩后进入蜗壳

3——热量和冷凝水在第一级中间冷却器中被带走

4——空气经过第二级叶轮和第二级扩压器进一步压缩

5——更多的热量和冷凝水在第二级中间冷却器中被带走

6——空气在第三级叶轮和第三级扩压器被压缩到最终压力

7——空气由出口排出经过后冷却器进一步冷却后进入用户系统.

图2 空压机结构及工作流程

3 损坏原因分析

从扩压器表面和导叶损坏部位冲刷痕迹观察，初步分析认为工作介质对它的影响的可能性较大。因为损坏的为第一级扩压器，扩压器前设备工艺流程各环节状况需要进行检查、分析情况如下：

（1）检查自洁式空气过滤器（以下简称“空气过滤器”）净气室内情况：打开其上部人孔盖，检查净气室内部，发现只有一些清灰，内壁无锈蚀。

（2）空气过滤器出口连接空压机入口的管道：因在设计和安装时，将连接管道设计为不锈钢卷板制作，管道内壁因不存在锈蚀的情况。

（3）空压机入口管道和入口膨胀节的法兰连接处以及空气过滤器出口法兰和管道法兰连接处：空压机入口管道处的法兰为厂家进口石棉垫，螺栓无松动情况，在机组运行中该部位未发现存在吸气情况；空气过滤器出口法兰在室外，长期经过风吹雨淋，已出现锈蚀的情况，但在净气室内检查法兰内部无锈蚀情况。

（4）空气过滤器的滤筒安装方法：滤筒均按照其内部孔的橡胶垫的位置安装，未出现明显偏差，从空气过滤器橡胶垫与过滤器接触的部分的灰尘痕迹可以证明这一点。

（5）过滤器滤筒的过滤精度：过滤器的精度由其滤筒的精度决定，但滤筒的精度是否达到了产品铭牌名义进度，现场未进行过检验；对于空压机来说，其工作介质空气的质量是设备重要的工况指标，必须进行验证。为此，我们借助厂家专业仪器对其进行了检测，情况如下：

a、检测仪器：BCJ-1系列尘埃粒子计数器

b、检测方法：对自洁式空气过滤器入口、出口空气定点、定时取样进行统计分析

c、检测数据如下表1、表2。过滤器的过滤效率=×100%

表1 过滤器前的检测数据

经上公式计算得出的各粒径过滤效率如下：

颗粒直径为5 μm过滤效率：49.3%

颗粒直径为2 μm过滤效率：54.6%

颗粒直径为1 μm过滤效率：49.7%

颗粒直径为0.7 μm过滤效率：42.4%

颗粒直径为0.5 μm过滤效率：37.2%

颗粒直径为0.3 μm过滤效率：27.9%

经现场对照自洁式空气过滤器的铭牌上的技术参数，当颗粒为2 μm时，其过滤效率应为99.5%，而经过检测数据计算的实际过滤效率只有54.6%，两者相差近1倍，可以证明进入空压机的空气介质质量满足不了其工况要求。

经过上述一系列检查分析，确定扩压器导叶裂纹和局部脱落原因有三：

（1）自洁式空气过滤器精度低或性能下降，不能满足空压机工况要求，未能有效过滤空气中的颗粒，从而使较大颗粒尘埃进入离心机，被加速后高速撞击一级扩压器，从而导致扩压器叶片疲劳受损。

（2）空压站外部环境影响空气质量，空压站地处主要交通要道附近，过往的大型货车带起的灰尘很重，通过过滤器吸入机组；根据某权威空压机厂家在国内数家大型钢铁企业空压站所做的空气质量检测数据显示，均为最严重污染的GX级.表明对于空压机而言，钢铁企业周边的空气污染实际上已是一个不容忽视的问题。

（3）扩压器的材质强度不足，在一定程度上也导致了其损坏的可能性；据了解，目前离心机的扩压器的材质主要为不锈钢和铝合金材质，两种材质的硬度和可靠性各有优缺。中国目前钢铁企业空压站使用较多的空压机主要有英格索兰、美国复盛、日本寿力、韩国三星等。各个厂家的空压机的一级扩压器也不尽相同，有不锈钢、铝合金以及铸铁等材质。经查三空压站离心机压厂家提供的资料，其扩压器材质为铝合金，材质较软，强度较低，我们认为在空气环境恶劣的区域是不能满足使用要求的。

表2 过滤器后的检测数据

4 预防措施和对策

（1）有计划或者当过滤器压差超过 10"（254mm）H2O=2500 Pa压力时，检查空压机入口过滤器性能参数。

(2)在自洁式空气过滤器粗过滤网上加装DV过滤布，增加其粗过滤效果，同时防雨水进入空压机入口过滤器滤筒。

(3)定期检查空压机入口过滤器外壳，进气管道，及时检修处理漏气的部位。

(4)选用或更换成高强度设计的扩压器以抵御异物冲击的影响。

(5)严格按照国家标准采购自洁式空气过滤器滤筒，保证过滤精度和效率；1年定期更换全部滤筒，保证滤筒性能满足要求。

5 结束语

本文通过介绍一种离心式空压机扩压器出现损坏的分析方法，全面系统的分析了可能导致损坏的多种因素，为其他同行业空压机出现类似的情况提供了一定的参考基础，由于过滤器内部状况可以人眼观察到，较容易排除，但过滤器滤筒的精度则无法通过肉眼进行分辨，需借助专业仪器进行检测，不仅保证空压机的运行工况，更重要的是保证设备稳定、高效性能。另外，在空压站周围环境较差时要保证离心机可以长周期稳定运行，对第一级扩压器优先选用不锈钢材质，不仅可以大大降低腐蚀性气体对扩压器导叶和叶轮的影响，同时也可延长零部件寿命，且长期运行中体现节能效果。