离心式空压机气道保养与运行效率提升

居鹏飞（江苏盛虹科技股份有限公司，江苏苏州 215228）



离心式空压机气道保养与运行效率提升

居鹏飞
（江苏盛虹科技股份有限公司，江苏苏州 215228）

摘 要空压机运行效率随运行时间增长而下降，江苏盛虹科技股份有限公司C115、C116离心式空压机在运行过程中出现了排气温度升高、产气量下降的情况，在排除测量问题之后，按空气在压缩机内部流程逐步分析问题产生的原因，得出了进气过滤器滤芯脏，过滤器阻力大，气道积碳、积灰，冷却器冷却效果不佳，疏水器疏水效果差四大因素，一并结合保养过程中发现冷却器盖板的缺陷分别做了优化及改进措施。最终压缩机产气量基本恢复到出厂水平，提升了压缩机运行效率。文中还在清除导流器积碳、积灰的方法及减轻导流器腐蚀和延长其使用寿命上探讨尝试了一些新的清洗剂及工具，为今后的此类定期工作制定了作业标准。

关键词运行效率；气道保养；积碳；冷却器；扩压器

投稿日期：2016-04-17

0 引言

2014年，《国家应对气候变化规划（2014-2020年）》发布。根据规划目标，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非化石能源占一次能源消费的比重到15%左右。国家正在以科学发展观为指导，加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，努力增强可持续发展能力，建设创新型国家，继续为世界经济发展和繁荣作出更大贡献。节约能源、提高能源利用率，也是保障企业正常生产经营，实现公司健康可持续发展的长久之计，是企业适应市场需要，降低成本、增加效益、改善环境，提高企业竞争力的必然选择。目前经济形势依然严峻，公司的经营形势不容乐观，遇到的困难和挑战很多。因此，我们平时在经营中每节约一分资源，就为公司争取多一分的利润。

江苏盛虹科技股份有限公司为一家大型化纤企业，压缩空气在化纤行业主要是仪表用气、 网络用气及吸丝枪用气，用气量较大，压缩机消耗电量占公司总消耗的10%，空压机能耗除了在建厂选型时要选择适用、高效节能型压缩机设备外，在压缩机使用过程中的工况控制、设备保养也显得格外重要。公司使用的IHI-SULLAIR TRX型离心式空气压缩机，其中6台型号TRX150、产气量280 Nm3/min、额定压力0.5MPa、功率1500KW，设备编号为C115、C116、C120、C127、C128、C129。其中C115、C116两台于2007年投入运行，另外机台于2011年投入运行。2011年压空系统计量升级改造以来，到2015年10月，IHI-SULLAIR TRX离心式空压机压缩效率较初期都有不同程度的下降，其中C115、C116离心式空压机下降尤为明显。

TRX型压缩机是一种内置齿轮增速系统的高速多级透平压缩机。具有经济和高可靠性而广泛使用作为各种气体的气源的压缩机。具有极其紧凑的组装结构，包括压缩机主体、主电机、润滑系统、进气过滤器、中间冷却器、后冷却器和安装在同一机体上的控制面板等组成部分。它的旋转部件几乎完全无振动，因为它的转子做了很好的动平衡和静平衡。由于这些优点和其他一些功能，诸如机械部件磨损小和坚固耐用的特点，确保这种压缩机在整个使用时间周期内可以安全使用。

1 问题现状

江苏盛虹科技股份有限公司离心式空压机均采用恒压式控制，以C115、C116离心式空压机为例，其系统设定压力均为0.5MPa，在压空系统计量升级改造初期，其满载最大电流可达95A，设计额定电流为98A，压缩空气流量达280 Nm3/min，其相关参数见表1。到2015年6月，这两台离心式空压机排气性能已大为下降，主要表现为：电流值下降至85.3A（C115）、83.6A（C116），下降幅度达13.0%和14.7%，并出现了排气温度升高、产气量下降的情况，较大影响了机组的安全稳定运行。

表1　C115、C116离心式空压机2011年6月26日运行记录相关参数

表2　C115、C116离心式空压机2015年6月28日运行记录相关参数

2 问题分析与优化改进

针对离心式空压机产气量减少和排气温度升高的现象，我们首先采取对各控制、计量仪表进行全面排查和校验核对，排除了各控制探头和仪表异常造成的数据参数反馈异常的可能后，选择按空气在压缩机内部流程逐步分析，IHI-SULLAIR TRX离心式空压机气路系统包括：

2.1 进气过滤器滤芯脏，过滤器阻力大

离心式压缩机进口过滤器在压缩机经济、稳定运行过程中起着至关重要的作用，一方面有了进口过滤器，压缩机吸入洁净的气体，才能使得压缩机气道保持清洁，有效减少因压缩机气道脏而带来的一系列问题，另一方面进口过滤器也有效保障了生产出的压缩空气的洁净质量。压缩机吸入空气中的颗粒物要么集聚在压缩机气道系统，要么被产生的压缩空气带出。随着过滤器使用周期的增长及外围环境的影响，压缩机进口滤芯表面截留物质不断堆积。大量尘埃类物质聚集，会造成离心式空压机进气过滤芯堵塞，进气阻力增大，压缩机吸气变得越来越困难，使得离心式空压机产气量下降。IHI-SULLAIR TRX离心式空压机带有进气口负压监测功能，负压越大表示进口空气滤芯堵塞越严重，该型号压缩机使用要求进气口负压达到-7.0kP时，需更换进口空气滤芯，为验证进口负压达到-7.0kP时更换进气滤芯前后压缩机效率的变化，我们做了一项现场测试。

表3　C115离心式空压机2015年7月1日更换进气空气滤芯前后相关参数

从表3看出，滤芯更换后降低空压机进气负压，压缩机产气量由208 Nm3/min提高到了235 Nm3/min，但离额定产气量还是有较大距离，这虽然对压缩机产气量带来了影响，但还不是2011年以来压缩机效率大幅降低的主要原因。压缩机进气空气滤芯更换的厂家标准极限值-7.0kP，这应该是基于更换后效率提升产生效益与空气滤芯本身更换成本的综合经济考量，本文在此不加详述。

优化改进措施1：IHI-SULLAIR TRX离心式空压机原配进气过滤器为圆筒式空气过滤器，过滤芯制造厂家认为圆筒式空气过滤器加工精度不及板框式空气过滤器，故我们按现场尺寸及压缩机吸气量设计了板框式空气过滤器。

2.2 气道积碳、积灰

由于压缩机进口滤芯的过滤效率不可能达到100%，以及由于环境的污染，空气中的有害成分变得复杂，部分空气含有物质甚至无法被普通过滤器过滤截留，随着压缩机运行周期的增长，部分颗粒物不可避免进入离心式压缩机内部。在离心式压缩机气道拆检中我们发现，大量的炭状物质粘覆在压缩机叶轮、扩压器及导流器壁上，空气中含有的各种颗粒物与金属接触后在高温高压下，氧化形成一种附着物沉积在叶轮、扩压器及导流器壁表面形成坚硬且稳定的混合物，随时间推移形成积碳。大量的积炭粘覆在叶轮、扩压器及导流器壁上，使流道截面积减小，阻力增大，造成空压机排气温度升高，产气量下降。

对于大量积炭的清洁处理，我们原先采用清水喷洒发现其不溶于水，无法清除表面积碳，其后用洗洁精加水混合后喷洒清理，发现对于膨松的积碳表面清理有一定效果，但无法去除其硬实的积碳；后来我们选用了“威猛先生”清洗剂试验清理叶轮和导流器表面硬实的积碳，发现对于顽固的积碳处理有效果，对于硬实的积碳表面事先刮铲后再反复喷洒清理也有效；对于导流器上大面积的积碳我们采用事先喷洒威猛先生清洗剂后，用磨光机打磨处理，对于顽固硬实积碳采用小锤击碎后再喷洒威猛清洗剂后清理，效果十分明显；对于叶轮上顽固积碳我们采用威猛清洗剂喷洒后和铜铲刮铲交替反复清理，效果也同样明显，这些大大提高了我们清理离心机气道的效率。

为了减轻导流器腐蚀和延长其使用寿命，我们又对导流器及冷却器腔体清理后对其进行防腐处理，采用的是寿力专用的高温防腐涂料，其中主漆：固化剂：稀释剂采用4∶1∶1.5比例混合，喷涂完成后待高温油漆凝固12小时后安装。

优化改进措施2：为进一步减少因进口空滤过滤不完全，吸入空气带入部分颗粒物引起积碳、积灰，考虑近年环境变化，周边新建了电厂的影响，我们在离心式压缩机进口增加了ZKG-2200型自洁式空气过滤器，建立初级过滤系统。

在压缩机吸气负压的作用下，ZKL吸入周围环境空气，由于重力、静电、接触阻留、惯性扩散等综合作用，空气中的灰尘沉积在过滤桶滤料的外表面，清洁空气在净气室汇合，经气管进入压缩机。当PLC发出自洁指令，电磁阀会瞬间打开约0.1-0.2s，送出一股脉冲气流，经喷射、反吹的作用把过滤桶外表面的积灰吹掉。这种反吹自洁过程是间断的，每次仅三至四个滤筒处于反吹自解状态，其余更多的筒仍在继续工作。所以ZKL具有在线自洁功能，保证空压机连续工作。

2.3 冷却器冷却效果不佳

冷却器冷却效果直接影响压缩空气温度，温度的升高进而影响下一级压缩时吸气的效率，导致空压机排气压力升高及产气量下降。

IHI-SULLAIR TRX离心式空压机冷却器采用的是水走管程气走壳程的冷却方式，为增强冷却器换热效果，换热管外增加了翅片。

拆卸空压机冷却器，检查气路发现换热翅片颜色变黑，且积灰结垢较多。检查水路发现近1/3的换热管内有污垢和不同程度的堵塞情况。对于冷却器清洗，我们先配置第奥克斯98与水配比为8：1的溶液，将冷却器浸没其中，每隔1h用pH试纸测试溶液酸碱度，pH值上升时添加第奥克斯98，保持溶液pH值≤2。浸泡8小时后取出，用高压水枪逐根冲洗管路及翅片，最后再用压缩空气将其吹干。

优化改进措施3：拆检中我们还发现冷却器上下盖板两侧边缘有向下和向上的翻边，盖板中聚集有凝结水，凝结水不能及时排除，被高速流动气体部分带入下级压缩或后续干燥设备，加重了系统腐蚀及后续干燥处理的负荷。上下盖板的翻边还占用了气流通道，增加了气流阻力。我们采取了改造处理，将原先的上压板的边缘作向上翻边处理，下压板边缘作向下翻边处理，这样可以减少了进气时的空气阻力，同时在下压板排气侧中间均匀冲三个Ф30mm孔眼，使得凝结水及时排入冷却器底部凝水收集槽。

2.4 疏水器疏水效果差

一般离心式空压机压缩过程中约有50%的水份需从中冷器中析出，然后由疏水器排放掉。倘若疏水器疏水效果不佳，大量水分不及时排出，聚集在冷却器内部，造成压缩空气中含有太多水分，更是容易使得叶轮及导流器道上积碳的产生，加剧压缩空气阻力，使得排气温度升高。

优化改进措施4：为防止压缩机运行过程中因疏水器故障，导致凝结水不能被及时排出，我们要求现场人员巡检时打开疏水器旁通阀，观察水量，确认自动疏水器的运行状况。

3 效果分析

通过对离心式空压机气道的全面保养维护和改进后，离心式空压机压缩性能有了明显改善，各运行参数与额定参数已经基本接近（见表4），降低了离心式空压机排气温度，提高了离心式空压机产气量，通过保养维护与改进，也为我们以后离心式空压机气道定周期保养提供了依据。

表4　C115、C116离心式空压机2015年10月26日运行记录相关参数

IHI-SULLAIR TRX离心式空压机气道保养作业规程：

（1）拆卸进气管路、一二级循环水管路、进口导叶，二三级导流器弯管，放置开阔地带。

（2）拆卸一、二、三级导流器，放置开阔地带。

（3）用拆卸一、二级冷却器，缓慢移出，平稳起吊。

（4）清理各导流器、叶轮、进口导叶，冷却器腔体及管路中积碳和腐蚀物。

（5）对导流器、进口导叶、冷却器腔体进行防腐喷漆（主漆、固化剂、稀释剂调制比例= 4∶1∶1.5）。

（6）将拆卸不锈钢板，浸泡冷却器完后，压空吹干后安装不锈钢板，确保各螺栓紧固。（清洗剂第奥克斯98，浸泡时间及比例视其污染状况而定）。

（7）安装并调整导流器间隙，安装进口导叶及其各管路部件。

（8）用葫芦起吊冷却器并移入气道，紧固各螺栓（事先再确认各螺栓无松动，内部无异物）。

（9）安装一二级循环水管路、一二级疏水器，开阀试压确保无泄漏。

（10）检查并清理空滤，确保内部无异常。

（11）盘车检查确认无卡阻异常，告之运行送电试运。

4 结束语

节能降耗是企业的生存之本，树立一种“点点滴滴降成本，分分秒秒增效益”的节能意识，以最好的管理，来实现企业效益的最大化。节能减排工作是深入贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，不是单独一个人可以完成的，它需要大家的共同努力。加强公司节能减排工作，努力建设绿色发展型企业，形成“人人节约、时时节约、事事节约”的良好氛围。

参考文献：

［1］ 费维民，李 健.离心式空气压缩机排气量减少的故障分析与处理.冶金动力，2002（4）：14-17.

［2］ 曾 延，韩玉定.清除污垢对离心机压缩能力的提高.冶金动力，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

中图分类号：TH452

文献标识码：A

作者简介：居鹏飞（1979-），江苏高邮人， 专业：化学工程 ，现从事 公用工程生产、设备相关工作 。