浅谈螺杆式空压机技术改造

蔡家帅，王 建，袁 凯

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)

浅谈螺杆式空压机技术改造

蔡家帅，王 建，袁 凯

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)

喷油螺杆式空压机成为当今空气压缩机发展的新主流,笔者主要结合我厂螺杆空压机设备使用的情况，对其关键技术进行探讨，并对空气干燥系统，冷却系统进行技术改进，使其更好地发挥效能。

螺杆式空压机；纯碱制造；空气干燥系统；冷却系统；技术改造

随着生产和科技形势的不断发展,喷油式螺杆空压机因其振动小、噪音低、效率高、无易损件等优越而且可靠的性能，成为当今空气压缩机发展的新主流。江苏省井神盐化股份有限公司淮安碱厂2011年2月份建成投产，重碱车间压缩工序有三台喷油螺杆式空压机用于生产，与传统的活塞式压缩机相比具有振动小、效率高、运行平稳、维护简便等特点，为生产的正常运行,降低消耗,增加效益都起到了重要作用,本文主要结合我厂螺杆空压机设备使用的情况，对其关键技术进行探讨，并对局部进行改进，使其更好地发挥效能。

1 空压机机体构造与工作流程

1.1 基本机构

我厂压缩工序使用的喷油螺杆式空气压缩机，是一种由高精密度阴、阳转子啮合容积式回转型压缩机。阳转子直径大，阴转子直径较小，阴、阳转子平行且水平装于空气压缩机机壳内部，阴、阳转子两端分别通过轴承支撑定位。阳转子有五个形齿，而阴转子有六个形齿，齿形呈螺旋状，两者齿形相互啮合。电动机经联轴器、增速器带动阳转子，而阳转子直接带动阴转子一同旋转，完成吸气、封闭压缩、排气过程。

1.2 工作流程

当压缩机转子转动时，空气通过进气过滤器将大气中的灰尘或杂质过滤，过滤后的空气由进气控制阀进入压缩机主机。在压缩过程中与喷入的冷却润滑油混合，经压缩后的混合性气体从压缩腔进入油气分离罐，此时压缩排出的含油气体通过油气分离滤芯在重力、碰撞、拦截作用下，绝大部份的润滑油被分离出来，然后进入油气精分离器进行再次分离，得到含油量极少的压缩空气，当空气被压缩达到规定的压力值时，最小压力阀自动开启，排出高温的压缩空气到冷却器进行冷却，最后送入生产使用系统。简图如图1。

2 空压机干燥系统的技术改造

2.1 生产中干燥系统存在的问题

我厂压缩空气的供应由三台喷油螺杆式空气压缩机完成，两开一备，生产系统总用量大约为60 m3/min。经查淮安当地的气象资料，得知年平均湿度74%～80%，所以压缩空气带水较多，空气干燥系统由每台空压机相对应的无热吸干机及冷冻式压缩空气干燥机完成。无热吸干机的公称压力露点是-40 ℃，公称进口容积流量45 m3/min；冷冻式压缩空气干燥机的公称压力露点是-25 ℃,处理量20 m3/min。但用户端反应一直存在着压缩空气带水严重的问题，对包装设备及仪表气动控制系统的正常工作影响很大。一方面对生产稳定有一定影响，增加了仪表检修人员的劳动强度；另一方面降低了气动仪表、设备的使用周期，增加了设备的维护费用。虽然采取更换吸干机的干燥剂三氧化二铝颗粒、更换过滤器滤芯，加大空气储罐排水等一系列措施，但效果甚微。

图1 空压机工作流程

2.2 无热与微热再生吸附式干燥机对比

无热再生吸附式干燥机是根据变压吸附、再生循环的原理工作，利用自热进行吸附干燥，不需要外部热源进行加热。压缩空气交替流经两个吸附塔，当其中一个吸附塔在工作压力的状态下，干燥剂吸收压缩空气大量的水分，而另一吸附塔则由再生气管道通入干燥的低压气体，解析干燥剂吸收的水分。无热再生吸附式干燥机优点是结构简单，维护方便，有效的节省检修费用，但是缺点也比较明显耗气量大、能源品位高，有效供气量比较小，同时露点不够稳定，压缩空气中的水分含量比较高，对气动设备影响较大。

微热再生吸附式干燥机同样是根据变压吸附、再生循环工作的原理,不过微热式干燥机采用外部电加热再生方式对压缩空气进行吸附干燥。经微热再生的三氧化二铝干燥剂中含水量有了很大幅度降低，提高了设备处理压缩空气的容量。微热式干燥机采用先进的微电脑控制系统，实现操作的自动控制，双塔自动切换，可以循环连续工作。微热再生吸附式干燥机的核心技术具有变压吸附和变温吸附双重优点，在常温高蒸汽分压下进行吸附工作，在较高温度，低蒸汽分压下解析，在再生过程中依靠干燥空气加热的热扩散和低分压两种机理的共同作用而水分得以彻底清除。微热再生吸附式干燥机可以自动长周期工作，供气露点稳定，更加有效减少压缩空气含有的水分。

经比较在我厂使用的微热再生吸附式干燥机，相比无热再生吸附式干燥机去除压缩空气的水分效果更彻底，控制系统智能化，减少气动设备的故障，有效的生产稳定高产。

2.3 空气干燥系统改造方案

面对诸多问题,此时采用冷冻式干燥已不能满足工艺的要求；并参考国内同行的运用经验,以满足生产的需求决定将无热吸干机改造为微热吸干机同时采用优质的材料如316L不锈钢气动阀、不锈钢单向阀等不锈钢系列管件,避免管路的污染,有效提高空气品质，并且淘汰冷冻式干燥机。

为了节约成本，决定利用原有的设备加以改造。具体实施方案如下：

1)在两台无热吸干机上加装微热干燥系统。

2)在前置储气罐排水处加装浮球式自动排水阀；将空气过滤器排水阀更换为电子式定时排水阀。

3)对空压气管线重新布置，实现了两台吸干机一开一备。取消了效率低下的冷冻式压缩空气干燥机。

改造后空压机排出的大量空气，经微热式干燥机压缩空气入口管流入，通过气动蝶阀进入两个塔中的运转塔，其中的压缩空气中含有的水分的会被吸附剂三氧化铝所吸收而干燥。当压缩空气流通到塔顶时，空气中的水分被全部吸收，露点温度-40 ℃，从而达到干燥目的。压缩空气整个循环周期需要4 h，每塔各运行2 h，一塔在工作的过程中(去除压缩空气中的水分)，另一塔处于再生状态再生时间为1.5 h,吹冷和续压时间0.5 h。在再生的过程中，运转塔中一部分干燥的空气经再生风量调节阀进入加热器加热后进入非运转塔中，将塔内的水分经消音器排放大气中去。同时在前置储气罐排水处加装浮球式自动排水阀；将空气过滤器排水阀更换为电子式定时排水阀，能够及时排除储气罐中的水分。通过改造后，虽然其运转时耗气量为设备处理量的7% ，但是压缩空气的质量明显提高保证包装设备及仪表气动控制系统的正常工作，为碱厂的稳定、高产保驾护航，有效的降低生产成本。

3 空压机冷却系统的技术改造

3.1 生产存在的问题

螺杆式空气压缩机冷却系统，分为风冷和水冷两种类型，冷却系统工作的对象是润滑油和压缩空气，主要目的是为了保证压缩机系统的运行温度正常和压缩空气出口的温度正常。我厂B#喷油螺杆式空气压缩机属于风冷型空压机，是采用高效板翅式冷却器，用轴流式或离心式风机将冷空气吹入，与热的润滑油和热的压缩空气进行热交换，通过热交换，从而达到冷却的目的。但在实际生产过程中我厂风冷式空气压缩机存在以下问题：

1)因碱厂工况比较复杂，空压机长期运行时，风冷系统强制空气流通过散热器，冷却风中难免携带空气中的灰尘、油污，甚至树叶、杂草、废弃塑料袋等杂物将散热器外部毛细孔堵塞 ，使冷却风不能通过或通过量不足，使散热器失去散热功能，冷却油经过散热器不能有效的降温，冷却油的温度小于其余量时，空压机就会产生高温，导致设备高温预警跳停，影响系统的正常运行。

2)螺杆式空压机风冷式冷却系统最高允许环境温度为40 ℃，如果工作环境温度超过40 ℃，会导致空压机设备本体温度过高，触发设备自动跳停的。淮安地区每年夏季的温度高温时可达到39 ℃，因B#螺杆式空气压缩机在密闭厂房内，同时厂房内还有许多产生热源的大型设备，热空气很容易在机房内积累，造成机房内环境温度升高，实际室内温度会超过40 ℃，空压机的冷却器散热的效率大幅下降，直接影响空压机的正常使用，导致设备长时间处于高温报警状态，并经常跳停。

3)我厂空气压缩机厂房紧邻石灰车间，空气内粉尘含量较高，油冷却器散热翅片表面短时间内很容易被粉尘覆盖厚厚一层，冷却器换热效果差则润滑油温会逐渐上升而导致因高温停机。因此每隔一段时期，需用压缩空气将冷却器散热表面上的灰尘吹掉。若覆盖在翅片上的粉尘无法及时吹干净，需停机用高效清洗液进行人工清洗。

螺杆式空气压缩机长时间处于高温或者准高温运行会加速冷却油品的老化、氧化、变质甚至产生结焦、积碳。冷却油结焦、积碳不仅会堵塞油滤器和油气分离器，还会附着在散热器管内壁导致毛细管变细，冷却油量减少，影响冷却效果和热量传导，更加剧高温现象，造成恶性循环，最终将换热器完全堵塞，设备报废。

3.2 空压机冷却系统技术改造方案

B#螺杆式空气压缩机风冷式冷却系统并不能很好适用我厂的特殊生产工况，频繁的高温跳停及设备故障检修影响系统的平稳生产。为保持生产系统的平稳生产，我厂与厂家技术人员进行沟通将原风冷式冷却系统改造为水冷型空压机，即利用水流通过管壳式热交换器，与润滑油和压缩空气进行热交换。改造方案如下

1)在风冷式油冷却器后面串联一个水冷处理10 m3油冷却器，降低油温度。

2)水冷式冷却器，必须使用较清洁的工业冷却水，同是冷却水进水温度不应大于32 ℃，以避免冷却器结垢。在冷却器进口增加篮式过滤装置，避免水中杂物堵塞冷却器管束，同时在循环冷却水中定期加软化剂防止冷却器管壁结垢，以免影响冷却器的换热效率及使用寿命。

改造后水冷型的空气压缩机，由于水的热容量较空气大，因此热交换效果较风冷好，降温快、效率高，空气压缩机产生的巨大热量会通过水循环系统带走。B#螺杆式空气压缩机的排气温度由原来95 ℃降为77 ℃,并长期保持在75～86 ℃运行，随着机组运行温度的降低，空压机的产气量会提高，根据理论计算既温度每降低1 ℃，产气量就上升0.05%。同时设备的故障降低，减少维修成本，保持设备的长周期高效的运行。

本文根据我厂螺杆空压机设备使用的情况，对其关键技术进行探讨，并对压缩空气干燥系统，冷却系统局部进行改进，使其更好地发挥效能正常运行,降低消耗,增加企业效益。

[1] 张伟光.风冷式螺杆式空压机高温原因及解决办法[J].压缩机技术, 2012(6)：55-56

TQ114.15

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1005-8370(2017)02-16-04

2017-01-17

蔡家帅(1987—)，助理工程师。2011年毕业于榆林学院过程装备与控制工程专业。现在江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂重碱车间从事设备管理工作。