浅谈大型离心空压机结垢的原因及解决对策

刘扬

摘  要：大型离心空压机的正常运转对于电解铝企业能否顺利完成生产任务有着重要的影响，流道结垢是其运转过程中经常出现的问题，当其振动超过了合理的范围后，设备就会出现喘振停机的现象。本文从大型离心空压机的工作原理和结垢腐蚀现象、大型离心空压机产生结垢问题的原因分析和大型离心空压机结垢现象的解决对策三方面详细地讨论了如何有效避免大型离心空压机出现结垢腐蚀现象。

关键词：大型离心空压机  结垢腐蚀现象  原因  对策

中图分类号：TH452           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）07（a）-0071-03

Abstract： The normal operation of a large centrifugal air compressor has an important impact on whether electrolytic aluminum enterprises can successfully complete production tasks. Scaling in the flow channel is a common problem in the process of operation. When its vibration exceeds a reasonable range， the phenomenon of surge shutdown will occur in the equipment. From the working principle and scaling corrosion of large centrifugal air compressors， the causes of scaling phenomenon of large centrifugal air compressor， and the countermeasures to solve the scaling phenomenon of large centrifugal air compressors， this paper discusses in detail how to effectively avoid the phenomenon of scaling and corrosion of large centrifugal air compressors.

Key Words： Large centrifugal air compressor; Scaling and corrosion; Causes; Countermeasures

1  大型离心空压机的工作原理和结垢腐蚀现象

1.1 离心空压机的简要介绍

我公司主要使用的大型离心空压机设备为590DA3-1007kW，其主要坐落在已经提前规划好的空压机房内部，借助于大型离心空压机负责厂区电解、阳极、铸造以及氧化铝输配料等系统的压缩空气供应工作，冷冻式干燥器也在其后部进行了设置，机组设备在2009年已经开始投入使用，其主要安装形式为整体撬装，从美国原装进口来的压缩机的主机。通过整体焊接的方式来安装机座，结构类型为三级齿轮增速、悬臂式的，机壳为铸造蜗壳式的，扩压器为固定叶片式，球墨铸铁是导流器的使用材料，转子轴的使用材料是锻压合金结构钢，合金结构钢是大齿轮轴的主要材质，高速转子齿轮为单向斜齿轮，同样大齿轮也是单向斜齿轮。

1.2 大型离心空压机的工作原理

以我公司使用的大型离心空压机设备590DA3-1007kW为例，我们对运行过程中的技术原理进行了总结：空气会在过滤器内先进行过滤，之后通过空压机并进入到一级压缩腔，在联轴器和主电机的作用下，大齿轮会旋转起来，小齿轮随之也会增速，工作叶轮会在一级齿轮主轴的带动下高速旋转，在离心力的作用下气体就会被甩出叶轮，气体进入到导叶中并且温度和压力随之提高，之后气体在一级冷却器内得到冷却，排出冷凝水并分别进入二级压缩腔、二级冷却器、三级压缩腔、后冷却器，其道理都是相同的，不断提升压力直到达到规定的压力值为止。

1.3 离心空压机的结垢腐蚀现象

我们总结了这些设备在一年之内的检修情况，对这些设备都完成了所要求的保养工作，次数和保养效果均符合要求，而在计划之外的设备停机检修次数分别为6次、3次、3次和4次，這些设备停机后的具体工作内容几乎都是清理机组内部的污垢。在设备不断运转的过程中，机组的扩压器、蜗壳和压缩腔一旦出现了结垢现象，其流道面积就势必会减少，从而堵塞气流，此时在机组内流道无法实现稳定的工况，那么流道中就会出现各种非稳定性的流动现象，常见的如失速和喘振等现象，并且可能导致叶片出现疲劳断裂的事故，具体对大型离心空压机进行检修工作时，我们主要总结出下3大共性问题：（1）结垢问题。结垢问题通常都发生在空气流道外的部件上，如导流器、蜗壳内部周围、叶轮叶片以及扩压器等等。（2）腐蚀问题。进行检修工作时发现机组在很多部位都出现了不同程度的腐蚀现象，如级间连接管、蜗壳、各级冷却器、导流器、管道内壁以及冷却器室腔体等位置处都存在腐蚀问题。（3）高、低速转子的损坏问题。主要体现在疲劳断裂、磨损和卷边等问题。

2  大型离心空压机出现结垢现象的原因分析

2.1 入口过滤器存在的问题

对于大型离心空压机运转过程中所出现的结垢问题，入口过滤器所起到的作用是十分关键的，多数大型离心空压机都是在厂房的外部设置的空气入口，每一台空压机都对应着一台电脑反吹自洁式过滤器，其过滤的实际精度可达2μm，并且都配备了20个型号为SDK-400的过滤筒，共分5组，每组4个。机组运行过程中的实际工况较为复杂，大气中含有大量灰尘，在气流的作用下离心空压机也一定会吸入灰尘，在对这部分灰尘进行检测时，其主要杂质是氧化铝粉，这就是导致结垢问题出现的重要原因。

另外，当出现以下几个问题时，自洁系统也会出现停止运行的情况。（1）负压探头被破坏了，那么滤筒的差压值就无法被准确测量了;（2）控制面板的数显异常时，自洁系统是无法正常工作的;（3）当出现了反吹阀无法正常开关的状态时，反吹的间隔和时间都是不符合要求的，反吹气源油水分离器的使用寿命到期，过滤筒受到污染，过滤作用就无法体现了。

2.2 系统中水分增多导致的结垢和腐蚀问题

很多成分都可能成分機组系统中的水分，如级间冷却器的泄露水分、级间的冷凝水以及大气中的水分，这些水分是会与含有铁锈和粉尘的气流充分混合的，那么就会形成具有极强吸附力和冲击力的气液固三相体系，其流通过程中会形成漩涡，在边界层中，动能会沿着弧面慢慢下降，那么在扩压器、蜗壳和叶轮等位置处就会聚集大量灰尘。在离心力的作用下，水与固体颗粒在高压和高温的环境下形成了流体，设备就慢慢的被腐蚀了，同时也形成了具有较高硬度的污垢。大型机组压力最高的位置是三级，而一二级的压缩比偏小，空气中的水分很难实现饱和的状态，那么在此位置处就出现了最为严重的腐蚀和结垢现象。

2.3 气体管路、冷却器和级间连接管腐蚀生成物集聚

钢板的不断焊接形成了空气过滤室的上部净气室，其是一个密闭空间，空气会进入到进气管中，空气在被压缩和冷却后会进入到下一级的压缩腔中，湿热空气长期侵蚀着以上部件，电化学腐蚀现象在此过程中是极易发生的。在气流的作用下，铁锈会进入到各级压缩腔内并沉积在相应的流道内。在机组设备的停机期间对其内部进行详细检查，发现进气管路内部出现了明显的腐蚀现象，并且表面有大量的铁锈，把一二级冷却器间的连接管取出，也发现了明显的腐蚀问题，翅片被腐蚀的程度较为严重，前期所喷涂的冷却器腔体和级间连接管内部的防腐层均由于腐蚀程度严重而脱落。

3  大型离心空压机结垢现象的解决对策

（1）对空气过滤设备进行科学管理，及时对现场设备进行清洁和打扫，严格控制扬尘的密度和含量，保证机组设备入气口的畅通性，为其提供清洁的环境;（2）应定期更换滤筒，当滤筒使用到一定时间后，应及时将滤筒进行全部更换，同时安装滤筒时要严格按照规范流程进行操作，保证滤筒的安装质量，确保滤筒的密封性，避免出现漏风的现象发生;（3）定期检查过滤器的自洁系统，及时更换控制面板和油水分离器，检查过程中若发现脉冲阀的电磁芯片和膜片受到了损坏，无法正常工作，应立即将其更换，确定反吹时间时应以差压探头测量到的差压数值为依据，确保反吹气源具有合理的压力值，应尽可能保证自洁系统的运转功能;（4）如果冷却器存在着明显的腐蚀漏水情况，或者其已经超过了使用期限，立即将其替换，建议立即将自动排放阀或是浮球式疏水阀安装在大型机组设备的各级冷却器的位置处，并将旁路疏水门设置好，这样便能够快速排出冷凝水，气流中的水分含量得到了有效降低;（5）当机组和管道出现了腐蚀问题时，应清理干净净气室内部和反吹管子的内部，并采取一定的防腐措施，进气管尽可能选用不锈钢的材质，避免铁锈问题的出现。还应有效处理各级间的冷却室腔体、连接管和导流器的腐蚀层，喷上一层防腐层，将蜗壳、扩压器和叶轮位置处所积累的灰垢全部清理干净，同时打磨光滑。

4  结语

通过以上的论述，我们以具体的大型离心空压机机组为例，相关工作人员首先应全面掌握大型离心空压机机组的各结构部件和基本状况，并在明确了其工作原理的基础上，深入研究和分析了其出现腐蚀结垢问题的具体原因，同时制定出科学合理并且具有针对性的改进对策，并且也取得了十分理想的效果，上述措施在有效应用后，大大降低了机组运行过程中的停机次数，同时也大幅度降低了企业的生产运营成本，进一步提升了企业的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 刘建.离心式空压机震动故障及处理方法探究[J].化工管理，2020（4）：138-139.

[2] 白敬林.大型离心空压机组的维护与修理[J].船舶物资与市场，2019（11）：57-58.

[3] 林文强. TA150离心空压机叶轮故障分析及处理[J].内燃机与配件，2018（5）：135-136.

[4] 李明伦.大型离心空压机结垢原因分析及处理措施[J].压缩机技术，2019（2）：52-54，24.

[5] 严泽明，常如太.VF-0.72/350型空压机积炭原因分析[J].科技创新导报，2019（23）：4，6.

[6] 张志方，单剑，江峰.空气压缩机故障分析及维护管理[J].科技资讯，2017（9）：50，52.