空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造

虞紅梅

（唐山三友化工股份有限公司 給排水車間，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

經(jīng)驗(yàn)交流

空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造

虞紅梅

（唐山三友化工股份有限公司 給排水車間，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

通過對(duì)空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)的改造，將空壓站冷卻系統(tǒng)供水方式改為地下水和閉路循環(huán)水雙路供水，并增加單獨(dú)的加壓設(shè)備，確?？諌赫纠鋮s供水系統(tǒng)萬無一失。

空壓機(jī)；冷卻水；系統(tǒng)改造

股份公司給排水車間空壓站現(xiàn)有空壓機(jī)5臺(tái)，其中4臺(tái)空壓機(jī)型號(hào)為5 L－4 0／8－1（3）型的活塞式壓縮機(jī)，另一臺(tái)壓縮機(jī)型號(hào)為GA 2 5 0W－8.5型的固定式螺桿壓縮機(jī)?？諝鈮嚎s系統(tǒng)是保證全公司正常連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵崗位。目前空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)供水由循環(huán)水閉路水供給，如遇斷電等緊急事故，易造成整個(gè)空氣壓縮系統(tǒng)連鎖跳車。影響空壓機(jī)正常運(yùn)行或致使空壓機(jī)跳車的工藝指標(biāo)有兩級(jí)排氣壓力、潤(rùn)滑油壓力、兩級(jí)排氣溫度和冷卻水壓力。除冷卻水壓力外其他工藝指標(biāo)均為機(jī)組本身的影響因素，如何控制好冷卻水的供給就顯得尤為重要。

1 空壓機(jī)采用水冷的優(yōu)勢(shì)

1.1 空壓機(jī)水冷的優(yōu)點(diǎn)

我車間兩種型號(hào)的空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)均采用水冷的方式。水冷的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）水冷空壓機(jī)是依靠水的循環(huán)把空壓機(jī)本身的熱量帶走，因而水冷空壓機(jī)的冷卻效果與空壓機(jī)廠房的環(huán)境無直接的影響。

2）水冷空壓機(jī)的冷卻水源來源于廠房外部，因此水冷空壓機(jī)冷卻水的進(jìn)水溫度與廠房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度無關(guān)。

3）水冷空壓機(jī)的冷卻效果只與冷卻水的水源、水質(zhì)有關(guān)，因此只要冷卻水水源穩(wěn)定，水質(zhì)符合要求，冷卻效果就會(huì)好。

1.2 空壓機(jī)水冷的作用

空壓機(jī)冷卻水的作用：降低排氣溫度，冷卻潤(rùn)滑油從而達(dá)到冷卻空壓機(jī)的目的。啟動(dòng)空壓機(jī)前必需先啟動(dòng)冷卻水系統(tǒng)。冷卻水經(jīng)過翹片式冷卻器帶走壓縮氣和潤(rùn)滑油的熱量。

2 空壓機(jī)冷卻水對(duì)冷卻水源的要求

2.1 空壓機(jī)冷卻水對(duì)水溫的要求

空壓機(jī)對(duì)冷卻水的供水溫度是有一定的要求的，按照相關(guān)規(guī)定，空壓機(jī)冷卻水的出口溫度應(yīng)低于4 0℃，冷卻水進(jìn)口溫度應(yīng)≤3 3℃。冷卻水溫度過高或過低，不僅會(huì)影響空壓機(jī)的正常工作，甚至?xí)a(chǎn)生故障。

1）冷卻水溫度過高造成的影響如下：①加速零件磨損；②零件配合間隙被破壞，強(qiáng)度下降；③充氣量減少，功率降低。

2）冷卻水溫度過低造成的影響如下：①加速零件磨損，輸出功率減少；②氣缸溫度過低；③熱損失增加，燃料消耗量增大；④燃燒惡化，整機(jī)性能變壞。

2.2 空壓機(jī)冷卻水對(duì)水質(zhì)的要求

空壓機(jī)冷卻水除對(duì)冷卻水溫度有要求外，對(duì)水質(zhì)也有較高的要求：冷卻系統(tǒng)要選用清潔的冷卻水源，所用的冷卻水的p H值應(yīng)控制在8～1 1范圍之間，并盡量減少冷卻系統(tǒng)內(nèi)的積垢堵塞，以防影響冷卻效果。

空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)中一旦形成水垢將會(huì)嚴(yán)重威脅到空壓機(jī)的安全運(yùn)行，并產(chǎn)生以下危害：

1）易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，垢層部分會(huì)形成貧氧區(qū)，與冷卻器金屬產(chǎn)生氧濃差電池效應(yīng)，引起電化學(xué)腐蝕。

2）垢層內(nèi)部造成嫌氧條件，給硫酸鹽還原菌創(chuàng)造了生長(zhǎng)條件，致使冷卻系統(tǒng)金屬產(chǎn)生垢下點(diǎn)蝕。

3）黏泥為藻類生長(zhǎng)提供附著條件，并加速了黏泥生長(zhǎng)。

2.3空壓機(jī)冷卻水對(duì)壓力的要求

空壓機(jī)冷卻水供水壓力偏低、水量偏小或回水管網(wǎng)壓力偏高，都會(huì)造成回水不暢，致使冷卻效果降低。因此對(duì)于冷卻水系統(tǒng)的要求較高，不但要有足夠的流量保證冷卻效果，而且還必須保證冷卻水的不間斷供應(yīng)。

1）空壓機(jī)冷卻水壓力不足的后果

每臺(tái)空壓機(jī)都設(shè)有水壓連鎖保護(hù)裝置，如果冷卻水壓力過低，≤0.1MP a且水壓低于設(shè)定壓力持續(xù)超過1 5s，將會(huì)造成空壓機(jī)連鎖停車。而空壓機(jī)停機(jī)將造成全廠的生產(chǎn)線因壓縮空氣壓力過低而停產(chǎn)的嚴(yán)重后果。

水量不足時(shí)，致使排氣溫度過高，也能造成空壓機(jī)連鎖跳車。

2）空壓機(jī)冷卻水壓力過高的后果

冷卻水壓力過高，造成水系統(tǒng)與空氣壓縮系統(tǒng)壓力不平衡。正常情況下，工藝氣壓力在0.5 5MP a左右，儀表氣壓力在0.4 5 MP a左右。如果冷卻水壓力太高，會(huì)使壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)與空氣系統(tǒng)密封破壞，造成壓縮空氣不合格，尤其是儀表氣，水分太高，會(huì)對(duì)全廠的儀表設(shè)備造成腐蝕。

因此，我車間規(guī)定的冷卻水壓力要求為0.1～0.4MP a。

3 改造前空壓機(jī)冷卻水的狀況

在改造前，我車間采用循環(huán)水閉路水作為空壓機(jī)的冷卻用水，以達(dá)到冷卻空壓機(jī)的目的，并且冷卻水水源只有閉路水1路供水。

3.1 冷卻水供水水溫狀況

我們所使用的閉路循環(huán)冷卻水供水溫度，一般情況下在夏季時(shí)溫度高達(dá)3 5℃，冬季時(shí)溫度能達(dá)到2 5℃，這樣的溫度與冷卻水出口溫度應(yīng)低于4 0℃，冷卻水進(jìn)品溫度應(yīng)≤3 3℃的標(biāo)準(zhǔn)要求比較，溫差并不大，尤其是在夏季時(shí)，閉路循環(huán)水作為空壓機(jī)的冷卻水，它本身的溫度就沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，更不能談及冷卻效果了。由此可以看出，夏季的冷卻效果不是很好。

3.2 冷卻水供水水質(zhì)狀況

閉路循環(huán)水在進(jìn)入冷卻塔冷卻過程中帶進(jìn)大量的泥沙等雜質(zhì)，空壓機(jī)每隔2～3個(gè)月就會(huì)拆機(jī)清洗冷卻水流道，每次都發(fā)現(xiàn)流道被淤泥堵塞一半以上，嚴(yán)重的影響了冷卻效果。表1是閉路循環(huán)水在2 0 0 9年1 2月2 8日的水質(zhì)分析報(bào)告。

由表1可看出，閉路循環(huán)冷卻水中含有大量的金屬離子和非金屬離子。我車間閉路循環(huán)水長(zhǎng)期投加緩蝕阻垢劑，劑量為5 3k g／d。在夏季時(shí)，我們還向水中投加殺菌滅藻劑，劑量為：每5天投加1次，每次1 5 0k g。但是即便是這樣的藥劑投加量，長(zhǎng)期使用此種水源也會(huì)帶來種種弊端。

3.3 冷卻水供水穩(wěn)定性狀況

長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐證明，閉路循環(huán)水的穩(wěn)定性能特別高。閉路循環(huán)水的管網(wǎng)壓力在0.3 6～0.4 8 MP a，閉路管線去空壓站處的支管管徑為φ1 5 9，因此無論從供水壓力還是從流量上看，都能滿足要求。閉路循環(huán)水作為空壓機(jī)冷卻水供水水源唯一的缺陷就是無備用水源，一旦出現(xiàn)無法預(yù)料的事故，沒有補(bǔ)救的措施，只有空壓站停車的后果。這種設(shè)計(jì)上的缺陷也正是我們改造的原因之一。

表1 2 0 0 9年1 2月8日閉路循環(huán)水水質(zhì)分析報(bào)告

4 改造后空壓機(jī)冷卻水狀況

改造后，空壓機(jī)冷卻水變?yōu)殡p路供水，即由閉路循環(huán)水和地下水兩路供水方式，并在空壓站增設(shè)了1臺(tái)加壓泵。

4.1 冷卻水供水水溫狀況

改造后，空壓機(jī)冷卻水有地下水和閉路循環(huán)水兩路水源。地下水溫度低，一般情況下在1 5℃左右，冷卻效果很好。有了這兩種水源后，在冬季天特別冷或夏季陰雨天氣時(shí)，我們可以使用閉路水。在夏季我們可以使用地下水作為空壓機(jī)的冷卻水水源。

4.2 冷卻水供水水質(zhì)狀況

地下水中雜質(zhì)含量較小，一般C a2＋在0.0 1 m g／L、M g2＋在0.0 0 2m g／L、C l－在2 5m g／L左右，對(duì)比之下可以看出，使用地下水要比使用循環(huán)水作為冷卻水冷卻效果要好。地下水和閉路循環(huán)水兩種冷卻水水源交替使用，減緩了冷卻水結(jié)垢現(xiàn)象，為設(shè)備的正常運(yùn)行和檢修保養(yǎng)帶來了益處。

4.3 冷卻水供水穩(wěn)定性狀況

無論是閉路循環(huán)水還是地下水，都是通過管網(wǎng)輸送至空壓機(jī)。閉路循環(huán)水供水一般情況下壓力在0.3 6～0.4 8MP a之間，地下水在0.2 5～0.4 0MP a之間，閉路管線去空壓站處的支管管徑為φ1 5 9，地下水管線去空壓站處的支管管徑為φ1 3 3，兩路供水方式的冷卻水壓力都在0.2 5 MP a左右，冷卻水回水管為φ2 1 9，因此在正常情況下，壓力和流量上都能滿足要求。解決了壓力和流量的問題。但是如果出現(xiàn)突發(fā)緊急事故，如何保障冷卻水的穩(wěn)定性呢？地下水較之閉路循環(huán)水優(yōu)勢(shì)很多，但也存在較大的弊端。地下水水源地為廠外深井，夏季雷雨天氣時(shí)，易造成水源地深井晃電停井，從而中斷了地下水的供給，使空壓機(jī)還來不及倒換成閉路循環(huán)水作為冷卻水就停車了。另外，由于地下水廠區(qū)管網(wǎng)壓力維持在0.2 5MP a左右，而冷卻回水管網(wǎng)壓力在0.1 1 MP a左右，進(jìn)出口壓差較小，造成水流速度低，冷卻效果也會(huì)不盡人意。為了解決這一難題，我們?cè)诳諌赫驹黾恿?臺(tái)加壓泵，在地下水停水時(shí)，加壓泵能將管網(wǎng)內(nèi)的水抽吸過來保障冷卻水的短時(shí)間供給，從而為操作工更換閉路水爭(zhēng)取到了時(shí)間。同時(shí)，增加了1臺(tái)加壓泵，在保障供水壓力的同時(shí)，也給閉路循環(huán)水設(shè)置了一份雙保險(xiǎn)。一般情況下，閉路循環(huán)水的穩(wěn)定性較好，但為了避免意外，閉路循環(huán)水在通過加壓泵后，既增加了穩(wěn)定性能，又收到了良好的冷卻效果。

5 結(jié) 語

空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，地下水、閉路循環(huán)冷卻水的保障水平有了較大提高。由于反應(yīng)迅速，當(dāng)瞬間出現(xiàn)水壓低時(shí)，馬上啟動(dòng)加壓泵，使供水得到了充分保證。

［1］ 邢子文.螺桿空壓機(jī)的理論、設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械出版社，2 0 0 0

［2］ 寧萬信，孫寶玲.微油螺桿空壓機(jī)故障處理［J］.中國(guó)設(shè)備工程，2 0 0 1，（1 0）

圖1 分離機(jī)冷卻水改造工藝流程圖

2）由于夏季河水溫度較高，冷卻效果不理想，影響分離機(jī)效果，分離機(jī)能力下降，生產(chǎn)中離心機(jī)全開仍不能滿足生產(chǎn)要求，改造后離心機(jī)能力提高，可以少開1臺(tái)離心機(jī)，按離心機(jī)功率5 5kW，每年夏季3個(gè)月計(jì)算，可以節(jié)約用電1 2 0 1 2 0kW·h，按0.4元／kW·h計(jì)，節(jié)約費(fèi)用4.8萬元。

3）采用冰機(jī)循環(huán)水冷卻，由于母換器泄漏的原因，循環(huán)水中C l－較高，冷卻器為銅質(zhì)，極易腐蝕，造成設(shè)備浪費(fèi)，冷卻水進(jìn)入油中造成油品浪費(fèi)。按每年損壞4臺(tái)，每臺(tái)更換冷卻器和潤(rùn)滑油5 0 0 0元計(jì)，年節(jié)約費(fèi)用2萬元。

4）采用循環(huán)水封閉循環(huán)冷卻后，在夏季，由于油溫低，離心機(jī)故障大幅降低，每年節(jié)約由于油質(zhì)變化更換費(fèi)用1萬元以上，節(jié)約人工1 5 0個(gè)以上，折合人民幣6萬元。

收稿日期：2 0 1 0－1 0－0 8

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蘭毅翔（1 9 7 8—），工程師，四川大學(xué)在讀工程碩士。