活塞式壓縮機(jī)中間冷卻器的改造實(shí)踐應(yīng)用

:電解鋁D-100/10-a活塞式空氣壓縮機(jī)(以下文中簡(jiǎn)稱空壓機(jī)) 主要用以供給風(fēng)動(dòng)工具和風(fēng)動(dòng)機(jī)械所需的壓縮空氣，而中間冷卻器有空壓機(jī)之肺的形象比喻，它的冷卻效果和可靠性直接影響空壓機(jī)的氣動(dòng)性能和整機(jī)效率，因而對(duì)中間冷卻器進(jìn)行優(yōu)化改造， 不僅能優(yōu)化換熱效率、降低氣流阻力、提高整機(jī)運(yùn)行效率，而且能大大降低能耗，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞:增大熱交換面 取消內(nèi)插件 改造 技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào):TB65文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(a)-0076-01前言:目前我廠所用的空壓機(jī)為D-100/10-a活塞式空氣壓縮機(jī)，共計(jì)15臺(tái)，供46萬t電解鋁生產(chǎn)用。主要將壓縮空氣用來提供濃相和超濃相輸送原料、打殼下料、出鋁提升、風(fēng)動(dòng)機(jī)械及控制的動(dòng)力源?？諌簷C(jī)中對(duì)水、氣、油的壓力、溫度控制是關(guān)鍵，控制不好隨時(shí)都有可能造成停機(jī)事故，影響生產(chǎn)，因此空氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行直接影響到電解鋁的正常生產(chǎn)。

空壓機(jī)的中間冷卻器是對(duì)機(jī)組的比功率大小起著關(guān)鍵的影響因素，中間冷卻器換熱效果的好壞，氣體經(jīng)冷卻器的流道阻力損失的大小直接影響空壓機(jī)的性能指標(biāo)，其冷卻效果愈好，則越能使整個(gè)壓縮機(jī)向等溫線靠攏，功耗就減少，而中間冷卻器的流道阻力越小，則實(shí)際的壓縮機(jī)功率使用效率愈高，從而整機(jī)的節(jié)能效果就越明顯。因此，為確保安全保護(hù)裝置的靈敏可靠性，促進(jìn)設(shè)備高效運(yùn)行，提出對(duì)我廠15臺(tái)空氣壓縮機(jī)的中、后冷卻器進(jìn)行優(yōu)化節(jié)能改造。

1 原冷卻器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

(1)原冷卻器采用嵌入元件式內(nèi)插件冷卻芯子結(jié)構(gòu)，內(nèi)插件呈螺旋網(wǎng)狀，使壓縮空氣呈螺旋輸送，內(nèi)插件進(jìn)行冷卻及過濾。一段時(shí)間后，因易結(jié)焦或進(jìn)氣不清潔使冷卻器內(nèi)插件粘附臟污及積碳。增加風(fēng)阻，導(dǎo)致Ⅰ、Ⅱ級(jí)排氣超壓，致使超壓保護(hù)動(dòng)作停機(jī)

(2)氣缸潤(rùn)滑是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)柱塞泵，并由注油器和止回閥組成進(jìn)行供油，潤(rùn)滑油采用L-DAB150空壓機(jī)油(GB-12691-90)，潤(rùn)滑油注入量過多過少，影響閥片的正常啟閉，同時(shí)易結(jié)焦，產(chǎn)生積碳。一級(jí)氣缸壓縮機(jī)氣體排出直接進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)口，經(jīng)冷卻分離后直接進(jìn)入二級(jí)缸入口，中間冷卻器。冷卻效果逐漸下降，如不及時(shí)進(jìn)行檢修，超溫報(bào)警，安全保護(hù)動(dòng)作停機(jī)。

(3)換熱效果不好，夏季排氣溫度過高易導(dǎo)致停機(jī)事故。

(4)管束易腐蝕，腐蝕部位常被淤泥或水垢堵死，需頻繁更換冷卻器芯子。

(5)二級(jí)排氣閥的使用壽命短，閥片斷裂和氣閥彈簧松弛，造成氣閥漏氣，氣閥提前開啟，延時(shí)關(guān)閉。

2 改造系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)

為確保設(shè)備原有特性不發(fā)生變化，整體外形尺寸不變，并且具有互換性，可操作性，現(xiàn)冷卻器改造為取消內(nèi)插件，冷卻器銅管由原來的433根(φ16)改為865根(φ14)，外表為波紋形管束，增大了熱交換面;水包管;氣走缸;降低Ⅰ、Ⅱ級(jí)循環(huán)水溫，取消內(nèi)插件;降低風(fēng)阻，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 設(shè)計(jì)改造前后對(duì)比分析

(1)改造后提高了冷卻器換熱效率，使空壓機(jī)二級(jí)入口、出口溫度控制在規(guī)定值范圍內(nèi)，從而使空壓機(jī)的操作正常平穩(wěn)，維護(hù)工作量大大降低。

冷卻面積由原冷卻器銅管φ16×1.5×670，計(jì)433根，面積S前=0.016×3.14×0.67×433=14.575m2，改為φ14×1.2×670計(jì)865根，面積S后=0.014×3.14×0.67×865=25.477m2，單臺(tái)冷卻器面積增加S增=S后-S前=25.477-14.575=10.902m2，比原冷卻面積增加百分比(25.477/14.575×%。)174.79%。

(2)重量由原來冷卻器銅管433根，重量G=0.016×3.14×0.67×433×8.5×1.5=0.1858t，改造后銅管重量G=0.014×3.14×0.67×865×8.5×1.2=0.2598t，單臺(tái)冷卻器重量增加G增=G后-G前=0.2598-0.1858=0.074t。比原冷卻器重量增加百分比(0.2598/0.1858×%。)139%。

(3)使用周期原來冷卻器含內(nèi)插件6個(gè)月進(jìn)行更換不能再利用。(注:平均1個(gè)半月進(jìn)行檢修一次，原因(1)正常使用經(jīng)過高溫達(dá)145℃左右，(2)積碳臟污進(jìn)行酸洗，(3)外型尺寸變小，變形，無法恢復(fù)設(shè)計(jì)尺寸，+0.012mm)

(4)取消內(nèi)插件后檢修周期一年，現(xiàn)已通過運(yùn)行事實(shí)證明。

(5)原一臺(tái)內(nèi)插件計(jì)433根，單價(jià)市場(chǎng)價(jià)格28.5元/根，Hj=433×28.5=12340.5元。一臺(tái)空氣壓縮機(jī)一年內(nèi)插件費(fèi)用2×12340.5×2=49362元。15臺(tái)費(fèi)用計(jì)HJ=15×49362=740430元(74.043萬元)，另酸洗一臺(tái)冷卻器內(nèi)插件220元，一年費(fèi)用HJ=220×2×4×15=26400元。

(6)中.后冷卻器改造前溫度，進(jìn)水溫度≤32℃，排水溫度＜45℃，Ⅰ級(jí)排氣＜140℃，Ⅱ級(jí)進(jìn)氣＜60℃，Ⅱ級(jí)排氣＜130℃，后冷排氣＜60℃，

(7)中.后冷卻器改造溫度，進(jìn)水溫度≤32℃，排水溫度＜45℃，Ⅰ級(jí)排氣＜140℃，Ⅱ級(jí)進(jìn)氣＜43℃，Ⅱ級(jí)排氣＜120℃，后冷排氣＜45℃，同期對(duì)比，5月18日運(yùn)行記錄。改造后溫度Ⅱ級(jí)進(jìn)氣溫度下降△=60-43=17℃，比同期下降71.6%。，Ⅱ級(jí)排氣溫度下降△=＜130℃-＜120℃=＜10℃，比同期下降92.3%。后冷排氣溫度下降△=＜60℃-＜43℃=＜17℃，比同期下降71.6%

(8)購(gòu)置價(jià)格改造前(含內(nèi)插件)一臺(tái)冷卻器6.8萬元，改造后一臺(tái)冷卻器5.4萬元，每臺(tái)空氣壓縮機(jī)節(jié)約2×1.4=2.8萬元，15臺(tái)HJ=2.4×15=31.5萬元，每年節(jié)約31.5/5=6.3萬元，根據(jù)使用情況周期5年進(jìn)行更換。

(9)通過使用證明，改造前檢修周期 45d，人工4×9=36h，每臺(tái)一年人工36×2×365/45=583.2h，15臺(tái)人工費(fèi)HJ=583.2×6.8×15=59486.4元。改造后檢修周期一年，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

(10)通過以上分析可見改造后節(jié)能效果十分可觀，年節(jié)約HJ==740430+26400+63000+59486.4=889316.4元

4 存在問題及整改措施

(1)由于冷卻器內(nèi)插件取消，Ⅰ級(jí)排氣設(shè)計(jì)壓力P＜0.3Mpa，減小了壓縮空氣的阻力，增加了壓縮空氣的氣流速度。

(2)依據(jù)改造后的運(yùn)行情況分析，決定對(duì)Ⅱ級(jí)進(jìn)氣過濾網(wǎng)和阻風(fēng)板進(jìn)行加強(qiáng)，加固，保證了設(shè)備的高效運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)通過實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用D-100/10-a活塞式壓縮機(jī)中間冷卻器取消內(nèi)插件，改為φ14波形銅管的改造設(shè)計(jì)是可行的，增加了換熱面積，冷卻效果較好，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

(2)此次改造過程時(shí)間短，安全可靠，對(duì)礦山、冶金、機(jī)械制造行業(yè)，減少不必要的操作程序和不必要的損失，有利于各廠、礦、企業(yè)在設(shè)備管理創(chuàng)新借鑒和應(yīng)用。在通用行業(yè)有及大的推廣和使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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