深海潛水供氣用高壓空壓機組的調(diào)試

梁坤龍+朱志敏

摘 要：本文主要介紹深海潛水供氣用高壓空壓機組的主要構(gòu)成、特點，以及在調(diào)試高壓空壓機組過程中的常見故障及采取的解決措施，為高壓空壓機組的調(diào)試工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高壓空壓機組；調(diào)試；安全；故障排除與預(yù)防

中圖分類號： U673.2 文獻標(biāo)識碼：A

Abstract：This paper introduces how to test the high-pressure air compressor unit which supplies air to divers who work in the deep sea water， including the composition， characteristics of it， trouble shooting and prevention during the test.

Key words：High-pressure air compressor unit； Test； Safety； Trouble shooting and prevention

1 概述

某新型船舶有很多新型設(shè)備是在業(yè)內(nèi)首次安裝使用，例如該船的關(guān)鍵設(shè)備深海潛水生命支持高壓空壓機組就是其中之一。

該高壓空壓機組主要用于供給深海潛水員呼吸用氣，以保證潛水員的生命安全，為深海潛水作業(yè)的必備設(shè)備。

該高壓空壓機組氣體壓力高，高壓氣體容易泄漏，容易造成人員傷害，故操作需謹慎。

該高壓空壓機組是在普通高壓空壓機基礎(chǔ)上增加空氣干燥凈化系統(tǒng)和自動保護控制系統(tǒng)，其操作安全性好、自動化程度高、產(chǎn)生的高壓空氣質(zhì)量好，能有效地保障潛水員在水下作業(yè)的生命安全和船員使用設(shè)備的安全性。

本文主要針對該高壓空壓機組的結(jié)構(gòu)組成、特點進行分析，并針對調(diào)試中高壓空壓機組出現(xiàn)的常見故障采取有效的解決措施，為深海潛水生命支持高壓空壓機組的調(diào)試工作提供一定的參考。

2 高壓空壓機組的結(jié)構(gòu)組成及安全保障系統(tǒng)

通常，把壓縮空氣壓力小于10.0 Mpa的空壓機，稱為中低壓空壓機；壓力在10.0～100.0 Mpa的，稱為高壓空壓機。

普通船舶使用的空壓機一般為中低壓空壓機，其壓縮空氣壓力一般小于3.0 MPa，主要用于船舶主機的起動及常規(guī)的控制空氣系統(tǒng)。

船用的中低壓空壓機一般只有兩級壓縮，壓縮機通過外部冷卻管系對機體和壓縮空氣進行冷卻，機內(nèi)潤滑常依靠空壓機曲軸運動的慣性進行甩油潤滑，一、二級汽缸處設(shè)有定時的氣水分離泄放閥。

中低壓空壓機結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有過多安全控制系統(tǒng)，造價相對較低，使用簡單方便 。

2.1 高壓空壓機組的結(jié)構(gòu)組成

高壓空壓機組是集高壓空壓機、 干燥凈化和自動保護控制為一體，高壓空壓機為活塞式電動往復(fù)式壓縮機，四級壓縮，兩列氣缸呈60°夾角，自帶進氣消音器、水泵、滑油泵、注油器、各級冷卻器、各級安全閥、油水分離器、平衡機構(gòu)、滑油加熱器、干燥凈化的吸附器等。

本高壓空壓機組的額定工作壓力為20.0 Mpa， 電機額定轉(zhuǎn)速為1 000 r/min，排量為13 L/min，四級安全閥的起跳壓力為21.0～22.0 Mpa。

相對于中低壓空壓機而言，高壓空壓機組具有壓力高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)多、功能完善、價值高、自動化程度高等特點。

本高壓空壓機組配有一套獨立的控制空氣系統(tǒng)，主要用于對高壓空壓機組的各氣動控制閥進行氣動的開啟，主要包括Ⅰ、Ⅳ級泄放氣動閥及Ⅱ、Ⅲ級卸載氣動閥、左右吸附器切換氣動閥、系統(tǒng)卸載氣動閥的開啟。

同時，本高壓空壓機組配有一個對四個汽缸進行專門潤滑的機帶注油器，防止汽缸中的活塞在運動中因潤滑不夠引起的損壞。

本高壓空壓機組安裝兩個干燥凈化的吸附器，對高壓的空氣進行吸附水分、雜質(zhì)及電動加熱烘干，以保證對潛水員持續(xù)提供新鮮干凈的空氣。

大氣中的自由空氣通過高壓空壓機組吸進壓縮機內(nèi)部進行四級壓縮，產(chǎn)生的高壓氣體再通過油水分離器進行氣水分離，最后通過干燥凈化系統(tǒng)對高壓空氣進行干燥和過濾凈化，產(chǎn)生符合潛水員呼吸需要的新鮮干凈的壓縮空氣。

高壓空壓機組的功能流程，如圖1所示。

2.2 高壓空壓機組的安全保障系統(tǒng)

高壓空氣就像高壓電一樣，具有較高危險性。本高壓空壓機組在三、四級的安全閥出口增加了超壓停機的安保系統(tǒng)。正常運行下，本機組設(shè)置一個常開的滑油壓力開關(guān)，通過機帶滑油泵產(chǎn)生的滑油壓力使之保持在常開的狀態(tài)，當(dāng)壓縮機里的壓縮空氣超過三、四級安全閥的起跳壓力，安全閥打開的同時高壓氣體推動系統(tǒng)里的一個柱塞運動，堵死流向壓力開關(guān)的滑油，使壓力開關(guān)失壓閉合，空壓機組自動報警停機。

本高壓空壓機組配有控制空氣瓶，其工作壓力為20.0 Mpa，空氣瓶里裝有一個可調(diào)式低壓報警壓力開關(guān)，壓力一般設(shè)定為5.0 Mpa，當(dāng)空氣瓶的壓力低于5.0 Mpa時，進行低壓報警停機?？刂瓶諝馄康某隹谘b有一個減壓閥，把出口壓力調(diào)低到4.0 Mpa后直接供高壓空壓機組作為控制空氣使用。若控制空氣壓力過高，容易造成高壓氣體對人體的傷害及氣動閥件的損壞；若壓力過低，則氣動閥無法正常打開。

在高壓空壓機組自動控制中，當(dāng)高壓空壓機組起動時，Ⅰ、Ⅳ級油水分離器的自動泄放閥、Ⅱ、Ⅲ級卸載閥、吸附器氣動閥在各自電磁閥得電打開的同時控制空氣直接打開各氣動閥，Ⅰ、Ⅳ級油水分離器實現(xiàn)自動泄放，Ⅱ、Ⅲ級卸載閥實現(xiàn)自動卸載，吸附器直接通氣干燥凈化，此時的高壓空壓機組在無負載的情況下輕松正常啟動。高壓空壓機組正常啟動后，Ⅰ、Ⅳ級油水分離器的自動泄放閥、Ⅱ、Ⅲ級卸載閥各自電磁閥失電閉合使控制空氣斷開，各個氣動閥在自身彈簧的彈力作用下關(guān)閉，Ⅰ、Ⅳ級油水分離器的自動泄放閥每隔22分鐘進行一次定時打開排放。若高壓空壓機組起動時，Ⅰ、Ⅳ級油水分離器的自動泄放閥、Ⅱ、Ⅲ級卸載閥沒有正常打開，高壓空壓機組進行報警。endprint

本高壓空壓機組配有左右吸附器共2個，常規(guī)下設(shè)定吸附器的干燥工作時間為15小時，等待0.5小時后進行再生工作2.5小時，左右兩個吸附器進行輪換錯開工作。高壓空壓機自動保護及控制功能流程見表1。

3 高壓空壓機組調(diào)試時常見故障及處理

3.1 控制空氣壓力過低報警停機

當(dāng)控制空氣瓶里的壓力低于壓力開關(guān)設(shè)定的5.0 Mpa壓力時，高壓空壓機組的壓力開關(guān)閉合得電，機組低壓報警停車。

發(fā)生此類故障時，可將壓力開關(guān)的設(shè)定值調(diào)低到機組不報警，消除報警后就按下啟動按鈕使機組正常啟動。

高壓空壓機組設(shè)有一個檢測控制空氣壓力的滑油壓力開關(guān)，當(dāng)控制空氣壓力足夠時，在啟動機組時控制空氣自動打開Ⅱ、Ⅲ級卸載閥，同時有一路控制空氣支管直通機組的油底殼，使滑油的壓力高于0.07 Mpa，滑油壓開關(guān)閉合得電，使機組正常啟動運行，機組運行后此滑油壓力開關(guān)由機帶滑油泵供油得壓保持常閉狀態(tài)。

控制空氣瓶里的壓力為零時，壓力開關(guān)設(shè)定值無法調(diào)低在零之下，各氣動閥也因沒有控制空氣而無法打開，滑油壓力開關(guān)無法得壓閉合，機組無法啟動。此時即使人工短接滑壓力開關(guān)，使其閉合得電，因沒有控制空氣，故此吸附器的氣動閥無法打開，機組啟動運行后也無法向控制空氣瓶供氣，造成無法啟動。

遇到此問題時可用工裝接頭把油水分離器Ⅳ級壓縮空氣出口處與吸附器的空氣出口連接在一起，這樣就可在不通過吸附器的情況下向控制空氣瓶充氣，當(dāng)控制空氣瓶的壓力高于5.0 Mpa時停機，拆除工裝接頭，管子復(fù)位，滑油壓力開關(guān)復(fù)位，高壓空壓機組在自動控制模式下就可正常啟動運行了。

3.2 滑油壓力低報警停車

高壓空壓機組的三級安全閥和四級安全閥達到設(shè)定的壓力時便會自動起跳，一般三級安全閥的設(shè)定起跳壓力為13.7～14.2 Mpa，四級的設(shè)定起跳壓力為21.0～22.0 Mpa。本機設(shè)有一個高壓安全保護的滑油壓力開關(guān)，當(dāng)機組正常運行時，機帶的滑油泵直接供油給滑油壓力開關(guān)，使滑油壓力高于0.1 Mpa，潤滑油壓力開關(guān)閉合得電，機組正常運行。當(dāng)三、四級安全閥任何一個高壓起跳，泄放出來的高壓氣體直接推動一個柱塞的運行，使柱塞堵住了滑油的通過，滑油壓力開關(guān)失壓斷電，機組報警停機，防止機組繼續(xù)運行打氣，造成安全事故。

我們在調(diào)試中出現(xiàn)類似故障，高壓空壓機組經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)并沒有高壓安全閥起跳機組就報警停車，打開安全閥進行檢查，發(fā)現(xiàn)安全閥起跳后復(fù)位不好，還有少量的漏氣導(dǎo)致柱塞運動，滑油被堵死，滑油壓力開關(guān)失壓斷開失電。對此我們更換新的安全閥后再進行試驗，機組能順利啟動運行。

3.3 冷卻高溫報警停機

高壓空壓機組的冷卻系統(tǒng)主要通過外部冷卻淡水來冷卻滑油冷卻器、各級空氣冷卻器、缸頭和缸體。為了檢查機組冷卻系統(tǒng)的效果，在一級空氣冷卻器出口處安裝了一個溫度開關(guān)，當(dāng)經(jīng)過空氣冷卻器冷卻后的壓縮空氣溫度高于51 ℃時，溫度開關(guān)閉合得電，機組冷卻高溫報警停車。在調(diào)試過程中曾出現(xiàn)過類似的高溫報警故障，經(jīng)檢查淡水泵是正常開啟供水的，泵的出口壓力為0.4 Mpa，機組上的淡水壓力表壓力為0.3 Mpa，檢查發(fā)現(xiàn)機組的回水閥沒有開啟，我們判斷冷卻水通過旁通管系回到淡水泵進行循環(huán)作用，冷卻淡水沒有正常通過機組進行冷卻，造成二級壓縮空氣的進口溫度高于51 ℃，機組報警停車。但我們把回水閥打開，高溫冷卻報警信號還是沒有消除，機組依然無法啟動。經(jīng)分析是因為機艙的發(fā)電機在不斷的運行，造成環(huán)境溫度偏高，二級空氣冷卻器進口的壓縮氣體及缸體需經(jīng)過一段時間的自然冷卻才能把溫度逐漸降下來。經(jīng)過幾個小時自然冷卻后，機組的高溫報警信號消除，機組重新可正常啟動運行。

4 安全要求

（1） 參與調(diào)試的人員，均需參加安全方面的培訓(xùn)；

（2）調(diào)試前應(yīng)對系統(tǒng)進行密性試驗，防止泄漏；

（3） 調(diào)試前通知設(shè)備和系統(tǒng)附近的無關(guān)人員撤場；

（4） 操作、調(diào)試人員應(yīng)帶好目鏡，耳塞或耳罩；

（5）調(diào)試中或設(shè)備檢修后重啟時，應(yīng)遵循如下程序：

① 檢查所有閥門是否處于合適的位置，是否處于正確的啟閉狀態(tài)；

② 除去所有為調(diào)試、安全而安裝的附件、工裝、盲板及維修標(biāo)注牌；

③ 檢查系統(tǒng)并除去其外來異物；

④ 將已建立連鎖的設(shè)備、程序解鎖；

⑤ 打開并再次關(guān)閉排污閥；

⑥ 通知調(diào)試人員，設(shè)備即將啟動；

⑦ 盤車至少一圈，以確保無機械干涉；

⑧ 確保所有安全保護措施均處于合適操作位置；

⑨ 觀察機器是否正常，否則應(yīng)立即停車檢查。

（6）當(dāng)設(shè)備附件、氣瓶附件、閥件等不滿足安全使用要求時，應(yīng)整體更換（除閥件手輪外），禁止自行拆卸。假如需要拆檢，則應(yīng)由廠家服務(wù)工程師指導(dǎo)下進行，同時在起送裝置上掛牌“正在檢修，嚴禁啟動”，并采取措施將空壓機斷路，以避免因疏忽或意外而啟動空壓機。

5 結(jié)束語

高壓空壓機組是集高壓空壓機、干燥凈化和自動保護控制系統(tǒng)為一體的新型設(shè)備，它高效安全地滿足了某特種船潛水員潛水作業(yè)時呼吸用氣的需要，保證了潛水員水下的生命安全。熟練掌握高壓空壓機組的調(diào)試技能及快速解決該設(shè)備常見的故障就變得更為重要。高壓空壓機組具有一定的危險性，高壓氣體造成人員傷害的事件也常有發(fā)生，但在熟練掌握該設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點及控制原理后，一切都變得簡單起來。

該調(diào)試經(jīng)驗?zāi)転楹罄m(xù)船的調(diào)試工作提供一定的參考。

參考文獻

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[2]容積式空氣壓縮機安全要求[S].GB 22207-2009.

[3]壓縮空氣站設(shè)計規(guī)范[S].GB 50029-2003.endprint