高壓空氣壓縮機系統(tǒng)泄漏的控制

楊 亮，陸文濤，孔范運

（中國石油遼陽石油化纖公司機械檢修部，遼寧遼陽 111003）

0 前言

某機械廠在制造高壓容器的同時修理閥門，容器制造和安全閥校驗用高壓空氣是由廠空壓站提供?？諌赫镜母邏嚎諝鈮嚎s機（簡稱空壓機）采用四級壓縮二級冷卻系統(tǒng)[1]，即在二級壓縮后用管殼式水冷器[2]冷卻，而三級壓縮后用套管式水冷器[3]冷卻。由于更換的三級套管式水冷器為內(nèi)管翅片結構（圖1），經(jīng)常因壓縮系統(tǒng)泄漏而停車，維修人員開始采取的是更換相應損壞元件的方式以應對泄漏，但效果不好。后經(jīng)逐步分析和查找，最終找到壓縮系統(tǒng)超壓泄漏的癥結，將問題反饋給空壓機廠家，重新配套并更換了套管式水冷器，從而解決了空壓機系統(tǒng)的泄漏問題。

圖1 套管式水冷器內(nèi)管翅片結構

1 空壓機系統(tǒng)超壓泄漏問題

（1）空壓機在運行過程中發(fā)生二級安全閥超壓啟跳造成頻繁停機。維修人員在檢查時發(fā)現(xiàn)三級缸的進、排氣閥片和彈簧片均有損壞，更換備件后壓縮機恢復正常工作，由此判斷壓縮機的開、停車過于頻繁，是造成閥片和彈簧片疲勞失效損壞的原因。

（2）在空壓機運行過程中多次發(fā)生三級排氣管與套管式水冷器連接頭泄漏的現(xiàn)象（圖2），更換連接頭的紫銅墊并對鎖緊螺帽進行擰緊，但過一段時間后又發(fā)生了泄漏，由于泄漏量小，也未影響空壓機的正常運行，所以并未引起重視而造成嚴重泄漏。例如，造成三級套管式水冷器外套管與內(nèi)管連接封閉件的開裂，并連帶冷卻水觀察窗及二級壓力表的損壞，再次造成空壓機停機等嚴重事件。

2 空壓機系統(tǒng)超壓泄漏問題的解決

2.1 解決措施

圖2 三級排氣管與水冷器連接頭泄漏

（1）檢查破裂的套管式水冷器外套管與內(nèi)管連接封閉件。破裂發(fā)生在外套管封閉件與內(nèi)管連接的焊縫處，封閉件本身完好無損，也未發(fā)現(xiàn)表面缺陷，懷疑是由于焊接缺陷在較高溫度和壓力下引起的破裂。用手盤車檢查活塞的運行狀況，并且通過壓鉛檢查活塞上頂點余隙尺寸并調(diào)至合理，頂缸造成的損壞被排除。

（2）更換元件后重新試車（圖3），出現(xiàn)了二級安全閥啟跳、三級壓力表快速上升、三級排氣管出口端高溫等情況。再次停車后檢查，打開三級缸取出閥座，發(fā)現(xiàn)閥座、閥片出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，而且活塞頂部有積水。將冷卻套拆下并檢查密封面，發(fā)現(xiàn)紫銅墊有損壞（圖4），這是造成活塞頂部有積水的原因。將此紫銅墊更換后再次試車，情況沒有改變。

經(jīng)初步分析，認為有3個原因：①二級安全閥起啟跳，是由于三級壓縮空氣回流至二級安全閥，高出了二級安全閥的整定壓力所致。②三級壓力表指針快速上升，是由于壓縮空氣排氣不暢造成。③三級排氣管出口端溫度較高，而排氣管的末端較低，說明三級管線有堵塞，壓縮空氣受阻加劇了氣體壓縮放熱現(xiàn)象，由此引起排氣管出口溫度較高，造成三級閥座的干燒現(xiàn)象。

（3）進行深入檢查與試驗。將三級排氣管線整體拆下并仔細檢查，發(fā)現(xiàn)三級套管式水冷器內(nèi)管入口完全堵塞（圖5），里面夾雜了大量的鐵銹和破碎的閥片及彈簧片。先不將三級排氣管線連接進行試車，空氣從三級排氣端排出，手感排氣溫度與室溫區(qū)別不大。然后再將三級排氣管及套管式水冷器與空壓機連接，并敞開套管式水冷器的出口，再試車發(fā)現(xiàn)排空端雖有氣體排出，但在運行幾分鐘后，用手觸摸管道，發(fā)現(xiàn)三級排氣管溫度較高，由此證明三級管線排氣不暢，有氣體壓縮放熱現(xiàn)象（圖6），即三級水冷器達不到應有的流量。這是由于鐵銹和破碎的閥片及彈簧片在水冷器內(nèi)管深處阻礙了空氣的流通，致使三級排氣管出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，由此驗證了上述分析判斷的正確性。

（4）根據(jù)分析結果與試驗查明的原因，說明系統(tǒng)超壓泄漏的原因是三級套管式水冷器內(nèi)管翅片結構不合理，即通道小、易堵塞，并將問題反饋給了空壓機廠家，重新配套并更換了較大內(nèi)管直徑的套管式水冷器，滿足了壓縮系統(tǒng)的要求，空壓機可正常運行。

圖3 更換損壞件后的空壓機

圖4 損壞的紫銅墊

圖5 套管式水冷器內(nèi)管堵塞

圖6 三級排氣管呈現(xiàn)高溫

2.2 經(jīng)驗總結及注意事項

（1）造成空壓機系統(tǒng)泄漏的原因。①銅墊漏水，產(chǎn)生水擊，是造成閥片及彈簧片經(jīng)常損壞的主要原因。②三級套管式水冷器內(nèi)管翅片結構設計不合理，內(nèi)徑小易堵塞，隨著空壓機的使用，污垢雜物使內(nèi)管通道變小直至堵死，使排氣壓力和溫度升高，造成管接頭泄漏。③三級壓縮氣體排氣受阻，使得水冷器外套管與內(nèi)管的連接封閉件經(jīng)常處在較高溫度和壓力下而造成破裂。④空壓機設計不合理，缺少過濾裝置，無法防止雜物進入排氣管線而發(fā)生堵塞。⑤操作人員技術水平低和缺乏責任感，監(jiān)控不到位。

（2）總結歸納出空壓機的使用管理方法[4]（表1）。

表1 空壓機日常檢查與維護要求

2.3 緊急情況的處理

（1）9種情況應停機檢查。①一級吸入氣體壓力下降到規(guī)定值，各級排出壓力超過15%的工藝指標。②循環(huán)油及冷卻水壓力下降到規(guī)定值。③主軸承、曲拐軸承、十字頭滑板、機身滑道以及填料函部分溫度超過規(guī)定值。④冷卻水的回水溫度過高或有大量氣體竄出。⑤各級氣體出口溫度超過規(guī)定值。⑥主軸承、機體及氣缸發(fā)生振動。⑦氣缸內(nèi)有異常響聲。⑧氣缸及填料函注油點斷油。⑨氣閥漏氣或安全閥起跳。

（2）5種情況應緊急停機處理。①各級氣體進出口溫度、壓力突然發(fā)生急劇上升或下降。②機體或氣缸內(nèi)有較大異響。③機組突然大幅度振動。④氣缸部分大量漏氣。⑤主、輔機或管道突然發(fā)生破裂爆炸。緊急停車后，應立即關閉排氣管道閥門，同時用回路閥和放空閥卸去系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力，并且同正常停機一樣妥善作好后期處理工作。

3 結束語

高壓空氣是壓力容器制造和安全閥校驗等不可或缺的動力源。為此，空壓機系統(tǒng)應保持完好狀態(tài)并正常運行，這不僅取決于設計的合理性與制造的可靠性，更取決于正確使用與維護，即需要空壓機的建造與使用雙方的共同控制。例如，對空壓機系統(tǒng)發(fā)生的泄漏等問題，在更換損壞元件的同時，還尚應分析查找引起損壞的原因，徹底解決并根除潛在的風險危害，保證空壓機的正常運行；水冷器是空壓機的重要輔助設備，其設計的合理性與制造的可靠性是空壓機系統(tǒng)正常運行的前提，設計時應完善和改進內(nèi)管的翅片結構[3]以防止堵塞?？諌簷C的使用管理同樣重要，應完善空壓機的安全操作規(guī)程，經(jīng)常對操作人員進行崗位培訓，并嚴格按操作規(guī)程進行日常巡檢與維護，使空壓機系統(tǒng)處于完好狀態(tài)。

［1］GB/T 151—2014，熱交換器［S］.

［2］HG/T 2650—2011，水冷管式換熱器［S］.

［3］王福利.石油化工廠設備檢修手冊·壓縮機組［M］.北京:中國石化出版社，2007.