飛機氣候環(huán)境實驗室壓縮空氣系統(tǒng)管理淺析

馬軍衛(wèi)，孫永平，白 冰

（中國飛機強度研究所，陜西西安 710065）

0 引言

飛機氣候環(huán)境實驗室[1]是我國目前規(guī)模最大、模擬環(huán)境最多的大型綜合氣候環(huán)境實驗室，能在室內模擬高溫、低溫、太陽輻射、淋雨、降雪、噴霧、結冰和吹風等典型氣候環(huán)境，能對飛機、車輛等大型裝備進行氣候環(huán)境適應性驗證和鑒定[2]。壓縮空氣為實驗室設備用氣、試驗用氣和功能用氣提供氣源，是試驗的基礎。設備管理人員在實際工作中總結出符合試驗需求的管理方法，不斷對壓縮空氣系統(tǒng)管理進行優(yōu)化，節(jié)約運行費用，降低維護開支，提高供氣質量，不斷改進勞動生產(chǎn)率和提高系統(tǒng)運行效率。

1 壓縮空氣系統(tǒng)簡介

壓縮空氣是現(xiàn)代工業(yè)廣泛使用的四大動力之一，是僅次于電力的第二大動力能源，壓縮空氣動力能量過程為：壓縮機消耗電能或機械能生產(chǎn)壓縮空氣，再由壓縮空氣驅動氣動設備輸出動能[3]。壓縮空氣系統(tǒng)通過對環(huán)境氣體進行壓縮、冷卻、儲氣、過濾、干燥、傳輸?shù)冗^程，使其達到滿足實驗室需求的空氣品質，通過管道供給到使用點，主要控制指標為壓力、流量、含塵量和露點等工藝參數(shù)。其中露點控制尤為重要，壓縮空氣含水量超標直接影響到儀表和控制設施的靈敏度。飛機氣候環(huán)境實驗室壓縮空氣系統(tǒng)使用流程見圖1。

圖1 壓縮空氣系統(tǒng)流程

1.1 壓縮空氣系統(tǒng)啟動模式

飛機氣候環(huán)境實驗室壓縮空氣系統(tǒng)分為3 種啟動模式（圖2）。3 種模式啟動流程相同，在日常工作中，模式1 的使用頻次最高。通常情況下，根據(jù)實驗總控下達試驗開始時間的工作指令后，操作人員根據(jù)試驗要求，確定不同的啟動模式。

圖2 壓縮空氣啟動模式

1.2 設備統(tǒng)計

壓縮空氣系統(tǒng)[4]的核心設備為2 臺水冷螺桿式空氣壓縮機（簡稱空壓機）和2 臺外加熱鼓風再生吸附式干燥機（簡稱干燥機），1#空壓機和1#干燥機組合為啟動模式1；2#空壓機和2#干燥機組合為啟動模式2；模式1 和模式2 同時工作為啟動模式3，主要設備統(tǒng)計見表1。

表1 壓縮空氣系統(tǒng)動力設備統(tǒng)計

1.3 壓縮空氣系統(tǒng)啟動流程

壓縮空氣系統(tǒng)模式啟動相似，壓縮空氣系統(tǒng)模式1 啟動流程（圖3）。壓縮空氣系統(tǒng)模式1 中，從供電開始，按流程分別啟動冷卻塔→通風系統(tǒng)→循環(huán)水泵→空壓機→干燥機。最后達到目標露點（最低可達-40 ℃）和供氣壓力（最高可達1.0 MPa）后，開啟送氣總閥。

圖3 壓縮空氣啟動流程

壓縮空氣系統(tǒng)處理后的空氣質量[5]滿足GB/T 13277.1—2016 規(guī)定的等級二級指標（表2）。

表2 壓縮空氣污染物等級

2 壓縮空氣系統(tǒng)日常管理

按照GB 150—2011《鋼制壓力容器》、TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》、國務院頒布的《特種設備安全監(jiān)察條例》等有關規(guī)定開展壓縮空氣系統(tǒng)管理工作[6]。從壓力、容積、介質3 個方面分析，飛機氣候環(huán)境實驗室壓縮空氣系統(tǒng)最高工作壓力的范圍為1.0～1.6 MPa，其中儲氣罐、干燥過濾器、干燥塔、空壓機內部的油冷卻器和壓縮空氣冷卻器都屬于壓力容器；按照壓力劃分為低壓容器（代號L）；使用的介質為空氣，危險程度劃分為Ⅱ類；壓縮空氣系統(tǒng)放置的位置是動力站，是二級危險點，實行三級負責制。管理人員針對壓縮空氣系統(tǒng)的運行、操作、維護、保養(yǎng)進行管理。

2.1 作業(yè)文件

編寫《壓縮空氣系統(tǒng)操作及維護規(guī)程》《機動設備保養(yǎng)管理規(guī)程》《×××環(huán)保、安全檢查管理規(guī)定》《×××動力站安全操作規(guī)程》《×××動力站突發(fā)事故及救援預案》等，編制人員根據(jù)廠家技術文件結合日常管理不斷完善作業(yè)文件內容，以作業(yè)文件為指導開展壓縮空氣設備管理工作。其中《壓縮空氣系統(tǒng)操作及維護規(guī)程》是主要質量管理文件，其中對空壓機和干燥機的作業(yè)內容有詳細的要求，作業(yè)文件現(xiàn)場存放以備操作人員學習和參考。

2.2 上墻制度

為了保證操作人員能直觀的獲取運行管理的有關規(guī)定，預防日常管理工作中安全問題的出現(xiàn)及時排除運維過程中出現(xiàn)的疑問，將壓縮空氣系統(tǒng)有關資料整理提煉上墻。上墻的資料主要有動力站安全操作管理規(guī)定、壓縮空氣系統(tǒng)操作規(guī)程、空壓工崗位職責、壓縮空氣系統(tǒng)管理卡、壓縮空氣系統(tǒng)原理圖等。

2.3 巡檢制度

壓縮空氣系統(tǒng)按照運行使用分為試驗開機期間和非試驗停機期間。在兩個期間對壓縮系統(tǒng)的巡檢方式不同。

2.3.1 非試驗停機期間

在非試驗停機階段按照時段進行日檢、周檢、月檢、季檢、年檢。檢查主要內容包括：電加熱器、再生用氣壓力或流量、干燥器PLC 控制器和切換閥、閥門內部閥瓣與閥體的密封間隙、干燥器前后置過濾器等。

2.3.2 試驗開機期間

試驗期間對壓縮空氣系統(tǒng)進行全時段24 h 的監(jiān)視巡檢，由于壓縮空氣系統(tǒng)無人值守，故要求巡視人員2 h 巡視一次，主要巡檢內容如下：

（1）查看運行參數(shù)并記錄主要運行參數(shù)。

（2）觀察干燥機氣動閥的狀態(tài)，填寫判斷結論。

（3）觀察儲氣罐自動排污閥的執(zhí)行，填寫觀察結論。

飛機氣候環(huán)境實驗室試驗監(jiān)控軟件可以實現(xiàn)對壓縮空氣系統(tǒng)24 h 的監(jiān)視。通過設備上的傳感器實時顯示壓縮空氣系統(tǒng)的運行情況，包括正在運行的空壓機的數(shù)量、空壓機輸出壓縮空氣的供氣壓力和供氣流量（圖4）。

圖4 壓縮空氣系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)

3 壓縮空氣系統(tǒng)的操作

操作按照作業(yè)文件《壓縮空氣系統(tǒng)操作及維護規(guī)程》的規(guī)定進行，以下6 點是關鍵內容：

（1）根據(jù)需求做好空壓機產(chǎn)能與干燥器處理負荷平衡，避免出現(xiàn)干燥器超量處理濕空氣的情況。

（2）壓縮空氣系統(tǒng)的壓力上限是1.0 MPa，故空壓機的上限值設定不高于1.0 MPa。

（3）由于干燥機使用的也是氣動調節(jié)閥，需要的動力大于0.4 MPa，故空壓機的輸氣壓力達到0.45 MPa 時在開啟干燥機。

（4）干燥塔之間的手動平衡閥要按照實際使用調節(jié)開度。

（5）停機階段要排空管道和儲氣管內的凝結水。

（6）停機時需排掉干燥塔的存氣并將干燥器前后端的進、出氣閥門關閉。

4 壓縮空氣系統(tǒng)的維護

壓縮空氣中使用的主要設備是空壓機和干燥機，定期對其進行維護保養(yǎng)能夠充分發(fā)揮機器的最佳性能，每次做好維護記錄以備查閱。

4.1 空壓機的維保

空壓機的維護保養(yǎng)應注意以下內容：

（1）空壓機的維護部件是空壓機、空氣過濾器、油過濾器、油分離器、冷卻油。

（2）冷卻油使用同一規(guī)格的產(chǎn)品。

4.2 干燥機的維保

干燥機的維保內容主要是防止吸附劑的被污染，干燥機的維護保養(yǎng)應注意以下內容：

（1）吸附劑裝運在密封容器里，使用前不要打開蓋子，避免吸附劑受潮，如果吸附劑暴露在空氣中，使用前可在400 ℉（即204 ℃）的烘爐中加熱4 h。

（2）如果吸附干燥機中填充的不是干的吸附劑，為了使吸附劑干燥，將吸附干燥機的進口流量減到最大進口流量的50%，如此運行48 h。

（3）干燥機再生時，再生吸附塔內的壓力不得超過0.1 MPa，若超過此值，在確認閥門無故障的情況下，可以認為消聲器堵塞，此時應拆下消聲器將堵塞物清除掉，嚴重堵塞且清除不掉的則需更換消聲器。

（4）保證干燥機按規(guī)定使用及時更換到使用期限的吸附劑。

5 結語

在實際使用過程中，為實現(xiàn)對壓縮空氣系統(tǒng)設備全壽命周期管理[7]，在工作中總結出如下經(jīng)驗：

（1）應當對操作員工進行反復培訓，重視保養(yǎng)和日常檢查工作。

（2）壓縮空氣系統(tǒng)設計或設備選型都是按照最大負荷條件進行并留有余量，認為指標越高越好是片面的，高指標代表著高成本，只要符合用氣要求即可。

（3）使用前必須仔細閱讀生產(chǎn)廠家制定的質量手冊等文件并遵照執(zhí)行，這樣才能保證壓縮空氣系統(tǒng)的科學使用。

（4）避免出現(xiàn)管路污染，停機階段要確保管路系統(tǒng)同大氣的隔離。

（5）根據(jù)壓縮空氣使用量，使用不同的管路和后處理設備配置。