空压机冷却水系统改造

虞红梅

（唐山三友化工股份有限公司 给排水车间，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

经验交流

空压机冷却水系统改造

虞红梅

（唐山三友化工股份有限公司 给排水车间，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

通过对空压机冷却水系统的改造，将空压站冷却系统供水方式改为地下水和闭路循环水双路供水，并增加单独的加压设备，确保空压站冷却供水系统万无一失。

空压机；冷却水；系统改造

股份公司给排水车间空压站现有空压机5台，其中4台空压机型号为5 L－4 0／8－1（3）型的活塞式压缩机，另一台压缩机型号为GA 2 5 0W－8.5型的固定式螺杆压缩机。空气压缩系统是保证全公司正常连续稳定生产的关键岗位。目前空压机冷却系统供水由循环水闭路水供给，如遇断电等紧急事故，易造成整个空气压缩系统连锁跳车。影响空压机正常运行或致使空压机跳车的工艺指标有两级排气压力、润滑油压力、两级排气温度和冷却水压力。除冷却水压力外其他工艺指标均为机组本身的影响因素，如何控制好冷却水的供给就显得尤为重要。

1 空压机采用水冷的优势

1.1 空压机水冷的优点

我车间两种型号的空压机冷却系统均采用水冷的方式。水冷的优点主要体现在以下几个方面：

1）水冷空压机是依靠水的循环把空压机本身的热量带走，因而水冷空压机的冷却效果与空压机厂房的环境无直接的影响。

2）水冷空压机的冷却水源来源于厂房外部，因此水冷空压机冷却水的进水温度与厂房内的环境温度无关。

3）水冷空压机的冷却效果只与冷却水的水源、水质有关，因此只要冷却水水源稳定，水质符合要求，冷却效果就会好。

1.2 空压机水冷的作用

空压机冷却水的作用：降低排气温度，冷却润滑油从而达到冷却空压机的目的。启动空压机前必需先启动冷却水系统。冷却水经过翘片式冷却器带走压缩气和润滑油的热量。

2 空压机冷却水对冷却水源的要求

2.1 空压机冷却水对水温的要求

空压机对冷却水的供水温度是有一定的要求的，按照相关规定，空压机冷却水的出口温度应低于4 0℃，冷却水进口温度应≤3 3℃。冷却水温度过高或过低，不仅会影响空压机的正常工作，甚至会产生故障。

1）冷却水温度过高造成的影响如下：①加速零件磨损；②零件配合间隙被破坏，强度下降；③充气量减少，功率降低。

2）冷却水温度过低造成的影响如下：①加速零件磨损，输出功率减少；②气缸温度过低；③热损失增加，燃料消耗量增大；④燃烧恶化，整机性能变坏。

2.2 空压机冷却水对水质的要求

空压机冷却水除对冷却水温度有要求外，对水质也有较高的要求：冷却系统要选用清洁的冷却水源，所用的冷却水的p H值应控制在8～1 1范围之间，并尽量减少冷却系统内的积垢堵塞，以防影响冷却效果。

空压机冷却系统中一旦形成水垢将会严重威胁到空压机的安全运行，并产生以下危害：

1）易产生电化学腐蚀，垢层部分会形成贫氧区，与冷却器金属产生氧浓差电池效应，引起电化学腐蚀。

2）垢层内部造成嫌氧条件，给硫酸盐还原菌创造了生长条件，致使冷却系统金属产生垢下点蚀。

3）黏泥为藻类生长提供附着条件，并加速了黏泥生长。

2.3空压机冷却水对压力的要求

空压机冷却水供水压力偏低、水量偏小或回水管网压力偏高，都会造成回水不畅，致使冷却效果降低。因此对于冷却水系统的要求较高，不但要有足够的流量保证冷却效果，而且还必须保证冷却水的不间断供应。

1）空压机冷却水压力不足的后果

每台空压机都设有水压连锁保护装置，如果冷却水压力过低，≤0.1MP a且水压低于设定压力持续超过1 5s，将会造成空压机连锁停车。而空压机停机将造成全厂的生产线因压缩空气压力过低而停产的严重后果。

水量不足时，致使排气温度过高，也能造成空压机连锁跳车。

2）空压机冷却水压力过高的后果

冷却水压力过高，造成水系统与空气压缩系统压力不平衡。正常情况下，工艺气压力在0.5 5MP a左右，仪表气压力在0.4 5 MP a左右。如果冷却水压力太高，会使压缩机冷却系统与空气系统密封破坏，造成压缩空气不合格，尤其是仪表气，水分太高，会对全厂的仪表设备造成腐蚀。

因此，我车间规定的冷却水压力要求为0.1～0.4MP a。

3 改造前空压机冷却水的状况

在改造前，我车间采用循环水闭路水作为空压机的冷却用水，以达到冷却空压机的目的，并且冷却水水源只有闭路水1路供水。

3.1 冷却水供水水温状况

我们所使用的闭路循环冷却水供水温度，一般情况下在夏季时温度高达3 5℃，冬季时温度能达到2 5℃，这样的温度与冷却水出口温度应低于4 0℃，冷却水进品温度应≤3 3℃的标准要求比较，温差并不大，尤其是在夏季时，闭路循环水作为空压机的冷却水，它本身的温度就没有达到标准要求，更不能谈及冷却效果了。由此可以看出，夏季的冷却效果不是很好。

3.2 冷却水供水水质状况

闭路循环水在进入冷却塔冷却过程中带进大量的泥沙等杂质，空压机每隔2～3个月就会拆机清洗冷却水流道，每次都发现流道被淤泥堵塞一半以上，严重的影响了冷却效果。表1是闭路循环水在2 0 0 9年1 2月2 8日的水质分析报告。

由表1可看出，闭路循环冷却水中含有大量的金属离子和非金属离子。我车间闭路循环水长期投加缓蚀阻垢剂，剂量为5 3k g／d。在夏季时，我们还向水中投加杀菌灭藻剂，剂量为：每5天投加1次，每次1 5 0k g。但是即便是这样的药剂投加量，长期使用此种水源也会带来种种弊端。

3.3 冷却水供水稳定性状况

长期运行的实践证明，闭路循环水的稳定性能特别高。闭路循环水的管网压力在0.3 6～0.4 8 MP a，闭路管线去空压站处的支管管径为φ1 5 9，因此无论从供水压力还是从流量上看，都能满足要求。闭路循环水作为空压机冷却水供水水源唯一的缺陷就是无备用水源，一旦出现无法预料的事故，没有补救的措施，只有空压站停车的后果。这种设计上的缺陷也正是我们改造的原因之一。

表1 2 0 0 9年1 2月8日闭路循环水水质分析报告

4 改造后空压机冷却水状况

改造后，空压机冷却水变为双路供水，即由闭路循环水和地下水两路供水方式，并在空压站增设了1台加压泵。

4.1 冷却水供水水温状况

改造后，空压机冷却水有地下水和闭路循环水两路水源。地下水温度低，一般情况下在1 5℃左右，冷却效果很好。有了这两种水源后，在冬季天特别冷或夏季阴雨天气时，我们可以使用闭路水。在夏季我们可以使用地下水作为空压机的冷却水水源。

4.2 冷却水供水水质状况

地下水中杂质含量较小，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，对比之下可以看出，使用地下水要比使用循环水作为冷却水冷却效果要好。地下水和闭路循环水两种冷却水水源交替使用，减缓了冷却水结垢现象，为设备的正常运行和检修保养带来了益处。

4.3 冷却水供水稳定性状况

无论是闭路循环水还是地下水，都是通过管网输送至空压机。闭路循环水供水一般情况下压力在0.3 6～0.4 8MP a之间，地下水在0.2 5～0.4 0MP a之间，闭路管线去空压站处的支管管径为φ1 5 9，地下水管线去空压站处的支管管径为φ1 3 3，两路供水方式的冷却水压力都在0.2 5 MP a左右，冷却水回水管为φ2 1 9，因此在正常情况下，压力和流量上都能满足要求。解决了压力和流量的问题。但是如果出现突发紧急事故，如何保障冷却水的稳定性呢？地下水较之闭路循环水优势很多，但也存在较大的弊端。地下水水源地为厂外深井，夏季雷雨天气时，易造成水源地深井晃电停井，从而中断了地下水的供给，使空压机还来不及倒换成闭路循环水作为冷却水就停车了。另外，由于地下水厂区管网压力维持在0.2 5MP a左右，而冷却回水管网压力在0.1 1 MP a左右，进出口压差较小，造成水流速度低，冷却效果也会不尽人意。为了解决这一难题，我们在空压站增加了1台加压泵，在地下水停水时，加压泵能将管网内的水抽吸过来保障冷却水的短时间供给，从而为操作工更换闭路水争取到了时间。同时，增加了1台加压泵，在保障供水压力的同时，也给闭路循环水设置了一份双保险。一般情况下，闭路循环水的稳定性较好，但为了避免意外，闭路循环水在通过加压泵后，既增加了稳定性能，又收到了良好的冷却效果。

5 结 语

空压机冷却水系统改造后，系统运行更加稳定，地下水、闭路循环冷却水的保障水平有了较大提高。由于反应迅速，当瞬间出现水压低时，马上启动加压泵，使供水得到了充分保证。

［1］ 邢子文.螺杆空压机的理论、设计与应用［M］.北京：机械出版社，2 0 0 0

［2］ 宁万信，孙宝玲.微油螺杆空压机故障处理［J］.中国设备工程，2 0 0 1，（1 0）

图1 分离机冷却水改造工艺流程图

2）由于夏季河水温度较高，冷却效果不理想，影响分离机效果，分离机能力下降，生产中离心机全开仍不能满足生产要求，改造后离心机能力提高，可以少开1台离心机，按离心机功率5 5kW，每年夏季3个月计算，可以节约用电1 2 0 1 2 0kW·h，按0.4元／kW·h计，节约费用4.8万元。

3）采用冰机循环水冷却，由于母换器泄漏的原因，循环水中C l－较高，冷却器为铜质，极易腐蚀，造成设备浪费，冷却水进入油中造成油品浪费。按每年损坏4台，每台更换冷却器和润滑油5 0 0 0元计，年节约费用2万元。

4）采用循环水封闭循环冷却后，在夏季，由于油温低，离心机故障大幅降低，每年节约由于油质变化更换费用1万元以上，节约人工1 5 0个以上，折合人民币6万元。

收稿日期：2 0 1 0－1 0－0 8

T H 4 5；T Q 0 8 5.2

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1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 0）0 6－2 9－0 3

2 0 1 0－0 7－2 7

兰毅翔（1 9 7 8—），工程师，四川大学在读工程硕士。