浅谈离心式空压机夏季级间温度偏高的研究

何湘岳

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

浅谈离心式空压机夏季级间温度偏高的研究

何湘岳

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

介绍离心式空压机的工作原理，对贵冶动力车间离心式空压机夏季运行时存在的问题进行调研分析。阐述了通过对离心式空压机中冷器自主创新改进后，在解决影响生产的瓶颈问题、提升离心式空压机的运行效率、降本增效等方面带来的有效改善。

离心式空压机；中冷器； 级间温度；改进措施；二进二出

1 引言

贵冶动力车间杂用空压机是向全厂提供公用压缩空气的设备，即给一般的气动设备以及设备清扫、燃油喷咀等设备供气。随着工厂生产规模的扩大，对杂用风的需求量增加，近几年来，动力车间1#动力中心风机房陆续先后增加了两台容量150Nm3/ min，型号为550DA3型和一台容量100 Nm3/min，型号为330DA3型美国复盛离心式空压机。夏季是离心式空压机出现故障的高发期，如空压机出现排气级间温度偏高的现象，轻则影响到空压机运行效率，严重时导致空压机频繁的报警跳机，致使空压机无法正常运行。

2 离心式空压机工作原理

动力中心离心式杂用空压机为三级离心式，压缩机由转子及定子两大部分组成，转子包括转轴、固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。定子则有机壳（气缸）、定位于机壳上的各种隔板以及轴承等零部件。压缩机的第一级叶轮安装在低速齿轮上，第二级和第三极叶轮安装在高速小齿轮轴的两端。在转子与定子之间需要密封气体之处还设有密封元件，水平剖分式炭环密封结构可防止压缩气体沿着齿轮轴向窜入齿轮箱中，也可以防止齿轮箱中的润滑油窜入涡室中［1］。压缩机入口导叶、放空阀均为气动阀。

电动机带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间气体形成稀薄地带，产生负压，前面的气体从工作轮中间的进气部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了空压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力，以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。由扩压器后流出的气体汇集到涡壳并被引出机器，如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求，级间的串联通过弯通、回流器来实现［2］。冷却水系统包括二个中间冷却器、一个后冷却器和一个油冷却器。中间冷却器冷却管镶嵌在翅片中，用于冷却每一级压缩空气，压缩气经管外通过；润滑油冷却器和后冷却器为管壳式，润滑油经管外通过，以达到冷却的目的。动力中心杂用空压机均采用三级压缩。

离心式空压机现场实物图如图1所示。

图1 离心式空压机现场实物图

3 存在的问题

车间4#杂用离心式空压机在夏季高温运行时，出现级间温度偏高导致空压机频繁的出现报警、跳机现象，报警设定温度为50℃、跳机设定温度为53℃。致使空压机无法正常运行，正常运行温度在35～45℃之间，不仅影响到全厂压缩气的生产，同时对设备本身造成安全隐患。因此，分析级间温度偏高的原因及采取怎样的有效解决措施来保障生产，成为专业技术人员急需攻关的一项课题。

4 调研分析及方案

为解决以上问题，首先对离心式空压机级间温度偏高的原因进行分析和排查，造成离心式空压机级间温度偏高的原因主要有：

（1）中冷器铜管结垢、泄漏、密封条损坏、翅片变形；

（2）水过滤器堵塞；

坚持创新，完善监管。创新是一个民族进步的灵魂，兴旺发达的不竭动力。食品药品安全监管也是如此。为此，立青多杰创新监管方式，通过“四个结合”，做到“两个百分百”。2015年，他领导的德钦县局开展了“勤俭节约、文明用餐”的文明餐桌创建活动。通过示范街、示范店的带动效应，倡导绿色消费、文明用餐。开展保健食品和化妆品检查；全力开展“梅里雪山羊年转山年”餐饮安全保障工作，确保广大游客的饮食用药安全；开展学校、托幼机构及工地食堂专项检查。圆满完成各项活动及重要贵宾来访等10起重大活动的食品安全保障工作，食品安全保障工作实现“零事故”。

（3）冷却水内部阀芯没开到位；

（4）循环冷却水进水温度偏高；

（5）油路系统不畅、油温偏高；

（6）中冷器换热面积不够；

（7）中冷器冷却水设计流量偏小［3］。

通过对以上原因的分析，我们做了相应的措施：

（1）对中冷器抽芯检修：彻底清洗中冷器铜管、检查翅片、对中冷器进行打压检漏，排除了中冷器泄漏的问题、更换中冷器密封条；

（2）清洗检查水过滤器滤芯；

（4）对循环水滤料滤网进行检查，开启备用冷却塔风机；

（5）清洗润滑油过滤器及油冷却器，对油质进行化验；

（6）通过计算分析排除了换热面积不够的问题［4］。经过以上措施后虽然可以勉强维持开机，但级间温度仍然偏高，温度达到48℃，致使空压机效率低下；中冷器回水温度达到46℃，比正常温度高出7～9℃。经过以上分析和排查可以推断级间温度的升高是由于中冷器冷却水设计流量不够所造成的。

找到了离心空压机级间温度偏高的原因，接下来就要想方设法如何来解决这一影响生产的瓶颈问题。我们的思路是想办法增加冷却水的流量、缩短冷却水换热时间，才可有效降低空压机的级间温度。通过现场充分的调研和查阅大量相关资料，可以采取以下两种方案：

（1）请专业厂家按我们设计的图纸重新加工流量更大的中冷器，但所需费用高、时间长。

（2）对现有空压机中冷器前、后端盖自主改进加工，由原来的“一进一出”改为“二进二出”冷却模式，以此增加冷却水的流量、缩短冷却水换热时间。此种方案改造可自行设计解决，既能达到效果，又可节省中冷器备件费用。

经对比分析，决定采取方案二来实施。

5 具体改进措施

现有的离心式空压机中冷器前端盖是由3块隔板与本体组成的4个冷却隔离通道，后端盖是由2块隔板与本体组成的3个冷却隔离通道，前后端盖连接中冷器铜管、翅片形成的一个的密闭冷却通道，其冷却方式为 “一进一出”模式［5］。

离心式空压机中冷器示意简图如图2所示。

图2 离心式空压机中冷器示意简图

改进前离心式空压机中冷器前端盖示意简图如图3所示。

图3 改进前中冷器前端盖示意简图

（1）对中冷器前端盖进行改进：在现有中冷器前端盖第一块隔板与第二块隔板之间，与原进口孔水平对齐位置，加工一个直径与进口孔相等的新通孔。在第二块隔板与第三块隔板之间，与原出口孔水平对齐位置，加工一个直径与出口孔相等的新通孔［6］。配置与新通孔连接的进出口管道及法兰。

改进后的离心式空压机中冷器前端盖示意简图如图4所示。

图4 改进后中冷器前端盖示意简图

改进前离心式空压机中冷器后端盖示意简图如图5所示。

图5 改进前中冷器后端盖示意简图

（2）对中冷器后端盖进行改进：设计制作与中冷器前端盖配套的后端盖，新的后端盖隔板由原来的两块改成一块，隔板位于后端盖垂直居中位置。制作对应的后端盖平面密封垫。

改进后的离心式空压机中冷器后端盖示意简图如图6所示：

这样改进后的中冷器冷却方式由“一进一出”变为“二进二出”模式，即冷却水在中冷器间的流程由改进前的一路水经三个来回变为改进后的二路水同时进出且只需一个来回，从而大大增加了冷却水的流量、缩短了冷却水换热时间。

6 结语

经过一个夏季的连续运行，改造后的车间4#杂用离心空压机级间温度控制在35～45℃之间，不仅使空压机在夏季高温恢复了正常运行，提高了空压机运行效率，满足了生产需求，而且节省了中冷器备件及改造费用约20万元。该创新改造不仅局限于针对车间离心式空压机中冷器的改造攻关，对全厂大部分箱体类冷却器，只要是因为冷却流量不够引起设备温度偏高都可以考虑推广应用，来应对高温季节设备的防暑降温工作。

［1］郁永章， 姜培正， 孙嗣萤. 压缩机工程手册［M］. 北京：中国石化出版社， 2012：76-78.

［2］钟浩. 离心压缩机入门与精通［M］. 北京：机械工业出版社，2015：26-29.

［3］靳兆文. 压缩机运行与维修实用技术［M］. 北京：化学工业出版社，2014：98-99.

［4］吴宗泽. 机械设计［M］. 北京：高等教育出版社， 2001：135-138.

［5］张展. 风机和压缩机的设计与应用［M］. 北京：机械工业出版社，2015：46-47.

［6］孙桓， 陈作模. 机械原理［M］. 第五版.北京：高等教育出版社，1996：50-52.

Study on the Centrifugal Air Compressor with High InterstageTemperature in Summer

HE Xiang-yue
（Guixi Smelter， Jiangxi Copper Corporation ， Guixi 335424， Jiangxi ， China）

In this article， the working principle of the centrifugal air compressor is introduced， the existing problem on centrifugal compressor in GuiYe power workshop in summer running time is analyzed. Expounded about independent innovation inter-cooled centrifugal air compressor after the improvement， to solve the bottleneck problems affecting production， improve the running efficiency of the centrifugal air compressor effectively improve authors， increase efficiency， etc.

centrifugal air compressor；intercooler；inter-stage temperature；improvement measure；two into two out

TH45

A

1009-3842（2016）05-0077-03

2016-08-16

何湘岳（1984-），男，湖南岳阳人，本科，机械工程师，主要从事设备机械点检维护工作。E-mail：hxy_9352@qq.com