压缩空气管路防积水优化设计

李永涛

（茂名臻能热电有限公司，广东茂名525000）

0 引言

茂名臻能热电有限公司#5机组自2003年投产到现在，每年正常维护，但每到3月—8月就经常会因为压缩空气积水的原因，损坏精密的气动定位器、电磁阀、汽缸等。压缩空气管路积水带来了比较大的经济损失，并且因此引出了大量的工作，不利于现场设备的控制，影响了机组的安全运行。

1 压缩空气管路积水分析

1.1 茂名市的气候条件

由于地理位置原因，地处亚热带并临海的茂名市，雨水较多，雨季较长，空气相对湿度大，茂名南部绝对湿度历年平均值为2 400 Pa，年际相差不大。月均变化大，7月最大，为3 250 Pa，1月份最小，为1 410 Pa。相对湿度年平均值82%，年间变化不大。月平均值最大的是4月，为87%；最小的是12月，为73%。空气中携带的水分较多，造成压缩空气经常在低点积水，每次设备使用压缩空气，通过进气排气的动作，水会渗入设备电子元件，进而损坏用气设备的电路。

1.2 系统中存在能积水的管道低点

机组用气管路根据用气设备的高度分为多个平台，每个平台设计有简易的滤水装置，管道设计由于现场存在设备的原因，在同一平台的管路不可能在同一水平面，基于水往低处流的原理会在管路的低点积水，没有设备用气的时候，水在低处积聚，当处在管路低点的设备用气时，由于设备进气排气，管路形成压差，水会受到压差推动，随着压缩空气进入设备。

1.3 压缩机及空气干燥机效率降低

#5机组配有三台同样型号的美国寿力公司固定式螺杆压缩机，型号为LS25S-300L，公称容积流量1 475 CFM（折合41.8 m3/min），内置旋转式滤油过滤器，每台压缩机匹配深圳寿力亚洲实业有限公司的SPR系列无热再生式压缩空气干燥机，干燥机工作循环10 min（干燥5 min，再生4′20″，升压30 s，降压10 s）。干燥机自#5机组2002年投产以来，工作时间超过了10年，至2017年已经有15个年头，尽管每次大小修都有维护，干燥机零部件也有不同程度的磨损，各零件吻合度已经不能和新的相比，效果差也是可以理解的。干燥机的干燥剂已经使用很长时间，再生的效率也下降得比较严重，干燥之后的效果相对投产时已经明显下降。

1.4 压缩空气管路设计分析及分系统排水装置

压缩空气经干燥机干燥后，经过一个30 m3的储气罐，然后再进入仪用压缩空气母管，压缩空气管路根据用气功能的片区设置7大分支管路：磨煤机出口快关门气源管路、磨煤机进口关断门气源管路、锅炉二次风及点火系统气源管路（2012年增加了微油点火系统）、火焰工业电视冷却风气源管路、真空泵入口蝶阀气源管路、脱硫气源管路（2007年增加脱硫系统并投入使用）、脱硝气源管路（2014年增加并投入使用）。每个分支管路配有冗余的空气过滤器，设置有手动排水功能。分析并不难发现，这些分支管路都是独立的，并且功能特点分明，虽然这样方便检修和管理，但也有不合理的地方，例如锅炉二次风及点火系统垂直跨度超过20 m，设备动作频繁，用气量很大，很容易造成低点积水，在锅炉C角最底端的微油点火枪、吹扫阀及雾化阀经常积水，电磁阀出现故障概率高于其他位置。每个气源管路在进口处设置了冗余的直径为200 mm的具有手动排水功能的滤水装置（查图纸得知，应该是电磁阀定期排水，实际施工和图纸有区别），因为部分的滤水塑料杯已经破裂，所以基本上是单路滤水器工作。

1.5 部分终端设备空气滤水器效果差

每台用气设备根据用气量的不同，都有直径在25～80 mm的空气滤水装置，现场检查，部分滤水器积水严重，滤水杯处于满水状态，需要手动排水，现场用气设备众多，每天或者定期排水工作量巨大，不是很明智的做法，也不利于现场设备的控制，还会影响控制精度。空气滤水器在现场和汽缸及用气量的配型也不是很理想，部分滤水器的选型明显小于应有的值，也是造成用气设备进水的原因之一。

2 系统优化设计

2.1 对压缩机及干燥机增效

要在源头减少空气水分，压缩机和干燥机是最重要的，所以制定方案，利用#5机组大修检查了干燥机中干燥剂的性能衰减情况，根据厂家建议更换了全新的干燥剂；同时，也对旋转式滤油过滤器的滤头进行了清洗，更换了新的滤芯；另外，联系厂家对压缩机的控制程序进行相应的优化，试运行了一段时间，压缩空气的母管出口含水和含油量明显减少，效果全面提升，基本达到了投产时的效率。

2.2 空气管路分段增加自动排水装置

在不影响储气罐和母管压力的前提下，在压缩空气储气罐底部设置了一个长期排气的小阀门，目的是减少储气罐底部积水，减少进入母管的水，成为系统管路中第一道屏障。

每个用气支管的进气处设计有冗余的双路手动排水滤水阀，但是手动有明显的缺陷，需要比较频繁地巡检，根据部门的大修优化设想，将7个仪用气的系统分别更换为利用微型PLC控制的电磁阀定期排水电路，并实施改造，每小时排一次积水，并设定雨季及湿度大的月份为30 min排水一次。这大幅减少了进入磨煤机出口快关门气源管路等7个仪用压缩空气支管的水分，也成为控制积水的第二道屏障。

2.3 找出系统低点，增加手动排水，定期检查

对7个用气的分系统进行现场管路分析，统计曾经因为空气积水原因造成故障超过两次的设备，定义为管路的积水点，利用系统的积水点，确定一个相对低点的地方，加装一个160 mm的金属材质的自动排水滤水器，利用滤水器水杯的浮球原理排水，设置浮球为最小积水排水，加速水从压缩空气管路中排出，减少水在管道内的积聚。

2.4 使用末端更换具有自动排水功能的滤水器

对于一些用气比较多、容易积水的终端设备，更换为滤水杯直径匹配、并带有自动排水功能的空气滤水器；另外，容易进水的气动定位器加装独立的滤水装置，并设置为长期小气量的排气。这作为进入设备前最后一道滤水防线，也起到了很好的作用。

3 系统实施及效果

通过在压缩空气源头及各环节增加排水装置和优化排水设计，力求达到水分排出的设计初衷，经过半年的运行试验，也的确起到了有效的防水效果。自完成管路优化以来，原来受积水困扰的设备，现在明显减少了因为进水而产生的故障，相关气动执行器自动投入率可以达到98%以上，原来因为阀门执行器进水拒动的现象也未再出现，有效提高了设备运行的经济性，很好地保证了用气设备的稳定安全运行，也因此提高了机组运行的安全性。

整个工程施工下来，投入资金不用很多，在基本不大改的基础上，只更换了部分滤水装置和部分相关设备，更多的是人力成本的投入，工期也是利用大修的时间，所以没有因此产生更多的成本，是个典型的小投入、大作用的项目。

4 结语

现场机组用气设备繁多、规格不一，天气也是因地而异，原设计只是基于一个理想的使用状况，在现场会有很多意想不到的故障和问题，甚至于设备会出现系统的故障，除了常规的方法，还需要用到现场工作经验，在源头想办法来解决，另外还要针对重点设备进行特别处理。类似臻能热电#5机组压缩空气带水的问题，相信有很多工程师也会遇到，需要利用各种技术办法合理克服环境因素对现场设备的影响，利用技术手段和现场工作经验消除各类设备故障，保证设备稳定安全运行。同时，生产经营都需要节约成本，生产的技改不能动辄全部推倒改造，考虑如何以最小的成本解决生产中的问题，也是工程师需要考虑的问题。

[1]宋宝亮.压缩空气净化系统的设计探讨[J].煤炭工程，2006（3）：25-27.

[2]付垚.提高JKG1型空气干燥器检修质量的探索与实践[J].内江科技，2014，35（3）：59-60.