空压机冷却系统酸洗过程及要点

高丽芳，张 强，贾时六，王延明，杨禹龙，谷国兴

（中国航天空气动力技术研究院，北京 100074）

0 引言

冷却系统是空气压缩机的重要组成部分，冷却效果差，冷却器温度过高，会导致压缩机高温报警、甚至跳车，直接影响到压缩气体的稳定供应。冷却器的日常维护保养必不可少，酸洗是其中的主要工作。用柔酸清洗掉附着在冷却器内壁上的水垢沉淀，可以提高冷却器的换热效率。如果设备长时间运行而不对冷却系统进行酸洗，不但会影响冷却效果，水垢的累积还会使冷却管彻底堵死，导致报废。气温较高的季节，对冷却系统的考验更大，因此每年进入夏季之前，定期对压缩机冷却系统进行一次酸洗。

1 压缩机冷却系统温度过高原因分析

中国航天空气动力技术研究院离心式中压空气压缩机冷却系统的冷却介质是经过化学试剂软化过的工业用水，水中的钙镁离子含量较高。设备运行时，冷水流经管翅式冷却器，与铜管内的压缩气体进行热交换，循环水带走高温气体的热量，使热空气温度降低。随着水温升高，水中的钙镁离子会析出并在冷却器铜管外壁上结垢。因水垢热导率远低于金属铜，会影响冷却水吸收的热量；水垢的积累，也会使冷却水流通不畅，流量减少影响换热效果，进而导致压缩机温度过高而报警、甚至跳车，影响压缩机的正常运行。结垢情况更严重时会使冷却器彻底堵塞，即使后续酸洗也不能完全疏通，导致冷却器报废，造成更大的损失。因此，及时清除冷却器中的水垢，提高冷却效果，才能解决冷却系统温度过高的问题，保障设备的正常运行，进而提高压缩机的使用寿命。

2 酸洗过程

2.1 酸洗前的准备

（1）根据以往经验确定酸洗持续时间，时间短了影响酸洗效果，酸洗时间过长可能会使冷却器铜管遭到腐蚀而漏水，需要解体压缩机取出冷却器来解决问题，不仅影响压缩机正常供气，而且大大增加了工作量。中国航天空气动力技术研究院使用的离心式压缩机分为5 级压缩，前4 级各配有一个冷却器，用来冷却各级压缩后的高温气体，压缩气体流量为260 Nm3/h，压缩机最大出口压力为2 MPa，根据以往的酸洗经验，酸洗持续4～5 d效果最佳。

（2）检查压缩机运行记录，关注运行时1～4 级压缩气体冷却后的温度，确定各级冷却器冷却效果。温度越高的，冷却效果越差，说明冷却器结垢情况越严重，则酸洗时管路先连接此级。

（3）准备酸洗需要的工具。工业用酸（环保型）4 桶（约100 L）、碱、专用酸洗槽、专用酸洗管路、pH 试纸、盲板等；酸洗工具采用耐腐蚀的树脂槽和耐压橡胶管。

2.2 树脂酸洗槽

酸洗槽（图1）的主体使用树脂制作，具有耐酸碱腐蚀、质量轻、强度高、使用寿命长等优点。槽内靠近底部处安装两个电加热棒用来加热酸洗液体以提高反应速度。温度传感器可持续监测酸洗液的温度，防止温度过高导致酸液蒸发、加热棒干烧毁坏等问题。水槽背后装有水泵，接入到前面的控制箱内，温度的查看，加热功能的开启、关闭通过控制面板实现。

图1 酸洗槽

2.3 酸洗管道安装

（1）联系调度和运行人员确认压缩机为停机状态，确保冷却水进水阀关闭。

（2）放掉冷却器内存水，拆卸外部冷却水管路。水池水位过高会造成水管路的接口法兰处有漏水，可使用盲板封住。

（3）观察冷却器内铜管壁，根据结垢情况确定酸洗时长。

（4）安装酸洗管路。冷却器酸洗顺序按照温度从高到低排列，每一级的酸洗进水管路法兰连接冷却器的出水口法兰，酸洗出水口法兰连接下一级冷却器的出水口法兰，依次将4 个级串联起来，即按照压缩机控制面板上4 个级的温度由高到低的方向按装。为保证冷却器内部酸洗液充盈，防止气体在管内高点处堆积，酸洗回流管路应尽可能高于冷却器最高位。为保证能够酸洗到冷却器最高位并循环，可以将最高位的放气管路直接接到酸洗槽。以某台离心式中压机为例，其某日的部分运行数据见表1，酸洗管路按照图2 所示顺序连接。

图2 酸洗管路连接顺序

表1 压缩机运行温度 ℃

2.4 酸洗过程及注意事项

（1）先清理酸洗槽，长时间不使用，酸洗槽里会存有灰尘和上次酸洗后留下的碱性杂质。如果不清理干净，杂质在酸洗时会进入冷却器，另外碱性杂质会中和一部分酸，造成酸液浪费，因此酸洗时首先要保证槽内干净无杂物。

（2）酸洗管道接入酸洗槽后注入清水，打开循环泵。酸洗槽内的注水量要保证打开水泵循环的时候回水管出水的同时水位超过酸洗槽的温度传感器。若注水过少，水位在温度传感器以下，传感器无法监测水温，酸洗时加热棒加热过程无法控制，长期温度过高工作会造成酸液大量蒸发，严重时会损坏加热棒，导致酸洗过程无法正常进行。若注水过多，为保证酸洗液的pH 值，水中需要加入较多的酸，造成不必要的浪费。因此，注水量一般超过温度传感器即可，酸洗时要实时观察，水位降低了及时补水，酸度不足时加注酸液，以免影响正常酸洗。

（3）检查安装的所有法兰是否漏水，保证酸洗管路系统没有泄漏，发现泄漏及时处理，防止加入酸液后酸洗溶液泄漏损坏地面或设备。

（4）确认无漏后继续循环清水，确认回水管路正常出水，打开最高位放气管路阀门排出内部空气直至流出清水，此过程非常重要，并且酸洗过程中也要定期观察最高位放气管是否参与酸液循环。如果没有，将回水管路卡死，使放气管出水，然后松开回水管路，将回水管放置冷却器最高位的上面位置，这样才能保证冷却器内部没有气团，充满酸洗液，否则容易洗不到冷却器的顶部。

（5）酸洗开始，向水中加入酸液1～2 桶，循环几分钟后用试纸测试酸洗液的酸性，将pH 值调整到1 左右，打开加热棒开关加热液体，加热可以加快酸洗的反应速度。一般设定水温最高值为60 ℃左右，到达最高温度后加热棒自动断开加热停止，温度降低后，根据实际情况再打开。

（6）酸洗过程应尽量不间断地循环运行，酸洗开始后要定时检查，开始可以15 min 检查一次，运行平稳后，每1～2 h 检查一次。为了酸洗效果彻底，同时缩短酸洗时间，尽量夜间安排运行人员值班监测，以避免出现问题。

（7）值班人员检查时要注意有没有漏水现象，如果微小泄漏不影响酸洗进行，暂时用塑料耐酸容器接一下，白班维修人员到达后及时修复；如果出现较大的泄漏，应马上停止酸洗，待泄漏问题解决后再运行。其次要测试液体的酸性，酸性太弱时酸洗效果较差，一般当pH 值超过4 就需要加注酸洗液，将pH 值维持在2 以下即可。

（8）酸洗时监测人员应注意个人防护，即便使用的是环保型酸液，在酸洗过程中也会蒸发，因此在观察和加注酸液的时要佩戴口罩、防护面罩和防酸手套，以免酸液蒸汽吸入呼吸道或者酸液飞溅到皮肤，如果不慎沾到皮肤上，要立即用大量清水冲洗。

2.5 酸洗结束

（1）酸洗结束后切断加热棒电源，水泵继续循环。酸洗溶液存在腐蚀性，不能直接排掉，以免影响环境或者腐蚀其他东西。要在溶液中加入一定量的碱来中和酸洗液，循环运行一段时间，使酸碱充分中和，测量酸碱度，pH 值到达7 后即可将液体排放。

（2）清洗酸洗系统。将槽内注入清水，整个管道系统至少冲洗一次，废液测试为中性后排掉，将系统中的杂质完全洗掉后将系统中的水净，拆掉酸洗管路。

（3）对比酸洗前的图片，查看酸洗后的铜管壁，应观察到水垢消失，黄色铜管表面干净有光泽，即为酸洗合格。若某级仍有部分铜管堵塞严重，则需要将此级冷却器拆下单独浸泡酸洗，酸洗完成后对此级冷却器做耐压试验，合格后才能安装使用。

（4）恢复原来管路，安装管路时观察密封垫有无损坏，若有损坏及时更换，以免管路连接后试水泄漏，还要重新拆开管路更换密封垫。管路连接完成后，打开冷却器进水阀门，接通并循环冷却水，检查有无泄漏，不漏水即为酸洗完成，可以正常启动压缩机。

（5）酸洗结束后，要详细记录本次酸洗的时间、酸的用量以及酸洗前后压缩空气温度的变化，为下次的酸洗提供可靠数据，也为压缩机故障排查提供依据。

3 酸洗效果

酸洗结束后，主要从两个方面判断酸洗的效果。

（1）冷却器酸洗前后对比（图3）。

图3 冷却器酸洗前后

（2）通过压缩机运行时温度对比。设备酸洗后，各级压缩气体冷却温度降低了5～8 ℃，大大改善了冷却效果，能够保障压缩机夏季正常运行。

压缩机酸洗一般每年进行一次，既能改善设备的运行条件，又可以及时清理结垢，是设备维护保养不可缺少的一项工作。