虞紅梅

（唐山三友化工股份有限公司 給排水車間，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

經(jīng)驗交流

空壓機冷卻水系統(tǒng)改造

虞紅梅

（唐山三友化工股份有限公司 給排水車間，河北 唐山 0 6 3 3 0 5）

通過對空壓機冷卻水系統(tǒng)的改造，將空壓站冷卻系統(tǒng)供水方式改為地下水和閉路循環(huán)水雙路供水，并增加單獨的加壓設(shè)備，確保空壓站冷卻供水系統(tǒng)萬無一失。

空壓機；冷卻水；系統(tǒng)改造

股份公司給排水車間空壓站現(xiàn)有空壓機5臺，其中4臺空壓機型號為5 L－4 0／8－1（3）型的活塞式壓縮機，另一臺壓縮機型號為GA 2 5 0W－8.5型的固定式螺桿壓縮機。空氣壓縮系統(tǒng)是保證全公司正常連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵崗位。目前空壓機冷卻系統(tǒng)供水由循環(huán)水閉路水供給，如遇斷電等緊急事故，易造成整個空氣壓縮系統(tǒng)連鎖跳車。影響空壓機正常運行或致使空壓機跳車的工藝指標有兩級排氣壓力、潤滑油壓力、兩級排氣溫度和冷卻水壓力。除冷卻水壓力外其他工藝指標均為機組本身的影響因素，如何控制好冷卻水的供給就顯得尤為重要。

1 空壓機采用水冷的優(yōu)勢

1.1 空壓機水冷的優(yōu)點

我車間兩種型號的空壓機冷卻系統(tǒng)均采用水冷的方式。水冷的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）水冷空壓機是依靠水的循環(huán)把空壓機本身的熱量帶走，因而水冷空壓機的冷卻效果與空壓機廠房的環(huán)境無直接的影響。

2）水冷空壓機的冷卻水源來源于廠房外部，因此水冷空壓機冷卻水的進水溫度與廠房內(nèi)的環(huán)境溫度無關(guān)。

3）水冷空壓機的冷卻效果只與冷卻水的水源、水質(zhì)有關(guān)，因此只要冷卻水水源穩(wěn)定，水質(zhì)符合要求，冷卻效果就會好。

1.2 空壓機水冷的作用

空壓機冷卻水的作用：降低排氣溫度，冷卻潤滑油從而達到冷卻空壓機的目的。啟動空壓機前必需先啟動冷卻水系統(tǒng)。冷卻水經(jīng)過翹片式冷卻器帶走壓縮氣和潤滑油的熱量。

2 空壓機冷卻水對冷卻水源的要求

2.1 空壓機冷卻水對水溫的要求

空壓機對冷卻水的供水溫度是有一定的要求的，按照相關(guān)規(guī)定，空壓機冷卻水的出口溫度應低于4 0℃，冷卻水進口溫度應≤3 3℃。冷卻水溫度過高或過低，不僅會影響空壓機的正常工作，甚至會產(chǎn)生故障。

1）冷卻水溫度過高造成的影響如下：①加速零件磨損；②零件配合間隙被破壞，強度下降；③充氣量減少，功率降低。

2）冷卻水溫度過低造成的影響如下：①加速零件磨損，輸出功率減少；②氣缸溫度過低；③熱損失增加，燃料消耗量增大；④燃燒惡化，整機性能變壞。

2.2 空壓機冷卻水對水質(zhì)的要求

空壓機冷卻水除對冷卻水溫度有要求外，對水質(zhì)也有較高的要求：冷卻系統(tǒng)要選用清潔的冷卻水源，所用的冷卻水的p H值應控制在8～1 1范圍之間，并盡量減少冷卻系統(tǒng)內(nèi)的積垢堵塞，以防影響冷卻效果。

空壓機冷卻系統(tǒng)中一旦形成水垢將會嚴重威脅到空壓機的安全運行，并產(chǎn)生以下危害：

1）易產(chǎn)生電化學腐蝕，垢層部分會形成貧氧區(qū)，與冷卻器金屬產(chǎn)生氧濃差電池效應，引起電化學腐蝕。

2）垢層內(nèi)部造成嫌氧條件，給硫酸鹽還原菌創(chuàng)造了生長條件，致使冷卻系統(tǒng)金屬產(chǎn)生垢下點蝕。

3）黏泥為藻類生長提供附著條件，并加速了黏泥生長。

2.3空壓機冷卻水對壓力的要求

空壓機冷卻水供水壓力偏低、水量偏小或回水管網(wǎng)壓力偏高，都會造成回水不暢，致使冷卻效果降低。因此對于冷卻水系統(tǒng)的要求較高，不但要有足夠的流量保證冷卻效果，而且還必須保證冷卻水的不間斷供應。

1）空壓機冷卻水壓力不足的后果

每臺空壓機都設(shè)有水壓連鎖保護裝置，如果冷卻水壓力過低，≤0.1MP a且水壓低于設(shè)定壓力持續(xù)超過1 5s，將會造成空壓機連鎖停車。而空壓機停機將造成全廠的生產(chǎn)線因壓縮空氣壓力過低而停產(chǎn)的嚴重后果。

水量不足時，致使排氣溫度過高，也能造成空壓機連鎖跳車。

2）空壓機冷卻水壓力過高的后果

冷卻水壓力過高，造成水系統(tǒng)與空氣壓縮系統(tǒng)壓力不平衡。正常情況下，工藝氣壓力在0.5 5MP a左右，儀表氣壓力在0.4 5 MP a左右。如果冷卻水壓力太高，會使壓縮機冷卻系統(tǒng)與空氣系統(tǒng)密封破壞，造成壓縮空氣不合格，尤其是儀表氣，水分太高，會對全廠的儀表設(shè)備造成腐蝕。

因此，我車間規(guī)定的冷卻水壓力要求為0.1～0.4MP a。

3 改造前空壓機冷卻水的狀況

在改造前，我車間采用循環(huán)水閉路水作為空壓機的冷卻用水，以達到冷卻空壓機的目的，并且冷卻水水源只有閉路水1路供水。

3.1 冷卻水供水水溫狀況

我們所使用的閉路循環(huán)冷卻水供水溫度，一般情況下在夏季時溫度高達3 5℃，冬季時溫度能達到2 5℃，這樣的溫度與冷卻水出口溫度應低于4 0℃，冷卻水進品溫度應≤3 3℃的標準要求比較，溫差并不大，尤其是在夏季時，閉路循環(huán)水作為空壓機的冷卻水，它本身的溫度就沒有達到標準要求，更不能談及冷卻效果了。由此可以看出，夏季的冷卻效果不是很好。

3.2 冷卻水供水水質(zhì)狀況

閉路循環(huán)水在進入冷卻塔冷卻過程中帶進大量的泥沙等雜質(zhì)，空壓機每隔2～3個月就會拆機清洗冷卻水流道，每次都發(fā)現(xiàn)流道被淤泥堵塞一半以上，嚴重的影響了冷卻效果。表1是閉路循環(huán)水在2 0 0 9年1 2月2 8日的水質(zhì)分析報告。

由表1可看出，閉路循環(huán)冷卻水中含有大量的金屬離子和非金屬離子。我車間閉路循環(huán)水長期投加緩蝕阻垢劑，劑量為5 3k g／d。在夏季時，我們還向水中投加殺菌滅藻劑，劑量為：每5天投加1次，每次1 5 0k g。但是即便是這樣的藥劑投加量，長期使用此種水源也會帶來種種弊端。

3.3 冷卻水供水穩(wěn)定性狀況

長期運行的實踐證明，閉路循環(huán)水的穩(wěn)定性能特別高。閉路循環(huán)水的管網(wǎng)壓力在0.3 6～0.4 8 MP a，閉路管線去空壓站處的支管管徑為φ1 5 9，因此無論從供水壓力還是從流量上看，都能滿足要求。閉路循環(huán)水作為空壓機冷卻水供水水源唯一的缺陷就是無備用水源，一旦出現(xiàn)無法預料的事故，沒有補救的措施，只有空壓站停車的后果。這種設(shè)計上的缺陷也正是我們改造的原因之一。

表1 2 0 0 9年1 2月8日閉路循環(huán)水水質(zhì)分析報告

4 改造后空壓機冷卻水狀況

改造后，空壓機冷卻水變?yōu)殡p路供水，即由閉路循環(huán)水和地下水兩路供水方式，并在空壓站增設(shè)了1臺加壓泵。

4.1 冷卻水供水水溫狀況

改造后，空壓機冷卻水有地下水和閉路循環(huán)水兩路水源。地下水溫度低，一般情況下在1 5℃左右，冷卻效果很好。有了這兩種水源后，在冬季天特別冷或夏季陰雨天氣時，我們可以使用閉路水。在夏季我們可以使用地下水作為空壓機的冷卻水水源。

4.2 冷卻水供水水質(zhì)狀況

地下水中雜質(zhì)含量較小，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，對比之下可以看出，使用地下水要比使用循環(huán)水作為冷卻水冷卻效果要好。地下水和閉路循環(huán)水兩種冷卻水水源交替使用，減緩了冷卻水結(jié)垢現(xiàn)象，為設(shè)備的正常運行和檢修保養(yǎng)帶來了益處。

4.3 冷卻水供水穩(wěn)定性狀況

無論是閉路循環(huán)水還是地下水，都是通過管網(wǎng)輸送至空壓機。閉路循環(huán)水供水一般情況下壓力在0.3 6～0.4 8MP a之間，地下水在0.2 5～0.4 0MP a之間，閉路管線去空壓站處的支管管徑為φ1 5 9，地下水管線去空壓站處的支管管徑為φ1 3 3，兩路供水方式的冷卻水壓力都在0.2 5 MP a左右，冷卻水回水管為φ2 1 9，因此在正常情況下，壓力和流量上都能滿足要求。解決了壓力和流量的問題。但是如果出現(xiàn)突發(fā)緊急事故，如何保障冷卻水的穩(wěn)定性呢？地下水較之閉路循環(huán)水優(yōu)勢很多，但也存在較大的弊端。地下水水源地為廠外深井，夏季雷雨天氣時，易造成水源地深井晃電停井，從而中斷了地下水的供給，使空壓機還來不及倒換成閉路循環(huán)水作為冷卻水就停車了。另外，由于地下水廠區(qū)管網(wǎng)壓力維持在0.2 5MP a左右，而冷卻回水管網(wǎng)壓力在0.1 1 MP a左右，進出口壓差較小，造成水流速度低，冷卻效果也會不盡人意。為了解決這一難題，我們在空壓站增加了1臺加壓泵，在地下水停水時，加壓泵能將管網(wǎng)內(nèi)的水抽吸過來保障冷卻水的短時間供給，從而為操作工更換閉路水爭取到了時間。同時，增加了1臺加壓泵，在保障供水壓力的同時，也給閉路循環(huán)水設(shè)置了一份雙保險。一般情況下，閉路循環(huán)水的穩(wěn)定性較好，但為了避免意外，閉路循環(huán)水在通過加壓泵后，既增加了穩(wěn)定性能，又收到了良好的冷卻效果。

5 結(jié) 語

空壓機冷卻水系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，地下水、閉路循環(huán)冷卻水的保障水平有了較大提高。由于反應迅速，當瞬間出現(xiàn)水壓低時，馬上啟動加壓泵，使供水得到了充分保證。

［1］ 邢子文.螺桿空壓機的理論、設(shè)計與應用［M］.北京：機械出版社，2 0 0 0

［2］ 寧萬信，孫寶玲.微油螺桿空壓機故障處理［J］.中國設(shè)備工程，2 0 0 1，（1 0）

圖1 分離機冷卻水改造工藝流程圖

2）由于夏季河水溫度較高，冷卻效果不理想，影響分離機效果，分離機能力下降，生產(chǎn)中離心機全開仍不能滿足生產(chǎn)要求，改造后離心機能力提高，可以少開1臺離心機，按離心機功率5 5kW，每年夏季3個月計算，可以節(jié)約用電1 2 0 1 2 0kW·h，按0.4元／kW·h計，節(jié)約費用4.8萬元。

3）采用冰機循環(huán)水冷卻，由于母換器泄漏的原因，循環(huán)水中C l－較高，冷卻器為銅質(zhì)，極易腐蝕，造成設(shè)備浪費，冷卻水進入油中造成油品浪費。按每年損壞4臺，每臺更換冷卻器和潤滑油5 0 0 0元計，年節(jié)約費用2萬元。

4）采用循環(huán)水封閉循環(huán)冷卻后，在夏季，由于油溫低，離心機故障大幅降低，每年節(jié)約由于油質(zhì)變化更換費用1萬元以上，節(jié)約人工1 5 0個以上，折合人民幣6萬元。

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

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蘭毅翔（1 9 7 8—），工程師，四川大學在讀工程碩士。