劉揚(yáng)

摘? 要：大型離心空壓機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于電解鋁企業(yè)能否順利完成生產(chǎn)任務(wù)有著重要的影響，流道結(jié)垢是其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，當(dāng)其振動(dòng)超過(guò)了合理的范圍后，設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)喘振停機(jī)的現(xiàn)象。本文從大型離心空壓機(jī)的工作原理和結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象、大型離心空壓機(jī)產(chǎn)生結(jié)垢問(wèn)題的原因分析和大型離心空壓機(jī)結(jié)垢現(xiàn)象的解決對(duì)策三方面詳細(xì)地討論了如何有效避免大型離心空壓機(jī)出現(xiàn)結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：大型離心空壓機(jī)? 結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象? 原因? 對(duì)策

中圖分類號(hào)：TH452 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（a）-0071-03

Abstract： The normal operation of a large centrifugal air compressor has an important impact on whether electrolytic aluminum enterprises can successfully complete production tasks. Scaling in the flow channel is a common problem in the process of operation. When its vibration exceeds a reasonable range， the phenomenon of surge shutdown will occur in the equipment. From the working principle and scaling corrosion of large centrifugal air compressors， the causes of scaling phenomenon of large centrifugal air compressor， and the countermeasures to solve the scaling phenomenon of large centrifugal air compressors， this paper discusses in detail how to effectively avoid the phenomenon of scaling and corrosion of large centrifugal air compressors.

Key Words： Large centrifugal air compressor; Scaling and corrosion; Causes; Countermeasures

1? 大型離心空壓機(jī)的工作原理和結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象

1.1 離心空壓機(jī)的簡(jiǎn)要介紹

我公司主要使用的大型離心空壓機(jī)設(shè)備為590DA3-1007kW，其主要坐落在已經(jīng)提前規(guī)劃好的空壓機(jī)房?jī)?nèi)部，借助于大型離心空壓機(jī)負(fù)責(zé)廠區(qū)電解、陽(yáng)極、鑄造以及氧化鋁輸配料等系統(tǒng)的壓縮空氣供應(yīng)工作，冷凍式干燥器也在其后部進(jìn)行了設(shè)置，機(jī)組設(shè)備在2009年已經(jīng)開(kāi)始投入使用，其主要安裝形式為整體撬裝，從美國(guó)原裝進(jìn)口來(lái)的壓縮機(jī)的主機(jī)。通過(guò)整體焊接的方式來(lái)安裝機(jī)座，結(jié)構(gòu)類型為三級(jí)齒輪增速、懸臂式的，機(jī)殼為鑄造蝸殼式的，擴(kuò)壓器為固定葉片式，球墨鑄鐵是導(dǎo)流器的使用材料，轉(zhuǎn)子軸的使用材料是鍛壓合金結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼是大齒輪軸的主要材質(zhì)，高速轉(zhuǎn)子齒輪為單向斜齒輪，同樣大齒輪也是單向斜齒輪。

1.2 大型離心空壓機(jī)的工作原理

以我公司使用的大型離心空壓機(jī)設(shè)備590DA3-1007kW為例，我們對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的技術(shù)原理進(jìn)行了總結(jié)：空氣會(huì)在過(guò)濾器內(nèi)先進(jìn)行過(guò)濾，之后通過(guò)空壓機(jī)并進(jìn)入到一級(jí)壓縮腔，在聯(lián)軸器和主電機(jī)的作用下，大齒輪會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，小齒輪隨之也會(huì)增速，工作葉輪會(huì)在一級(jí)齒輪主軸的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下氣體就會(huì)被甩出葉輪，氣體進(jìn)入到導(dǎo)葉中并且溫度和壓力隨之提高，之后氣體在一級(jí)冷卻器內(nèi)得到冷卻，排出冷凝水并分別進(jìn)入二級(jí)壓縮腔、二級(jí)冷卻器、三級(jí)壓縮腔、后冷卻器，其道理都是相同的，不斷提升壓力直到達(dá)到規(guī)定的壓力值為止。

1.3 離心空壓機(jī)的結(jié)垢腐蝕現(xiàn)象

我們總結(jié)了這些設(shè)備在一年之內(nèi)的檢修情況，對(duì)這些設(shè)備都完成了所要求的保養(yǎng)工作，次數(shù)和保養(yǎng)效果均符合要求，而在計(jì)劃之外的設(shè)備停機(jī)檢修次數(shù)分別為6次、3次、3次和4次，這些設(shè)備停機(jī)后的具體工作內(nèi)容幾乎都是清理機(jī)組內(nèi)部的污垢。在設(shè)備不斷運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，機(jī)組的擴(kuò)壓器、蝸殼和壓縮腔一旦出現(xiàn)了結(jié)垢現(xiàn)象，其流道面積就勢(shì)必會(huì)減少，從而堵塞氣流，此時(shí)在機(jī)組內(nèi)流道無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工況，那么流道中就會(huì)出現(xiàn)各種非穩(wěn)定性的流動(dòng)現(xiàn)象，常見(jiàn)的如失速和喘振等現(xiàn)象，并且可能導(dǎo)致葉片出現(xiàn)疲勞斷裂的事故，具體對(duì)大型離心空壓機(jī)進(jìn)行檢修工作時(shí)，我們主要總結(jié)出下3大共性問(wèn)題：（1）結(jié)垢問(wèn)題。結(jié)垢問(wèn)題通常都發(fā)生在空氣流道外的部件上，如導(dǎo)流器、蝸殼內(nèi)部周圍、葉輪葉片以及擴(kuò)壓器等等。（2）腐蝕問(wèn)題。進(jìn)行檢修工作時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組在很多部位都出現(xiàn)了不同程度的腐蝕現(xiàn)象，如級(jí)間連接管、蝸殼、各級(jí)冷卻器、導(dǎo)流器、管道內(nèi)壁以及冷卻器室腔體等位置處都存在腐蝕問(wèn)題。（3）高、低速轉(zhuǎn)子的損壞問(wèn)題。主要體現(xiàn)在疲勞斷裂、磨損和卷邊等問(wèn)題。

2? 大型離心空壓機(jī)出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象的原因分析

2.1 入口過(guò)濾器存在的問(wèn)題

對(duì)于大型離心空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所出現(xiàn)的結(jié)垢問(wèn)題，入口過(guò)濾器所起到的作用是十分關(guān)鍵的，多數(shù)大型離心空壓機(jī)都是在廠房的外部設(shè)置的空氣入口，每一臺(tái)空壓機(jī)都對(duì)應(yīng)著一臺(tái)電腦反吹自潔式過(guò)濾器，其過(guò)濾的實(shí)際精度可達(dá)2μm，并且都配備了20個(gè)型號(hào)為SDK-400的過(guò)濾筒，共分5組，每組4個(gè)。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際工況較為復(fù)雜，大氣中含有大量灰塵，在氣流的作用下離心空壓機(jī)也一定會(huì)吸入灰塵，在對(duì)這部分灰塵進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其主要雜質(zhì)是氧化鋁粉，這就是導(dǎo)致結(jié)垢問(wèn)題出現(xiàn)的重要原因。

另外，當(dāng)出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題時(shí)，自潔系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)停止運(yùn)行的情況。（1）負(fù)壓探頭被破壞了，那么濾筒的差壓值就無(wú)法被準(zhǔn)確測(cè)量了;（2）控制面板的數(shù)顯異常時(shí)，自潔系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的;（3）當(dāng)出現(xiàn)了反吹閥無(wú)法正常開(kāi)關(guān)的狀態(tài)時(shí)，反吹的間隔和時(shí)間都是不符合要求的，反吹氣源油水分離器的使用壽命到期，過(guò)濾筒受到污染，過(guò)濾作用就無(wú)法體現(xiàn)了。

2.2 系統(tǒng)中水分增多導(dǎo)致的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題

很多成分都可能成分機(jī)組系統(tǒng)中的水分，如級(jí)間冷卻器的泄露水分、級(jí)間的冷凝水以及大氣中的水分，這些水分是會(huì)與含有鐵銹和粉塵的氣流充分混合的，那么就會(huì)形成具有極強(qiáng)吸附力和沖擊力的氣液固三相體系，其流通過(guò)程中會(huì)形成漩渦，在邊界層中，動(dòng)能會(huì)沿著弧面慢慢下降，那么在擴(kuò)壓器、蝸殼和葉輪等位置處就會(huì)聚集大量灰塵。在離心力的作用下，水與固體顆粒在高壓和高溫的環(huán)境下形成了流體，設(shè)備就慢慢的被腐蝕了，同時(shí)也形成了具有較高硬度的污垢。大型機(jī)組壓力最高的位置是三級(jí)，而一二級(jí)的壓縮比偏小，空氣中的水分很難實(shí)現(xiàn)飽和的狀態(tài)，那么在此位置處就出現(xiàn)了最為嚴(yán)重的腐蝕和結(jié)垢現(xiàn)象。

2.3 氣體管路、冷卻器和級(jí)間連接管腐蝕生成物集聚

鋼板的不斷焊接形成了空氣過(guò)濾室的上部?jī)魵馐?，其是一個(gè)密閉空間，空氣會(huì)進(jìn)入到進(jìn)氣管中，空氣在被壓縮和冷卻后會(huì)進(jìn)入到下一級(jí)的壓縮腔中，濕熱空氣長(zhǎng)期侵蝕著以上部件，電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象在此過(guò)程中是極易發(fā)生的。在氣流的作用下，鐵銹會(huì)進(jìn)入到各級(jí)壓縮腔內(nèi)并沉積在相應(yīng)的流道內(nèi)。在機(jī)組設(shè)備的停機(jī)期間對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣管路內(nèi)部出現(xiàn)了明顯的腐蝕現(xiàn)象，并且表面有大量的鐵銹，把一二級(jí)冷卻器間的連接管取出，也發(fā)現(xiàn)了明顯的腐蝕問(wèn)題，翅片被腐蝕的程度較為嚴(yán)重，前期所噴涂的冷卻器腔體和級(jí)間連接管內(nèi)部的防腐層均由于腐蝕程度嚴(yán)重而脫落。

3? 大型離心空壓機(jī)結(jié)垢現(xiàn)象的解決對(duì)策

（1）對(duì)空氣過(guò)濾設(shè)備進(jìn)行科學(xué)管理，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行清潔和打掃，嚴(yán)格控制揚(yáng)塵的密度和含量，保證機(jī)組設(shè)備入氣口的暢通性，為其提供清潔的環(huán)境;（2）應(yīng)定期更換濾筒，當(dāng)濾筒使用到一定時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)將濾筒進(jìn)行全部更換，同時(shí)安裝濾筒時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)范流程進(jìn)行操作，保證濾筒的安裝質(zhì)量，確保濾筒的密封性，避免出現(xiàn)漏風(fēng)的現(xiàn)象發(fā)生;（3）定期檢查過(guò)濾器的自潔系統(tǒng)，及時(shí)更換控制面板和油水分離器，檢查過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)脈沖閥的電磁芯片和膜片受到了損壞，無(wú)法正常工作，應(yīng)立即將其更換，確定反吹時(shí)間時(shí)應(yīng)以差壓探頭測(cè)量到的差壓數(shù)值為依據(jù)，確保反吹氣源具有合理的壓力值，應(yīng)盡可能保證自潔系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能;（4）如果冷卻器存在著明顯的腐蝕漏水情況，或者其已經(jīng)超過(guò)了使用期限，立即將其替換，建議立即將自動(dòng)排放閥或是浮球式疏水閥安裝在大型機(jī)組設(shè)備的各級(jí)冷卻器的位置處，并將旁路疏水門設(shè)置好，這樣便能夠快速排出冷凝水，氣流中的水分含量得到了有效降低;（5）當(dāng)機(jī)組和管道出現(xiàn)了腐蝕問(wèn)題時(shí)，應(yīng)清理干凈凈氣室內(nèi)部和反吹管子的內(nèi)部，并采取一定的防腐措施，進(jìn)氣管盡可能選用不銹鋼的材質(zhì)，避免鐵銹問(wèn)題的出現(xiàn)。還應(yīng)有效處理各級(jí)間的冷卻室腔體、連接管和導(dǎo)流器的腐蝕層，噴上一層防腐層，將蝸殼、擴(kuò)壓器和葉輪位置處所積累的灰垢全部清理干凈，同時(shí)打磨光滑。

4? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的論述，我們以具體的大型離心空壓機(jī)機(jī)組為例，相關(guān)工作人員首先應(yīng)全面掌握大型離心空壓機(jī)機(jī)組的各結(jié)構(gòu)部件和基本狀況，并在明確了其工作原理的基礎(chǔ)上，深入研究和分析了其出現(xiàn)腐蝕結(jié)垢問(wèn)題的具體原因，同時(shí)制定出科學(xué)合理并且具有針對(duì)性的改進(jìn)對(duì)策，并且也取得了十分理想的效果，上述措施在有效應(yīng)用后，大大降低了機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的停機(jī)次數(shù)，同時(shí)也大幅度降低了企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，進(jìn)一步提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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