李樹祥

秦皇島發(fā)電責(zé)任有限公司，河北秦皇島，066003

0 引言

秦皇島電廠空壓機(jī)房每次到了冬季都存在空壓機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度很低，需要運(yùn)行人員和維護(hù)人員共同操作，復(fù)雜且存在不及時(shí)性，對(duì)需要啟動(dòng)的空壓機(jī)主機(jī)進(jìn)行加熱升溫，以提升空壓機(jī)主機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的阻力和潤(rùn)滑性能，否則會(huì)造成主機(jī)不能成功啟動(dòng)或者造成主機(jī)和電機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞。目前提升北方區(qū)域冬季空壓機(jī)廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，解決螺桿空壓機(jī)行業(yè)的低溫啟動(dòng)困難是目前行業(yè)普遍存在的問題。我公司針對(duì)此情況進(jìn)行立項(xiàng)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功，提出了在螺桿空壓機(jī)的出口風(fēng)道上加裝新型的機(jī)械自動(dòng)式密封擋板。目的是解決停機(jī)的空壓機(jī)低溫環(huán)境下順利啟動(dòng)，切斷停止運(yùn)行的空壓機(jī)通過(guò)排風(fēng)口吸入的冷空氣導(dǎo)致的環(huán)境溫度低，為后續(xù)即將運(yùn)行的空壓機(jī)順利啟動(dòng)創(chuàng)造適宜的啟動(dòng)溫度。通過(guò)該研究思路，研究密封擋板的結(jié)構(gòu)組成和安裝。用非常低的資金投入，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)，保證空壓機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境啟動(dòng)時(shí)最低溫度的要求，大大提升了空壓機(jī)主機(jī)設(shè)備的安全可靠性和及時(shí)性[1-2]。空壓機(jī)低溫啟動(dòng)存在巨大安全隱患是一個(gè)行業(yè)難題。據(jù)了解目前此方面沒有很好的提升溫度的措施。只有運(yùn)行人員在啟動(dòng)空壓機(jī)的時(shí)候，檢修維護(hù)人員做好主機(jī)升溫措施。我們利用空壓機(jī)排氣存在較強(qiáng)壓力的特點(diǎn)，對(duì)空壓機(jī)廠房?jī)?nèi)部冬季環(huán)境溫度低提出了針對(duì)性很強(qiáng)的創(chuàng)新改造措施。利用杠桿平衡原理，加裝制作機(jī)械式自動(dòng)開關(guān)密封擋板，明顯提升北方區(qū)域冬季空壓機(jī)廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，解決了目前螺桿空壓機(jī)行業(yè)的低溫啟動(dòng)困難的問題。

1 項(xiàng)目研究的意義和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

該項(xiàng)目明顯提升北方區(qū)域冬季空壓機(jī)廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度，大大減少檢修人員的烘烤加熱措施，減少運(yùn)行人員繁瑣的、危險(xiǎn)性高的操作量，大大提升設(shè)備啟動(dòng)的及時(shí)性、可靠性、安全性。用非常低的資金投入，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)，保證空壓機(jī)低溫順利啟動(dòng)，大大提升設(shè)備及人員的安全可靠性，值得在空壓機(jī)領(lǐng)域推廣。

我們以1臺(tái)英格索蘭26立方方螺桿空壓機(jī)為例，如果因?yàn)榈蜏貑?dòng)操作不當(dāng)，導(dǎo)致主機(jī)頭報(bào)廢和低壓380V、160kW電機(jī)報(bào)廢，直接經(jīng)濟(jì)損失分別為12萬(wàn)和6萬(wàn)。這還不包括因空壓機(jī)低溫啟動(dòng)不當(dāng)造成廠用壓縮空氣系統(tǒng)及干除灰壓縮空氣系統(tǒng)由于壓縮空氣壓力不足，直接威脅機(jī)組氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常開啟而帶來(lái)的機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的危險(xiǎn)性后果。裝機(jī)容量為1000MW的電廠，像水泥廠、港口、鋼廠等企業(yè)都需要螺桿式空壓機(jī)，即使一家單位一年有一次這樣的事故發(fā)生，直接經(jīng)濟(jì)損失就是18萬(wàn)元。僅目前全國(guó)類似火電企業(yè)就有3000多家，都面臨空壓機(jī)低溫啟動(dòng)這一難題。所以直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益可以達(dá)到幾億元。對(duì)企業(yè)降低設(shè)備治理成本具有推廣意義[3-4]。

2 項(xiàng)目研究解決的關(guān)鍵技術(shù)問題及創(chuàng)新點(diǎn)

解決了目前螺桿空壓機(jī)行業(yè)的低溫啟動(dòng)困難的問題。避免空壓機(jī)主機(jī)因運(yùn)行操作不當(dāng)導(dǎo)致的整機(jī)報(bào)廢，消除了因空壓機(jī)不能及時(shí)安全啟動(dòng)導(dǎo)致的壓縮空氣系統(tǒng)壓力低導(dǎo)致的整個(gè)運(yùn)行機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行問題。

該項(xiàng)目研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要是該型擋板安裝簡(jiǎn)便，對(duì)空間要求低。利用杠桿平衡原理改型擋板制作費(fèi)用極低，現(xiàn)場(chǎng)安裝后牢固、耐用、安全穩(wěn)定。

3 低溫啟動(dòng)危險(xiǎn)性及啟動(dòng)措施淺言

螺桿式空氣壓縮機(jī)低溫啟動(dòng)困難是目前壓縮機(jī)運(yùn)行操作中的很關(guān)鍵的難點(diǎn)，對(duì)運(yùn)行人員和螺桿空壓機(jī)設(shè)備來(lái)說(shuō)都是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。這就要求我們運(yùn)行維護(hù)人員確認(rèn)周圍環(huán)境溫度是否在5℃以上（目前一般經(jīng)驗(yàn)要求是0℃以上，本文從安全角度闡述提出5℃以上），冬季低溫螺桿空壓機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法啟動(dòng)原因，冬季空壓機(jī)機(jī)房要做好供暖措施，因?yàn)榈蜏丨h(huán)境下啟動(dòng)空壓機(jī)時(shí)，潤(rùn)滑油黏度增大流動(dòng)性差，導(dǎo)致機(jī)組各潤(rùn)滑部位油粘度高（排出電壓相對(duì)偏低，容易造成主機(jī)無(wú)法啟動(dòng)情況），其次低溫會(huì)使得冷凝水不易析出而停留在機(jī)組內(nèi)容易出現(xiàn)結(jié)冰，損壞管路、閥門、冷卻器等部件。螺桿空壓機(jī)低溫不啟動(dòng)可從以下幾點(diǎn)入手：一是機(jī)房供暖；二是選用耐低溫的全合成機(jī)油；三是正確的空壓機(jī)的使用方式。冬季在空壓機(jī)使用之前應(yīng)先觀察油品是否存在流動(dòng)性變差或者凝固的現(xiàn)象，如果溫度過(guò)低，就要采用加熱裝置對(duì)油分離器及主機(jī)部位加熱，最低保持到高溫15℃左右，打開機(jī)蓋手動(dòng)盤車2～3圈看轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活無(wú)卡澀，觀察潤(rùn)滑油位是否正常，具備條件后方可啟動(dòng)空壓機(jī)。點(diǎn)動(dòng)空壓機(jī)3～4次，空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后方可加載?？諌簷C(jī)停機(jī)時(shí)要將管道、儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)等排水閥打開，將里面冷凝水排放干凈后再關(guān)閉閥門。這里每一個(gè)環(huán)節(jié)操作都非常嚴(yán)格，操作不當(dāng)容易引起油分破裂、供油不足、機(jī)頭卡死等惡性故障，造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞和廠用壓縮空氣系統(tǒng)及干除灰壓縮空氣系統(tǒng)由于壓縮空氣壓力不足，威脅機(jī)組氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常開啟[5]。

我們北方電廠使用的空壓機(jī)一般都安裝在廠房?jī)?nèi)，使用的一般都是全合成的潤(rùn)滑機(jī)油，運(yùn)行使用時(shí)間一般為5000至8000小時(shí)，且潤(rùn)滑油價(jià)格昂貴，不易因啟動(dòng)而頻繁更換。對(duì)運(yùn)行檢修人員采取加熱油分離器及主機(jī)頭的工作既危險(xiǎn)又不易掌握好啟動(dòng)條件，另外一個(gè)因素是時(shí)間緊張，不及時(shí)啟動(dòng)造成壓縮空氣系統(tǒng)壓力拉低影響氣動(dòng)設(shè)備安全工作和機(jī)組安全運(yùn)行。本文從另外一個(gè)角度提出針對(duì)性很強(qiáng)的措施保證了螺桿空壓機(jī)低溫啟動(dòng)的難題。

4 環(huán)境低溫產(chǎn)生的原因分析

空壓機(jī)廠房一般都是密閉的建筑空間，廠房南北兩側(cè)設(shè)有窗戶采光，一般北側(cè)設(shè)有進(jìn)氣孔道，進(jìn)氣孔道可以調(diào)節(jié)開口大小?？諌簷C(jī)吸收廠房?jī)?nèi)的原空氣進(jìn)行工作，廠房?jī)?nèi)空氣被吸走形成廠房?jī)?nèi)部負(fù)壓，通過(guò)進(jìn)氣孔道源源不斷地吸進(jìn)新的空氣進(jìn)行補(bǔ)充，保持總體內(nèi)外壓力平衡。良好的氣壓平衡循環(huán)是根據(jù)空壓機(jī)的功率、進(jìn)氣孔道通徑截面積和空壓機(jī)的吸氣通道截面積大小等因素決定的。需要說(shuō)明的是北方冬季即使里面采暖效果再好，由于廠房?jī)?nèi)的空氣源源不斷地被空壓機(jī)吸走，廠房外面的冷空氣不斷地吸入，里面的環(huán)境溫度也會(huì)很低。環(huán)境低溫對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行起來(lái)的空壓機(jī)機(jī)組影響不大，因?yàn)檫\(yùn)行的空壓機(jī)會(huì)產(chǎn)生很多熱量[6]。而環(huán)境低溫對(duì)于目前停機(jī)需要馬上投入運(yùn)行的空壓機(jī)來(lái)說(shuō)啟動(dòng)運(yùn)行卻是致命的威脅。原因就是此時(shí)對(duì)于目前停機(jī)需要馬上投入運(yùn)行的空壓機(jī)，由于停機(jī)時(shí)通過(guò)排風(fēng)通道吸入的冷空氣導(dǎo)致機(jī)組溫度很低，空壓機(jī)啟動(dòng)難度和啟動(dòng)危險(xiǎn)因素大增，潤(rùn)滑油系統(tǒng)建立不了良性循環(huán)，即使啟動(dòng)前5秒采用星三角轉(zhuǎn)換也不能成功，會(huì)對(duì)主機(jī)和電機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞?？諌簷C(jī)廠房?jī)?nèi)外空氣平衡示意圖如圖1所示。

5 提高環(huán)境溫度、創(chuàng)新改造方案的策略與實(shí)施

要解決停機(jī)的空壓機(jī)順利啟動(dòng)，就要達(dá)到機(jī)組本身環(huán)境溫度最低保持在5℃以上，我們就要切斷通過(guò)排風(fēng)口源源不斷吸入的冷空氣，這就要求空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)排風(fēng)口自動(dòng)打開，停機(jī)時(shí)排風(fēng)口自動(dòng)關(guān)閉。第一種投入資金高，施工難度大，具體思路就是利用聯(lián)啟功能，加裝聯(lián)啟控制電路，給控制擋板開關(guān)的開關(guān)電機(jī)觸發(fā)信號(hào)，和空壓機(jī)同步啟停，前提是安裝好隔絕密封擋板。但是存在投入資金高、空間結(jié)構(gòu)限制且施工安裝難度太大的制約因素。第二種思路利用空壓機(jī)排氣存在較強(qiáng)壓力的特點(diǎn)，我們利用杠桿平衡原理，利用平衡重錘和手柄桿的重力矩等于密封擋板的重力矩，加裝制作機(jī)械自動(dòng)開啟關(guān)閉式密封擋板解決這個(gè)問題，這種方案優(yōu)點(diǎn)是投入資金少，且施工難度小，備件不易損壞。具體就是第一部分為2個(gè)軸承座，用于在風(fēng)道上安裝固定擋板軸；第二部分為密封擋板，用來(lái)開關(guān)隔絕空氣流；第三部分為密封擋板下方托架，用于空壓機(jī)停機(jī)運(yùn)行，密封擋板關(guān)閉時(shí)擋板搭在托架上，防止上下擺動(dòng)，另外還起到一個(gè)密封的作用；第四部分為密封擋板軸，起到連接固定擋板開關(guān)的作用；第五部分為重錘手柄，起到空壓機(jī)停運(yùn)時(shí)平衡擋板處于關(guān)位的作用；第六部分為附件連接件，螺栓和緊固鋼帶，用于部件連接的作用。軸和擋板剛性固定，平時(shí)擋板搭在出口風(fēng)道內(nèi)部的托架上，當(dāng)空壓機(jī)啟動(dòng)后，擋板受到出口風(fēng)力的影響，重錘手柄和擋板的自平衡受到外力破壞而自動(dòng)打開，停機(jī)時(shí)由于沒有出口風(fēng)力，利用平衡原理而自動(dòng)關(guān)閉。通過(guò)這個(gè)措施保證機(jī)房?jī)?nèi)氣流平衡和適宜溫度。我們?cè)谡撟C這一創(chuàng)新改造方案后，對(duì)我公司一期干除灰空壓機(jī)房的4臺(tái)空壓機(jī)的安裝空間及出口風(fēng)道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，已經(jīng)在一期干除灰#1空壓機(jī)做了加裝自動(dòng)密封擋板的配重試驗(yàn)和實(shí)踐安裝半年多，效果非常理想，每次空壓機(jī)啟停均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)[7]。最終決定申報(bào)小型技改項(xiàng)目，決定在2021年8月對(duì)剩下的3臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行全部改造?？諌簷C(jī)風(fēng)道安裝和擋板開關(guān)立體示意圖如圖2、圖3所示。該改造極大降低了運(yùn)行操作人員低溫啟動(dòng)空壓機(jī)的操作難度和危險(xiǎn)因素，有效解決了低溫環(huán)境嚴(yán)重影響空螺桿壓機(jī)低溫啟動(dòng)的安全難題。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)說(shuō)明對(duì)于電廠的系統(tǒng)設(shè)備存在的安全隱患問題，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，認(rèn)真全面分析，找到問題的癥結(jié)所在，一定要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行工況及所安裝的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析，用最低的資金投入達(dá)到我們對(duì)設(shè)備改造后可靠安全運(yùn)行的目的。