離心空壓機(jī)擴(kuò)壓器損壞原因分析及預(yù)防

靳海斌

（湖南華菱湘潭鋼鐵股份有限公司動(dòng)力廠,湖南湘潭 411101）

1 引言

華菱湘潭鋼鐵股份有限公司動(dòng)力廠三空壓站配置有5臺(tái)P700-2250型離心式空壓機(jī)，排氣壓力0.8 MPa，流量：250 m3/min，一級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速 30000 r/min，二級(jí)葉輪轉(zhuǎn)速50000 r/min；主要為5 m寬厚板廠提供壓縮空氣。在定修進(jìn)行葉輪清灰時(shí)，發(fā)現(xiàn)一級(jí)擴(kuò)壓器導(dǎo)葉出現(xiàn)裂紋或局部脫落，其現(xiàn)象見(jiàn)下圖1。

圖1 擴(kuò)壓器導(dǎo)葉裂紋或者局部脫產(chǎn)落現(xiàn)象

針對(duì)上述出現(xiàn)問(wèn)題分析如下。

2 空壓機(jī)結(jié)構(gòu)及工作流程

空壓機(jī)結(jié)構(gòu)及工作流程情況如圖2。

圖2中：1——空氣由自潔式空氣過(guò)濾器出口進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)口管

2——空氣經(jīng)過(guò)第一級(jí)葉輪和第一級(jí)擴(kuò)壓器壓縮后進(jìn)入蝸殼

3——熱量和冷凝水在第一級(jí)中間冷卻器中被帶走

4——空氣經(jīng)過(guò)第二級(jí)葉輪和第二級(jí)擴(kuò)壓器進(jìn)一步壓縮

5——更多的熱量和冷凝水在第二級(jí)中間冷卻器中被帶走

6——空氣在第三級(jí)葉輪和第三級(jí)擴(kuò)壓器被壓縮到最終壓力

7——空氣由出口排出經(jīng)過(guò)后冷卻器進(jìn)一步冷卻后進(jìn)入用戶(hù)系統(tǒng).

圖2 空壓機(jī)結(jié)構(gòu)及工作流程

3 損壞原因分析

從擴(kuò)壓器表面和導(dǎo)葉損壞部位沖刷痕跡觀察，初步分析認(rèn)為工作介質(zhì)對(duì)它的影響的可能性較大。因?yàn)閾p壞的為第一級(jí)擴(kuò)壓器，擴(kuò)壓器前設(shè)備工藝流程各環(huán)節(jié)狀況需要進(jìn)行檢查、分析情況如下：

（1）檢查自潔式空氣過(guò)濾器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“空氣過(guò)濾器”）凈氣室內(nèi)情況：打開(kāi)其上部人孔蓋，檢查凈氣室內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)只有一些清灰，內(nèi)壁無(wú)銹蝕。

（2）空氣過(guò)濾器出口連接空壓機(jī)入口的管道：因在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，將連接管道設(shè)計(jì)為不銹鋼卷板制作，管道內(nèi)壁因不存在銹蝕的情況。

（3）空壓機(jī)入口管道和入口膨脹節(jié)的法蘭連接處以及空氣過(guò)濾器出口法蘭和管道法蘭連接處：空壓機(jī)入口管道處的法蘭為廠家進(jìn)口石棉墊，螺栓無(wú)松動(dòng)情況，在機(jī)組運(yùn)行中該部位未發(fā)現(xiàn)存在吸氣情況；空氣過(guò)濾器出口法蘭在室外，長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)風(fēng)吹雨淋，已出現(xiàn)銹蝕的情況，但在凈氣室內(nèi)檢查法蘭內(nèi)部無(wú)銹蝕情況。

（4）空氣過(guò)濾器的濾筒安裝方法：濾筒均按照其內(nèi)部孔的橡膠墊的位置安裝，未出現(xiàn)明顯偏差，從空氣過(guò)濾器橡膠墊與過(guò)濾器接觸的部分的灰塵痕跡可以證明這一點(diǎn)。

（5）過(guò)濾器濾筒的過(guò)濾精度：過(guò)濾器的精度由其濾筒的精度決定，但濾筒的精度是否達(dá)到了產(chǎn)品銘牌名義進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)未進(jìn)行過(guò)檢驗(yàn)；對(duì)于空壓機(jī)來(lái)說(shuō)，其工作介質(zhì)空氣的質(zhì)量是設(shè)備重要的工況指標(biāo)，必須進(jìn)行驗(yàn)證。為此，我們借助廠家專(zhuān)業(yè)儀器對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)，情況如下：

a、檢測(cè)儀器：BCJ-1系列塵埃粒子計(jì)數(shù)器

b、檢測(cè)方法：對(duì)自潔式空氣過(guò)濾器入口、出口空氣定點(diǎn)、定時(shí)取樣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析

c、檢測(cè)數(shù)據(jù)如下表1、表2。過(guò)濾器的過(guò)濾效率=×100%

表1 過(guò)濾器前的檢測(cè)數(shù)據(jù)

經(jīng)上公式計(jì)算得出的各粒徑過(guò)濾效率如下：

顆粒直徑為5 μm過(guò)濾效率：49.3%

顆粒直徑為2 μm過(guò)濾效率：54.6%

顆粒直徑為1 μm過(guò)濾效率：49.7%

顆粒直徑為0.7 μm過(guò)濾效率：42.4%

顆粒直徑為0.5 μm過(guò)濾效率：37.2%

顆粒直徑為0.3 μm過(guò)濾效率：27.9%

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照自潔式空氣過(guò)濾器的銘牌上的技術(shù)參數(shù)，當(dāng)顆粒為2 μm時(shí)，其過(guò)濾效率應(yīng)為99.5%，而經(jīng)過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)際過(guò)濾效率只有54.6%，兩者相差近1倍，可以證明進(jìn)入空壓機(jī)的空氣介質(zhì)質(zhì)量滿(mǎn)足不了其工況要求。

經(jīng)過(guò)上述一系列檢查分析，確定擴(kuò)壓器導(dǎo)葉裂紋和局部脫落原因有三：

（1）自潔式空氣過(guò)濾器精度低或性能下降，不能滿(mǎn)足空壓機(jī)工況要求，未能有效過(guò)濾空氣中的顆粒，從而使較大顆粒塵埃進(jìn)入離心機(jī)，被加速后高速撞擊一級(jí)擴(kuò)壓器，從而導(dǎo)致擴(kuò)壓器葉片疲勞受損。

（2）空壓站外部環(huán)境影響空氣質(zhì)量，空壓站地處主要交通要道附近，過(guò)往的大型貨車(chē)帶起的灰塵很重，通過(guò)過(guò)濾器吸入機(jī)組；根據(jù)某權(quán)威空壓機(jī)廠家在國(guó)內(nèi)數(shù)家大型鋼鐵企業(yè)空壓站所做的空氣質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，均為最嚴(yán)重污染的GX級(jí).表明對(duì)于空壓機(jī)而言，鋼鐵企業(yè)周邊的空氣污染實(shí)際上已是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

（3）擴(kuò)壓器的材質(zhì)強(qiáng)度不足，在一定程度上也導(dǎo)致了其損壞的可能性；據(jù)了解，目前離心機(jī)的擴(kuò)壓器的材質(zhì)主要為不銹鋼和鋁合金材質(zhì)，兩種材質(zhì)的硬度和可靠性各有優(yōu)缺。中國(guó)目前鋼鐵企業(yè)空壓站使用較多的空壓機(jī)主要有英格索蘭、美國(guó)復(fù)盛、日本壽力、韓國(guó)三星等。各個(gè)廠家的空壓機(jī)的一級(jí)擴(kuò)壓器也不盡相同，有不銹鋼、鋁合金以及鑄鐵等材質(zhì)。經(jīng)查三空壓站離心機(jī)壓廠家提供的資料，其擴(kuò)壓器材質(zhì)為鋁合金，材質(zhì)較軟，強(qiáng)度較低，我們認(rèn)為在空氣環(huán)境惡劣的區(qū)域是不能滿(mǎn)足使用要求的。

表2 過(guò)濾器后的檢測(cè)數(shù)據(jù)

4 預(yù)防措施和對(duì)策

（1）有計(jì)劃或者當(dāng)過(guò)濾器壓差超過(guò) 10"（254mm）H2O=2500 Pa壓力時(shí)，檢查空壓機(jī)入口過(guò)濾器性能參數(shù)。

(2)在自潔式空氣過(guò)濾器粗過(guò)濾網(wǎng)上加裝DV過(guò)濾布，增加其粗過(guò)濾效果，同時(shí)防雨水進(jìn)入空壓機(jī)入口過(guò)濾器濾筒。

(3)定期檢查空壓機(jī)入口過(guò)濾器外殼，進(jìn)氣管道，及時(shí)檢修處理漏氣的部位。

(4)選用或更換成高強(qiáng)度設(shè)計(jì)的擴(kuò)壓器以抵御異物沖擊的影響。

(5)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)自潔式空氣過(guò)濾器濾筒，保證過(guò)濾精度和效率；1年定期更換全部濾筒，保證濾筒性能滿(mǎn)足要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)介紹一種離心式空壓機(jī)擴(kuò)壓器出現(xiàn)損壞的分析方法，全面系統(tǒng)的分析了可能導(dǎo)致?lián)p壞的多種因素，為其他同行業(yè)空壓機(jī)出現(xiàn)類(lèi)似的情況提供了一定的參考基礎(chǔ)，由于過(guò)濾器內(nèi)部狀況可以人眼觀察到，較容易排除，但過(guò)濾器濾筒的精度則無(wú)法通過(guò)肉眼進(jìn)行分辨，需借助專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行檢測(cè)，不僅保證空壓機(jī)的運(yùn)行工況，更重要的是保證設(shè)備穩(wěn)定、高效性能。另外，在空壓站周?chē)h(huán)境較差時(shí)要保證離心機(jī)可以長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)第一級(jí)擴(kuò)壓器優(yōu)先選用不銹鋼材質(zhì)，不僅可以大大降低腐蝕性氣體對(duì)擴(kuò)壓器導(dǎo)葉和葉輪的影響，同時(shí)也可延長(zhǎng)零部件壽命，且長(zhǎng)期運(yùn)行中體現(xiàn)節(jié)能效果。