淺談離心式空壓機(jī)夏季級(jí)間溫度偏高的研究

何湘岳

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

淺談離心式空壓機(jī)夏季級(jí)間溫度偏高的研究

何湘岳

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

介紹離心式空壓機(jī)的工作原理，對(duì)貴冶動(dòng)力車(chē)間離心式空壓機(jī)夏季運(yùn)行時(shí)存在的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研分析。闡述了通過(guò)對(duì)離心式空壓機(jī)中冷器自主創(chuàng)新改進(jìn)后，在解決影響生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題、提升離心式空壓機(jī)的運(yùn)行效率、降本增效等方面帶來(lái)的有效改善。

離心式空壓機(jī)；中冷器； 級(jí)間溫度；改進(jìn)措施；二進(jìn)二出

1 引言

貴冶動(dòng)力車(chē)間雜用空壓機(jī)是向全廠提供公用壓縮空氣的設(shè)備，即給一般的氣動(dòng)設(shè)備以及設(shè)備清掃、燃油噴咀等設(shè)備供氣。隨著工廠生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)雜用風(fēng)的需求量增加，近幾年來(lái)，動(dòng)力車(chē)間1#動(dòng)力中心風(fēng)機(jī)房陸續(xù)先后增加了兩臺(tái)容量150Nm3/ min，型號(hào)為550DA3型和一臺(tái)容量100 Nm3/min，型號(hào)為330DA3型美國(guó)復(fù)盛離心式空壓機(jī)。夏季是離心式空壓機(jī)出現(xiàn)故障的高發(fā)期，如空壓機(jī)出現(xiàn)排氣級(jí)間溫度偏高的現(xiàn)象，輕則影響到空壓機(jī)運(yùn)行效率，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁的報(bào)警跳機(jī)，致使空壓機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。

2 離心式空壓機(jī)工作原理

動(dòng)力中心離心式雜用空壓機(jī)為三級(jí)離心式，壓縮機(jī)由轉(zhuǎn)子及定子兩大部分組成，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定在軸上的葉輪、軸套、平衡盤(pán)、推力盤(pán)及聯(lián)軸節(jié)等零部件。定子則有機(jī)殼（氣缸）、定位于機(jī)殼上的各種隔板以及軸承等零部件。壓縮機(jī)的第一級(jí)葉輪安裝在低速齒輪上，第二級(jí)和第三極葉輪安裝在高速小齒輪軸的兩端。在轉(zhuǎn)子與定子之間需要密封氣體之處還設(shè)有密封元件，水平剖分式炭環(huán)密封結(jié)構(gòu)可防止壓縮氣體沿著齒輪軸向竄入齒輪箱中，也可以防止齒輪箱中的潤(rùn)滑油竄入渦室中［1］。壓縮機(jī)入口導(dǎo)葉、放空閥均為氣動(dòng)閥。

電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)主軸葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力作用下，氣體被甩到工作輪后面的擴(kuò)壓器中去。而在工作輪中間氣體形成稀薄地帶，產(chǎn)生負(fù)壓，前面的氣體從工作輪中間的進(jìn)氣部份進(jìn)入葉輪，由于工作輪不斷旋轉(zhuǎn)，氣體能連續(xù)不斷地被甩出去，從而保持了空壓機(jī)中氣體的連續(xù)流動(dòng)。氣體因離心作用增加了壓力，以很大的速度離開(kāi)工作輪，氣體經(jīng)擴(kuò)壓器逐漸降低了速度，動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，進(jìn)一步增加了壓力。由擴(kuò)壓器后流出的氣體匯集到渦殼并被引出機(jī)器，如果一個(gè)工作葉輪得到的壓力還不夠，可通過(guò)多級(jí)葉輪串聯(lián)起來(lái)工作的辦法來(lái)達(dá)到對(duì)出口壓力的要求，級(jí)間的串聯(lián)通過(guò)彎通、回流器來(lái)實(shí)現(xiàn)［2］。冷卻水系統(tǒng)包括二個(gè)中間冷卻器、一個(gè)后冷卻器和一個(gè)油冷卻器。中間冷卻器冷卻管鑲嵌在翅片中，用于冷卻每一級(jí)壓縮空氣，壓縮氣經(jīng)管外通過(guò)；潤(rùn)滑油冷卻器和后冷卻器為管殼式，潤(rùn)滑油經(jīng)管外通過(guò)，以達(dá)到冷卻的目的。動(dòng)力中心雜用空壓機(jī)均采用三級(jí)壓縮。

離心式空壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖如圖1所示。

圖1 離心式空壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖

3 存在的問(wèn)題

車(chē)間4#雜用離心式空壓機(jī)在夏季高溫運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)級(jí)間溫度偏高導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁的出現(xiàn)報(bào)警、跳機(jī)現(xiàn)象，報(bào)警設(shè)定溫度為50℃、跳機(jī)設(shè)定溫度為53℃。致使空壓機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，正常運(yùn)行溫度在35～45℃之間，不僅影響到全廠壓縮氣的生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)設(shè)備本身造成安全隱患。因此，分析級(jí)間溫度偏高的原因及采取怎樣的有效解決措施來(lái)保障生產(chǎn)，成為專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員急需攻關(guān)的一項(xiàng)課題。

4 調(diào)研分析及方案

為解決以上問(wèn)題，首先對(duì)離心式空壓機(jī)級(jí)間溫度偏高的原因進(jìn)行分析和排查，造成離心式空壓機(jī)級(jí)間溫度偏高的原因主要有：

（1）中冷器銅管結(jié)垢、泄漏、密封條損壞、翅片變形；

（2）水過(guò)濾器堵塞；

堅(jiān)持創(chuàng)新，完善監(jiān)管。創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。食品藥品安全監(jiān)管也是如此。為此，立青多杰創(chuàng)新監(jiān)管方式，通過(guò)“四個(gè)結(jié)合”，做到“兩個(gè)百分百”。2015年，他領(lǐng)導(dǎo)的德欽縣局開(kāi)展了“勤儉節(jié)約、文明用餐”的文明餐桌創(chuàng)建活動(dòng)。通過(guò)示范街、示范店的帶動(dòng)效應(yīng)，倡導(dǎo)綠色消費(fèi)、文明用餐。開(kāi)展保健食品和化妝品檢查；全力開(kāi)展“梅里雪山羊年轉(zhuǎn)山年”餐飲安全保障工作，確保廣大游客的飲食用藥安全；開(kāi)展學(xué)校、托幼機(jī)構(gòu)及工地食堂專(zhuān)項(xiàng)檢查。圓滿(mǎn)完成各項(xiàng)活動(dòng)及重要貴賓來(lái)訪等10起重大活動(dòng)的食品安全保障工作，食品安全保障工作實(shí)現(xiàn)“零事故”。

（3）冷卻水內(nèi)部閥芯沒(méi)開(kāi)到位；

（4）循環(huán)冷卻水進(jìn)水溫度偏高；

（5）油路系統(tǒng)不暢、油溫偏高；

（6）中冷器換熱面積不夠；

（7）中冷器冷卻水設(shè)計(jì)流量偏小［3］。

通過(guò)對(duì)以上原因的分析，我們做了相應(yīng)的措施：

（1）對(duì)中冷器抽芯檢修：徹底清洗中冷器銅管、檢查翅片、對(duì)中冷器進(jìn)行打壓檢漏，排除了中冷器泄漏的問(wèn)題、更換中冷器密封條；

（2）清洗檢查水過(guò)濾器濾芯；

（4）對(duì)循環(huán)水濾料濾網(wǎng)進(jìn)行檢查，開(kāi)啟備用冷卻塔風(fēng)機(jī)；

（5）清洗潤(rùn)滑油過(guò)濾器及油冷卻器，對(duì)油質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)；

（6）通過(guò)計(jì)算分析排除了換熱面積不夠的問(wèn)題［4］。經(jīng)過(guò)以上措施后雖然可以勉強(qiáng)維持開(kāi)機(jī)，但級(jí)間溫度仍然偏高，溫度達(dá)到48℃，致使空壓機(jī)效率低下；中冷器回水溫度達(dá)到46℃，比正常溫度高出7～9℃。經(jīng)過(guò)以上分析和排查可以推斷級(jí)間溫度的升高是由于中冷器冷卻水設(shè)計(jì)流量不夠所造成的。

找到了離心空壓機(jī)級(jí)間溫度偏高的原因，接下來(lái)就要想方設(shè)法如何來(lái)解決這一影響生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題。我們的思路是想辦法增加冷卻水的流量、縮短冷卻水換熱時(shí)間，才可有效降低空壓機(jī)的級(jí)間溫度。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)充分的調(diào)研和查閱大量相關(guān)資料，可以采取以下兩種方案：

（1）請(qǐng)專(zhuān)業(yè)廠家按我們?cè)O(shè)計(jì)的圖紙重新加工流量更大的中冷器，但所需費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)。

（2）對(duì)現(xiàn)有空壓機(jī)中冷器前、后端蓋自主改進(jìn)加工，由原來(lái)的“一進(jìn)一出”改為“二進(jìn)二出”冷卻模式，以此增加冷卻水的流量、縮短冷卻水換熱時(shí)間。此種方案改造可自行設(shè)計(jì)解決，既能達(dá)到效果，又可節(jié)省中冷器備件費(fèi)用。

經(jīng)對(duì)比分析，決定采取方案二來(lái)實(shí)施。

5 具體改進(jìn)措施

現(xiàn)有的離心式空壓機(jī)中冷器前端蓋是由3塊隔板與本體組成的4個(gè)冷卻隔離通道，后端蓋是由2塊隔板與本體組成的3個(gè)冷卻隔離通道，前后端蓋連接中冷器銅管、翅片形成的一個(gè)的密閉冷卻通道，其冷卻方式為 “一進(jìn)一出”模式［5］。

離心式空壓機(jī)中冷器示意簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 離心式空壓機(jī)中冷器示意簡(jiǎn)圖

改進(jìn)前離心式空壓機(jī)中冷器前端蓋示意簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 改進(jìn)前中冷器前端蓋示意簡(jiǎn)圖

（1）對(duì)中冷器前端蓋進(jìn)行改進(jìn)：在現(xiàn)有中冷器前端蓋第一塊隔板與第二塊隔板之間，與原進(jìn)口孔水平對(duì)齊位置，加工一個(gè)直徑與進(jìn)口孔相等的新通孔。在第二塊隔板與第三塊隔板之間，與原出口孔水平對(duì)齊位置，加工一個(gè)直徑與出口孔相等的新通孔［6］。配置與新通孔連接的進(jìn)出口管道及法蘭。

改進(jìn)后的離心式空壓機(jī)中冷器前端蓋示意簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后中冷器前端蓋示意簡(jiǎn)圖

改進(jìn)前離心式空壓機(jī)中冷器后端蓋示意簡(jiǎn)圖如圖5所示。

圖5 改進(jìn)前中冷器后端蓋示意簡(jiǎn)圖

（2）對(duì)中冷器后端蓋進(jìn)行改進(jìn)：設(shè)計(jì)制作與中冷器前端蓋配套的后端蓋，新的后端蓋隔板由原來(lái)的兩塊改成一塊，隔板位于后端蓋垂直居中位置。制作對(duì)應(yīng)的后端蓋平面密封墊。

改進(jìn)后的離心式空壓機(jī)中冷器后端蓋示意簡(jiǎn)圖如圖6所示：

這樣改進(jìn)后的中冷器冷卻方式由“一進(jìn)一出”變?yōu)椤岸M(jìn)二出”模式，即冷卻水在中冷器間的流程由改進(jìn)前的一路水經(jīng)三個(gè)來(lái)回變?yōu)楦倪M(jìn)后的二路水同時(shí)進(jìn)出且只需一個(gè)來(lái)回，從而大大增加了冷卻水的流量、縮短了冷卻水換熱時(shí)間。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一個(gè)夏季的連續(xù)運(yùn)行，改造后的車(chē)間4#雜用離心空壓機(jī)級(jí)間溫度控制在35～45℃之間，不僅使空壓機(jī)在夏季高溫恢復(fù)了正常運(yùn)行，提高了空壓機(jī)運(yùn)行效率，滿(mǎn)足了生產(chǎn)需求，而且節(jié)省了中冷器備件及改造費(fèi)用約20萬(wàn)元。該創(chuàng)新改造不僅局限于針對(duì)車(chē)間離心式空壓機(jī)中冷器的改造攻關(guān)，對(duì)全廠大部分箱體類(lèi)冷卻器，只要是因?yàn)槔鋮s流量不夠引起設(shè)備溫度偏高都可以考慮推廣應(yīng)用，來(lái)應(yīng)對(duì)高溫季節(jié)設(shè)備的防暑降溫工作。

［1］郁永章， 姜培正， 孫嗣螢. 壓縮機(jī)工程手冊(cè)［M］. 北京：中國(guó)石化出版社， 2012：76-78.

［2］鐘浩. 離心壓縮機(jī)入門(mén)與精通［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：26-29.

［3］靳兆文. 壓縮機(jī)運(yùn)行與維修實(shí)用技術(shù)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014：98-99.

［4］吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)［M］. 北京：高等教育出版社， 2001：135-138.

［5］張展. 風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：46-47.

［6］孫桓， 陳作模. 機(jī)械原理［M］. 第五版.北京：高等教育出版社，1996：50-52.

Study on the Centrifugal Air Compressor with High InterstageTemperature in Summer

HE Xiang-yue
（Guixi Smelter， Jiangxi Copper Corporation ， Guixi 335424， Jiangxi ， China）

In this article， the working principle of the centrifugal air compressor is introduced， the existing problem on centrifugal compressor in GuiYe power workshop in summer running time is analyzed. Expounded about independent innovation inter-cooled centrifugal air compressor after the improvement， to solve the bottleneck problems affecting production， improve the running efficiency of the centrifugal air compressor effectively improve authors， increase efficiency， etc.

centrifugal air compressor；intercooler；inter-stage temperature；improvement measure；two into two out

TH45

A

1009-3842（2016）05-0077-03

2016-08-16

何湘岳（1984-），男，湖南岳陽(yáng)人，本科，機(jī)械工程師，主要從事設(shè)備機(jī)械點(diǎn)檢維護(hù)工作。E-mail：hxy_9352@qq.com