淺談大型離心空壓機結垢的原因及解決對策

劉揚

摘? 要：大型離心空壓機的正常運轉對于電解鋁企業能否順利完成生產任務有著重要的影響，流道結垢是其運轉過程中經常出現的問題，當其振動超過了合理的范圍后，設備就會出現喘振停機的現象。本文從大型離心空壓機的工作原理和結垢腐蝕現象、大型離心空壓機產生結垢問題的原因分析和大型離心空壓機結垢現象的解決對策三方面詳細地討論了如何有效避免大型離心空壓機出現結垢腐蝕現象。

關鍵詞：大型離心空壓機? 結垢腐蝕現象? 原因? 對策

中圖分類號：TH452 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：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? 大型離心空壓機的工作原理和結垢腐蝕現象

1.1 離心空壓機的簡要介紹

我公司主要使用的大型離心空壓機設備為590DA3-1007kW，其主要坐落在已經提前規劃好的空壓機房內部，借助于大型離心空壓機負責廠區電解、陽極、鑄造以及氧化鋁輸配料等系統的壓縮空氣供應工作，冷凍式干燥器也在其后部進行了設置，機組設備在2009年已經開始投入使用，其主要安裝形式為整體撬裝，從美國原裝進口來的壓縮機的主機。通過整體焊接的方式來安裝機座，結構類型為三級齒輪增速、懸臂式的，機殼為鑄造蝸殼式的，擴壓器為固定葉片式，球墨鑄鐵是導流器的使用材料，轉子軸的使用材料是鍛壓合金結構鋼，合金結構鋼是大齒輪軸的主要材質，高速轉子齒輪為單向斜齒輪，同樣大齒輪也是單向斜齒輪。

1.2 大型離心空壓機的工作原理

以我公司使用的大型離心空壓機設備590DA3-1007kW為例，我們對運行過程中的技術原理進行了總結：空氣會在過濾器內先進行過濾，之后通過空壓機并進入到一級壓縮腔，在聯軸器和主電機的作用下，大齒輪會旋轉起來，小齒輪隨之也會增速，工作葉輪會在一級齒輪主軸的帶動下高速旋轉，在離心力的作用下氣體就會被甩出葉輪，氣體進入到導葉中并且溫度和壓力隨之提高，之后氣體在一級冷卻器內得到冷卻，排出冷凝水并分別進入二級壓縮腔、二級冷卻器、三級壓縮腔、后冷卻器，其道理都是相同的，不斷提升壓力直到達到規定的壓力值為止。

1.3 離心空壓機的結垢腐蝕現象

我們總結了這些設備在一年之內的檢修情況，對這些設備都完成了所要求的保養工作，次數和保養效果均符合要求，而在計劃之外的設備停機檢修次數分別為6次、3次、3次和4次，這些設備停機后的具體工作內容幾乎都是清理機組內部的污垢。在設備不斷運轉的過程中，機組的擴壓器、蝸殼和壓縮腔一旦出現了結垢現象，其流道面積就勢必會減少，從而堵塞氣流，此時在機組內流道無法實現穩定的工況，那么流道中就會出現各種非穩定性的流動現象，常見的如失速和喘振等現象，并且可能導致葉片出現疲勞斷裂的事故，具體對大型離心空壓機進行檢修工作時，我們主要總結出下3大共性問題：（1）結垢問題。結垢問題通常都發生在空氣流道外的部件上，如導流器、蝸殼內部周圍、葉輪葉片以及擴壓器等等。（2）腐蝕問題。進行檢修工作時發現機組在很多部位都出現了不同程度的腐蝕現象，如級間連接管、蝸殼、各級冷卻器、導流器、管道內壁以及冷卻器室腔體等位置處都存在腐蝕問題。（3）高、低速轉子的損壞問題。主要體現在疲勞斷裂、磨損和卷邊等問題。

2? 大型離心空壓機出現結垢現象的原因分析

2.1 入口過濾器存在的問題

對于大型離心空壓機運轉過程中所出現的結垢問題，入口過濾器所起到的作用是十分關鍵的，多數大型離心空壓機都是在廠房的外部設置的空氣入口，每一臺空壓機都對應著一臺電腦反吹自潔式過濾器，其過濾的實際精度可達2μm，并且都配備了20個型號為SDK-400的過濾筒，共分5組，每組4個。機組運行過程中的實際工況較為復雜，大氣中含有大量灰塵，在氣流的作用下離心空壓機也一定會吸入灰塵，在對這部分灰塵進行檢測時，其主要雜質是氧化鋁粉，這就是導致結垢問題出現的重要原因。

另外，當出現以下幾個問題時，自潔系統也會出現停止運行的情況。（1）負壓探頭被破壞了，那么濾筒的差壓值就無法被準確測量了;（2）控制面板的數顯異常時，自潔系統是無法正常工作的;（3）當出現了反吹閥無法正常開關的狀態時，反吹的間隔和時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，過濾筒受到污染，過濾作用就無法體現了。

2.2 系統中水分增多導致的結垢和腐蝕問題

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

2.3 氣體管路、冷卻器和級間連接管腐蝕生成物集聚

鋼板的不斷焊接形成了空氣過濾室的上部凈氣室，其是一個密閉空間，空氣會進入到進氣管中，空氣在被壓縮和冷卻后會進入到下一級的壓縮腔中，濕熱空氣長期侵蝕著以上部件，電化學腐蝕現象在此過程中是極易發生的。在氣流的作用下，鐵銹會進入到各級壓縮腔內并沉積在相應的流道內。在機組設備的停機期間對其內部進行詳細檢查，發現進氣管路內部出現了明顯的腐蝕現象，并且表面有大量的鐵銹，把一二級冷卻器間的連接管取出，也發現了明顯的腐蝕問題，翅片被腐蝕的程度較為嚴重，前期所噴涂的冷卻器腔體和級間連接管內部的防腐層均由于腐蝕程度嚴重而脫落。

3? 大型離心空壓機結垢現象的解決對策

（1）對空氣過濾設備進行科學管理，及時對現場設備進行清潔和打掃，嚴格控制揚塵的密度和含量，保證機組設備入氣口的暢通性，為其提供清潔的環境;（2）應定期更換濾筒，當濾筒使用到一定時間后，應及時將濾筒進行全部更換，同時安裝濾筒時要嚴格按照規范流程進行操作，保證濾筒的安裝質量，確保濾筒的密封性，避免出現漏風的現象發生;（3）定期檢查過濾器的自潔系統，及時更換控制面板和油水分離器，檢查過程中若發現脈沖閥的電磁芯片和膜片受到了損壞，無法正常工作，應立即將其更換，確定反吹時間時應以差壓探頭測量到的差壓數值為依據，確保反吹氣源具有合理的壓力值，應盡可能保證自潔系統的運轉功能;（4）如果冷卻器存在著明顯的腐蝕漏水情況，或者其已經超過了使用期限，立即將其替換，建議立即將自動排放閥或是浮球式疏水閥安裝在大型機組設備的各級冷卻器的位置處，并將旁路疏水門設置好，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）當機組和管道出現了腐蝕問題時，應清理干凈凈氣室內部和反吹管子的內部，并采取一定的防腐措施，進氣管盡可能選用不銹鋼的材質，避免鐵銹問題的出現。還應有效處理各級間的冷卻室腔體、連接管和導流器的腐蝕層，噴上一層防腐層，將蝸殼、擴壓器和葉輪位置處所積累的灰垢全部清理干凈，同時打磨光滑。

4? 結語

通過以上的論述，我們以具體的大型離心空壓機機組為例，相關工作人員首先應全面掌握大型離心空壓機機組的各結構部件和基本狀況，并在明確了其工作原理的基礎上，深入研究和分析了其出現腐蝕結垢問題的具體原因，同時制定出科學合理并且具有針對性的改進對策，并且也取得了十分理想的效果，上述措施在有效應用后，大大降低了機組運行過程中的停機次數，同時也大幅度降低了企業的生產運營成本，進一步提升了企業的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1] 劉建.離心式空壓機震動故障及處理方法探究[J].化工管理，2020（4）：138-139.

[2] 白敬林.大型離心空壓機組的維護與修理[J].船舶物資與市場，2019（11）：57-58.

[3] 林文強. TA150離心空壓機葉輪故障分析及處理[J].內燃機與配件，2018（5）：135-136.

[4] 李明倫.大型離心空壓機結垢原因分析及處理措施[J].壓縮機技術，2019（2）：52-54，24.

[5] 嚴澤明，常如太.VF-0.72/350型空壓機積炭原因分析[J].科技創新導報，2019（23）：4，6.

[6] 張志方，單劍，江峰.空氣壓縮機故障分析及維護管理[J].科技資訊，2017（9）：50，52.