空壓機冷卻系統酸洗過程及要點

高麗芳，張 強，賈時六，王延明，楊禹龍，谷國興

（中國航天空氣動力技術研究院，北京 100074）

0 引言

冷卻系統是空氣壓縮機的重要組成部分，冷卻效果差，冷卻器溫度過高，會導致壓縮機高溫報警、甚至跳車，直接影響到壓縮氣體的穩定供應。冷卻器的日常維護保養必不可少，酸洗是其中的主要工作。用柔酸清洗掉附著在冷卻器內壁上的水垢沉淀，可以提高冷卻器的換熱效率。如果設備長時間運行而不對冷卻系統進行酸洗，不但會影響冷卻效果，水垢的累積還會使冷卻管徹底堵死，導致報廢。氣溫較高的季節，對冷卻系統的考驗更大，因此每年進入夏季之前，定期對壓縮機冷卻系統進行一次酸洗。

1 壓縮機冷卻系統溫度過高原因分析

中國航天空氣動力技術研究院離心式中壓空氣壓縮機冷卻系統的冷卻介質是經過化學試劑軟化過的工業用水，水中的鈣鎂離子含量較高。設備運行時，冷水流經管翅式冷卻器，與銅管內的壓縮氣體進行熱交換，循環水帶走高溫氣體的熱量，使熱空氣溫度降低。隨著水溫升高，水中的鈣鎂離子會析出并在冷卻器銅管外壁上結垢。因水垢熱導率遠低于金屬銅，會影響冷卻水吸收的熱量；水垢的積累，也會使冷卻水流通不暢，流量減少影響換熱效果，進而導致壓縮機溫度過高而報警、甚至跳車，影響壓縮機的正常運行。結垢情況更嚴重時會使冷卻器徹底堵塞，即使后續酸洗也不能完全疏通，導致冷卻器報廢，造成更大的損失。因此，及時清除冷卻器中的水垢，提高冷卻效果，才能解決冷卻系統溫度過高的問題，保障設備的正常運行，進而提高壓縮機的使用壽命。

2 酸洗過程

2.1 酸洗前的準備

（1）根據以往經驗確定酸洗持續時間，時間短了影響酸洗效果，酸洗時間過長可能會使冷卻器銅管遭到腐蝕而漏水，需要解體壓縮機取出冷卻器來解決問題，不僅影響壓縮機正常供氣，而且大大增加了工作量。中國航天空氣動力技術研究院使用的離心式壓縮機分為5 級壓縮，前4 級各配有一個冷卻器，用來冷卻各級壓縮后的高溫氣體，壓縮氣體流量為260 Nm3/h，壓縮機最大出口壓力為2 MPa，根據以往的酸洗經驗，酸洗持續4～5 d效果最佳。

（2）檢查壓縮機運行記錄，關注運行時1～4 級壓縮氣體冷卻后的溫度，確定各級冷卻器冷卻效果。溫度越高的，冷卻效果越差，說明冷卻器結垢情況越嚴重，則酸洗時管路先連接此級。

（3）準備酸洗需要的工具。工業用酸（環保型）4 桶（約100 L）、堿、專用酸洗槽、專用酸洗管路、pH 試紙、盲板等；酸洗工具采用耐腐蝕的樹脂槽和耐壓橡膠管。

2.2 樹脂酸洗槽

酸洗槽（圖1）的主體使用樹脂制作，具有耐酸堿腐蝕、質量輕、強度高、使用壽命長等優點。槽內靠近底部處安裝兩個電加熱棒用來加熱酸洗液體以提高反應速度。溫度傳感器可持續監測酸洗液的溫度，防止溫度過高導致酸液蒸發、加熱棒干燒毀壞等問題。水槽背后裝有水泵，接入到前面的控制箱內，溫度的查看，加熱功能的開啟、關閉通過控制面板實現。

圖1 酸洗槽

2.3 酸洗管道安裝

（1）聯系調度和運行人員確認壓縮機為停機狀態，確保冷卻水進水閥關閉。

（2）放掉冷卻器內存水，拆卸外部冷卻水管路。水池水位過高會造成水管路的接口法蘭處有漏水，可使用盲板封住。

（3）觀察冷卻器內銅管壁，根據結垢情況確定酸洗時長。

（4）安裝酸洗管路。冷卻器酸洗順序按照溫度從高到低排列，每一級的酸洗進水管路法蘭連接冷卻器的出水口法蘭，酸洗出水口法蘭連接下一級冷卻器的出水口法蘭，依次將4 個級串聯起來，即按照壓縮機控制面板上4 個級的溫度由高到低的方向按裝。為保證冷卻器內部酸洗液充盈，防止氣體在管內高點處堆積，酸洗回流管路應盡可能高于冷卻器最高位。為保證能夠酸洗到冷卻器最高位并循環，可以將最高位的放氣管路直接接到酸洗槽。以某臺離心式中壓機為例，其某日的部分運行數據見表1，酸洗管路按照圖2 所示順序連接。

圖2 酸洗管路連接順序

表1 壓縮機運行溫度 ℃

2.4 酸洗過程及注意事項

（1）先清理酸洗槽，長時間不使用，酸洗槽里會存有灰塵和上次酸洗后留下的堿性雜質。如果不清理干凈，雜質在酸洗時會進入冷卻器，另外堿性雜質會中和一部分酸，造成酸液浪費，因此酸洗時首先要保證槽內干凈無雜物。

（2）酸洗管道接入酸洗槽后注入清水，打開循環泵。酸洗槽內的注水量要保證打開水泵循環的時候回水管出水的同時水位超過酸洗槽的溫度傳感器。若注水過少，水位在溫度傳感器以下，傳感器無法監測水溫，酸洗時加熱棒加熱過程無法控制，長期溫度過高工作會造成酸液大量蒸發，嚴重時會損壞加熱棒，導致酸洗過程無法正常進行。若注水過多，為保證酸洗液的pH 值，水中需要加入較多的酸，造成不必要的浪費。因此，注水量一般超過溫度傳感器即可，酸洗時要實時觀察，水位降低了及時補水，酸度不足時加注酸液，以免影響正常酸洗。

（3）檢查安裝的所有法蘭是否漏水，保證酸洗管路系統沒有泄漏，發現泄漏及時處理，防止加入酸液后酸洗溶液泄漏損壞地面或設備。

（4）確認無漏后繼續循環清水，確認回水管路正常出水，打開最高位放氣管路閥門排出內部空氣直至流出清水，此過程非常重要，并且酸洗過程中也要定期觀察最高位放氣管是否參與酸液循環。如果沒有，將回水管路卡死，使放氣管出水，然后松開回水管路，將回水管放置冷卻器最高位的上面位置，這樣才能保證冷卻器內部沒有氣團，充滿酸洗液，否則容易洗不到冷卻器的頂部。

（5）酸洗開始，向水中加入酸液1～2 桶，循環幾分鐘后用試紙測試酸洗液的酸性，將pH 值調整到1 左右，打開加熱棒開關加熱液體，加熱可以加快酸洗的反應速度。一般設定水溫最高值為60 ℃左右，到達最高溫度后加熱棒自動斷開加熱停止，溫度降低后，根據實際情況再打開。

（6）酸洗過程應盡量不間斷地循環運行，酸洗開始后要定時檢查，開始可以15 min 檢查一次，運行平穩后，每1～2 h 檢查一次。為了酸洗效果徹底，同時縮短酸洗時間，盡量夜間安排運行人員值班監測，以避免出現問題。

（7）值班人員檢查時要注意有沒有漏水現象，如果微小泄漏不影響酸洗進行，暫時用塑料耐酸容器接一下，白班維修人員到達后及時修復；如果出現較大的泄漏，應馬上停止酸洗，待泄漏問題解決后再運行。其次要測試液體的酸性，酸性太弱時酸洗效果較差，一般當pH 值超過4 就需要加注酸洗液，將pH 值維持在2 以下即可。

（8）酸洗時監測人員應注意個人防護，即便使用的是環保型酸液，在酸洗過程中也會蒸發，因此在觀察和加注酸液的時要佩戴口罩、防護面罩和防酸手套，以免酸液蒸汽吸入呼吸道或者酸液飛濺到皮膚，如果不慎沾到皮膚上，要立即用大量清水沖洗。

2.5 酸洗結束

（1）酸洗結束后切斷加熱棒電源，水泵繼續循環。酸洗溶液存在腐蝕性，不能直接排掉，以免影響環境或者腐蝕其他東西。要在溶液中加入一定量的堿來中和酸洗液，循環運行一段時間，使酸堿充分中和，測量酸堿度，pH 值到達7 后即可將液體排放。

（2）清洗酸洗系統。將槽內注入清水，整個管道系統至少沖洗一次，廢液測試為中性后排掉，將系統中的雜質完全洗掉后將系統中的水凈，拆掉酸洗管路。

（3）對比酸洗前的圖片，查看酸洗后的銅管壁，應觀察到水垢消失，黃色銅管表面干凈有光澤，即為酸洗合格。若某級仍有部分銅管堵塞嚴重，則需要將此級冷卻器拆下單獨浸泡酸洗，酸洗完成后對此級冷卻器做耐壓試驗，合格后才能安裝使用。

（4）恢復原來管路，安裝管路時觀察密封墊有無損壞，若有損壞及時更換，以免管路連接后試水泄漏，還要重新拆開管路更換密封墊。管路連接完成后，打開冷卻器進水閥門，接通并循環冷卻水，檢查有無泄漏，不漏水即為酸洗完成，可以正常啟動壓縮機。

（5）酸洗結束后，要詳細記錄本次酸洗的時間、酸的用量以及酸洗前后壓縮空氣溫度的變化，為下次的酸洗提供可靠數據，也為壓縮機故障排查提供依據。

3 酸洗效果

酸洗結束后，主要從兩個方面判斷酸洗的效果。

（1）冷卻器酸洗前后對比（圖3）。

圖3 冷卻器酸洗前后

（2）通過壓縮機運行時溫度對比。設備酸洗后，各級壓縮氣體冷卻溫度降低了5～8 ℃，大大改善了冷卻效果，能夠保障壓縮機夏季正常運行。

壓縮機酸洗一般每年進行一次，既能改善設備的運行條件，又可以及時清理結垢，是設備維護保養不可缺少的一項工作。