壓縮機打氣量低原因分析及處理措施

2022-05-26 19:06:02 字數 2212 閱讀 7186

離心式空氣壓縮機打氣量低的原因及處理措施

離心式空氣壓縮機是透平壓縮機的一種,主要用於空氣壓縮,提高空氣壓力,達到工藝需要。原理就是氣體通過吸氣室進入葉輪中心,並隨葉輪高速旋轉,氣體在離心力和葉輪中的擴壓流動的作用下被甩出葉輪,同時得到壓強和速度都被提高的氣體,進入擴壓器,將氣體的動能進一步轉變為勢能,即進一步提高氣體的壓強。高壓氣體自擴壓器出來後通過彎道和回流器進入下一級進行同上的壓縮。

最後高壓氣體自最後一級擴壓器出來進入蝸殼進一步擴壓後排出機外。離心式壓縮過程主要構造由葉輪、擴壓器、中間冷卻器、除濕器等組成。

在很多企業中,往往由於壓縮機打氣量低於標準值而制約了生產的穩定高效進行。例如硝酸生產中,壓縮機打氣量的大小直接影響硝酸產量。根據硝酸反應方程式

4nh3+5o2=4no+6h2o

2no+o2=2no2

3no2+h2o=2hno3+no

我們可以知道空氣量每提高1m3硝酸產量可增加1.41kg。對於壓縮機打氣量低我們進行了詳細的考察及分析總結,主要有以下幾個方面:

一、入口氣體溫度高

離心式空氣壓縮機吸入氣體一般直接從大氣中獲取,因此空氣溫度隨大氣溫度不斷變化,根據理想氣體狀態方程pv=nrt可以知道,氣體溫度越高,密度越小,在壓縮時很不容易壓縮,直接導致壓縮機壓力降低,打氣量降低。尤其在夏季,大氣溫度高達40℃,這時的壓縮機壓力直線下降,有的生產企業不得不降低負荷,底線生產。下圖為一生產企業全年壓縮機溫度與壓力變化趨勢:

圖1 某企業全年壓縮機溫度與壓力變化趨勢

從圖1中我們明顯看出在夏季時,壓縮機打氣量及壓力都處於較低水平,嚴重影響了生產的穩定進行。對於吸入口氣體溫度高時如何提高壓縮機負荷,我們進行過專門的調查研究,現在各生產企業普遍採用的是在吸入口處安裝空氣冷卻器,主要可以採用翅片管式冷卻器,其翅片管的基管材質可以是碳鋼、不鏽鋼等。其散熱管具有熱阻小(無接觸熱阻)、傳熱效能好、強度高、阻力小、不易結垢等特點。

冷卻效果較好。由於我國一年當中溫度變化較大,各生產企業都應該有針對性的安裝空氣冷卻器。不過值得注意的是:

當夏季時,由於冷卻器冷卻作用,造成空氣濕度增大,因此生產企業要注意空氣的除濕工作。

二、中冷器結垢、堵塞

中冷器俗稱中間冷卻器,是離心式壓縮機特有的組成部分,安裝在級與級之間,起到降低空氣溫度,利於下一級空氣壓縮的目的。由於中冷器是用冷卻水換熱的裝置,中冷器結垢就很常見,直接導致空氣冷卻效果降低,空氣出口溫度高,進入下一級壓縮時會增加軸功率,耗能多,長時間就會損壞裝置。且一般溫度高,密度會降低,不易壓縮,直接導致的結果就是空氣流量和壓力下降。

中冷器一般設定成環形,冷卻水在管子外側流過,管子內帶有翅片,空氣穿過管子,同時水沿著與空氣流動方向相反的方向流動,這種布置可以獲得較高的換熱效率,由於各生產企業對冷卻水的要求不同,冷卻水就會在中冷器上形成水垢,直接粘附於管壁上,降低了空氣的冷卻效果。

中冷器結垢後,會隨著時間的延長,造成堵塞現象,一旦列管堵塞,空氣溫度就會快速公升高,級間溫度也會公升高,可能引起壓縮機喘振,或者會造成軸承溫度過高,嚴重者會造成葉輪損壞,損毀機器。另外壓縮機出口氣體溫度也會公升高,對下游接收裝置會造成很大的影響。另外中冷器一般內管為銅管,長時間的結垢堵塞,會造成列管的氧化腐蝕洩露,如果是低壓級洩漏,因水側壓力高於氣側壓力,冷卻水將進入氣側通道,並進一步被氣流夾帶進入葉輪及擴壓器,導致空氣流量減少,另外大量的水霧長時間衝擊葉輪,會造成葉輪損壞。

如果是高壓級洩漏,因氣側壓力高於水側,壓縮空氣將漏入冷卻水中跑掉,使排氣量減少。

對於中冷器結垢、堵塞、洩露這種情況,我們最根本的方法就是控制好冷卻用水指標,一般要求冷卻用水應當清潔且不含腐蝕性成分,像caco3之類的硬物質濃度應小於100ppm,酸度應在6.0ph~8.5ph範圍內,懸浮物濃度不得超過50ppm。

另外就是在每一級冷卻上水管道上設定過濾器,並配置副線管路,定期清洗濾網。

三、密封不好,氣體洩漏

壓縮機因密封不好造成的漏氣,主要分為兩種,一種是內側漏氣,一種是外側漏氣。內側漏氣指的是級間竄氣,本來經過壓縮過的氣體要進入下一級壓縮,但由於密封不好,使壓縮過的氣體倒回,再進行第二次壓縮,它將影響各級的工況,使低壓級壓比增加,高壓級壓比下降,使整個壓縮機偏離設計工況,導致排氣量下降。這種漏氣會顯示在裝置執行引數,包括壓縮機的振動位移、級間壓力等,我們可以通過一段時間的趨勢變化,判斷出是否是內部漏氣。

第二種漏氣指外漏,即從軸端密封處或壓縮機殼體法蘭連線處向機殼外漏氣。吸入量雖然不變,但壓縮後的氣體漏掉一部分,自然造成排氣量減少。外漏我們可以在生產中通過試漏技術或簡單的手感式試漏很容易發現。

在生產實踐中,我們要通過經驗的積累,對離心式壓縮機打氣量低及時做出正確的判斷,及時處理,保障裝置安全及生產穩定進行。

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