空压机稳定运行的实践与研究

[摘 要]空压机进气管前配备的平板式过滤器使用寿命短、维护成本高、过滤效果差，遇含湿量大的空气时滤纸易黏连，撕裂，进而影响过滤效率，导致空压机检修频繁，严重影响空压机的长期稳定运行。分析了过滤器改造前设备的运行情况、故障处理；改造后选用自洁式过滤器，延长过滤器的寿命和提高过滤器的效率，改善了空压机的运行参数，运行中取得了很好的经济效益。

[关键词]空压机；过滤器；改造

中图分类号：TG33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0041-01

1 空压机稳定运行的必要性

空气过滤设备的结构不合理和过滤面积过小会影响设备的平稳运行。设备制造商和使用单位都希望空压机在投入运行后能稳定的运转，工况波动尽可能小，由此才能连续、平稳地把压缩空气供给用户。

1.1 外界因素对进口过滤器的影响：

空压机的入口过滤器主要是为了除去空气中的灰尘颗粒，防止灰尘对压缩机叶轮的平衡造成影响。

露点低的空气和干空气是空气压缩机的理想的气源。湿空气通过过滤器时，容易使过滤器中的滤纸黏连、撕裂，进而影响过滤效率，导致空压机故障频繁。

在冶炼企业中，空气动力设备必须常年运转，停机可能意味着停产。为了确保它们无故障、高效率进行，最大限度地减少停机次数和维护工作量，就要在空气吸入口设置性能优良的空气过滤装置，以减少粉尘对设备的破坏。

2 平板式过滤器存在的问题与分析

丹霞冶炼厂制氧站投入使用的3台C140MX3型英格索兰空气压缩机，其前端进口过滤器改造前使用的是平板式过滤器（如图1所示），由于该种过滤器过滤面积偏小，使其在过滤过程中滤芯受力较集中，并且设备本身根据用户用气量的大小来自动调控进气量（压缩空气用量波动很大），从而使平板滤芯受力过大且工作受力不稳定，所以，空气压缩系统经常出现平板过滤器破损，破损后，部分不能有效起到过滤空气中的机械杂质，并且过滤器破损部分及空气中的机械杂质就会连同气流进入到空压机中的工作轮，运行时间久了，这部分机械杂质还会与空气中的水分结合在一起，形成结垢，导致堵塞换热器管道。这样不但影响空气压缩系统的供气量而且破坏工作轮的动平衡，腐蚀性的粉尘会造成扩压器等部件的腐蚀磨损，各级振动值、排气温度偏高，甚至达到停机值，严重威胁设备的长期、安全、平稳运行。

平板式过滤器的滤纸使用一段时间后，在滤纸的外表面和纸芯层有粉尘存在，过滤的精度提高，阻力也逐渐上升。由于平板式过滤器没有反吹气源，而且南方天气很潮湿，在连续阴雨、持续大雾的天气情况下，滤纸纤维受潮后会膨胀封堵微孔，使滤纸的透气度大幅下降甚至糊筒，阻力上升，影响空压机的进气量，严重时可能使滤纸排列变形、撕裂，导致空压机常常无法加载，喘振频繁。一级和二级压缩处总会出现异响，并且工作轮和扩压器磨损腐蚀严重，甚至二级扩压器因腐蚀接近报废，图-2即是二级扩压器的腐蚀图片。

2010年8月，3#空压机出现很严重的轰鸣声，喘振频繁，且各级排气压力大幅波动，二级振动值不断上升。

检修时拆开空压机，发现有大量灰尘均匀地覆盖在空压机各级叶轮和导叶叶片表面，同时还有大量大小不等的块状结垢散落地分布在二级导叶和二级叶轮的表面；级间冷却器堵塞、结垢很严重。

3 二级振动值升高的原因分析

（1）机械杂质随气流进入一级导叶和一级叶轮，由于进气比较干燥，机械杂质也比较干燥，黏度较小，不容易在一级导叶及一级叶轮表面形成垢块，而是比较均匀的附着在一级导叶和一级导叶的表面，在检修时可轻易将其清洗干净，而对一级叶轮的进气条件和动平衡影响不大，所以一级振动值上升不多，波动幅度也不大。

（2）空气经一级压缩后，压力、温度升高，在一级中间冷却器冷却后，温度降低，同时有微量水分析出，空气中的灰尘变得比较潮湿，灰尘的黏度增加。在随气流运动的过程中，潮湿的灰尘不断相互碰撞，并黏结在一起，形成较大的颗粒，随气流进入二级导叶和叶轮。潮湿的灰尘颗粒接触到高温的二级导叶和二级叶轮，极易在其表面形成坚固的垢块；同时，垢块的表面相对于叶轮和导叶的表面要粗糙的多，有利于灰尘颗粒在原有垢块的表面积聚，造成垢块不断增大，对二级叶轮动平衡的破坏也越来越大。而且由于垢块的存在，改变了气体的流动通道，增加了气流扰动，使二级振动值不断上升。

（3）空气经二级压缩后压力进一步上升，在二级中间冷却器冷却过程中有大量水分析出，空气中绝大部分灰尘被析出的水滴洗剂后，随冷凝水通过二级中间冷却器疏水阀排到外部，所以进入到三级叶轮的空气比较洁净，三级叶轮的表面并没有黏结大的垢块，叶轮的动平衡没有遭到太大的破坏，三级的振动值上升不多。

4 改进及处理措施

4.1 对空气过滤器组的改造

以上所有产生的故障问题主要原因都是由于空气过滤不合格所直接或者间接造成的，所以首先要考虑对平板式过滤器进行改造。

由于平板式过滤器使用寿命短，过滤效果差，维护成本高，制氧站根据在实际操作中的经验总结，在2011年3月分别对3台空压机的过滤器进行改造，提出将平板式过滤器改为脉冲反冲自洁式过滤器。

脉冲反冲自洁式过滤器的主要部件结构包括：空气滤筒，脉冲反吹系统，净气室，框架，控制系统。反吹系统由气动电磁阀，专用喷嘴及压缩空气管线组成。控制系统主要由脉冲控制仪，差压变送器，控制电路等组成。

自洁式空气过滤器的净化室出口与空压机入口连接，在负压的作用下从大气中吸入加工空气，空气经过滤筒，灰尘被滤料阻挡，无数小颗粒粉尘在滤料的迎风表面形成一层尘膜，尘膜可使过滤效果有所提高，同时也使气流阻力增加，当阻力增加到高限850pa时，由压差变送器将阻力信号传给脉冲控制仪中的电脑，电脑发出指令自洁系统开始工作。电磁阀接到指令后，按程序控制，瞬间释放出从纯化器后出来的0.46Mpa的空气进行反吹，自滤筒内部反吹过滤筒，将滤料外表面的粉尘吹落，阻力随之下降，当阻力达到滤料的初始阻力350pa时，自洁系统停止工作。

自洁式过滤器的滤筒分成多组，每组包括多个滤筒，每组都设置一个电磁阀，某一个阀门动，只反吹它涉及到的那组滤筒，其条各组照常工作。因此自洁系统不影响过滤器的连续工作。滤筒的使用寿命一般为12个月（根据各地区灰尘量而定），滤料为防水型滤纸。当滤筒阻力经反吹，居高不下并升至报警值900pa时，表示滤筒需要更换，更换滤筒的操作简单易行，无需停机。

4.2 对扩压器的改造

根据扩压器的腐蚀情况，来决定车掉扩压器内壁的厚度。车掉后由于壁厚变薄，必须在内壁镶上同厚度的钢圈（Q235）或不锈钢内圈，如图-4所示。同时，为了保证装配时扩压器和叶轮的的间隙能够配合，钢圈和扩压器的同轴度控制在0.05毫米以内。

装配时，为确保钢圈和扩压器内壁能够紧密贴合，在镶入钢圈前需用纱布打磨扩压器内壁，使其平整光滑。并在其表面涂上一层金属修补剂，然后用锤子轻轻敲打钢圈，慢慢的将钢圈嵌入，直至和下面的台阶紧密粘合在一起，这样就不用担心钢圈和扩压器会有相对移动了。当完全嵌入钢圈后，由于光圈内表面比较粗糙，还需用纱布打磨，若在上沿钢圈还有突出部分，需用锉刀锉平，使其和扩压器上沿保持平整。

4.3 对空压机的进气管、叶轮、、冷却器等进行全面的清洗和修复

在检修时，为了检查冷却器内芯门形橡胶密封垫片位置和彻底清洗内部管束外表面，需抽取夹套冷却器内芯。在内置式级间冷却器的抽芯过程中，由于冷却器芯子结构紧凑，重量大，抽取过程还要保持水平，否则容易损坏里面的水路门形垫片。由于检修冷却器的专用工具缺乏，制作了抽取冷却器内芯的专用工具：截取两根820mm长的槽钢，按照冷却器管板表面拉杆一头的螺丝中心距离钻孔，每对孔的中心距分别为343mm、368mm、402mm，为便于使用中调节，特将孔用铣刀把孔左右各扩大3。在抽芯过程中，利用芯子本体拉杆一头的螺丝扣作为起吊抽芯着力点，用螺母拧紧，即可抽芯。

抽出冷却器芯后，用第奥克斯98清洗液加水浸泡清洗4个小时，再用清水冲洗干净后回装。

5 实施效果

6 结束语

脉冲反吹自洁式空气过滤器过滤精度高，自动反吹清灰，管理方便，维护简单，可实现不停车更换滤筒，已经广泛在钢铁、石化、空分、化肥、煤化工和医药等行业上使用。过滤器改造后，不仅产生了较大的经济效益，并且减少了空压机的停机次数、延长了检修周期，为全厂的稳定生产奠定了基础。