浅谈空压机运行及日常维护

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　　摘 要:任何一个钢结构制造场地,都需要相应的动力配套设施,其中主要包括空压站、锅炉房、液氧气站、液体二氧化碳气站、切割气站及相应变配电所,文章将就空压站建设过程中空压机的选配予以论述。
　　关键词:空压机;流量;运行;日常维护
　　中图分类号:TH45 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2010)04-0111-02
　　
　　空压站作为钢结构制造场地中动力系统的一部分,在整个场地的生产制造过程中起着至关重要的作用,负责供给场地各车间、气动工具满足使用要求的洁净空气,实现涂装车间的喷沙、喷漆和钢结构制造车间内砂轮、焊机的工作要求。
　　1流量在空压机选型中的重要地位
　　把空压机做一下简化,可以概括为三根线一个点,即气流线、水流线、电流线和它们的交点―流量。
　　气流线:自洁式过滤器、离心式空气压缩机、冷冻式干燥机、空气储罐。空气经自洁式空气过滤器过滤后,经不锈钢进风管进入空气压缩机,压缩后的气体(1.0 MPa)进入冷干机进行冷冻除湿,除湿后的干燥空气达到压力露点1.7℃进入空气储罐,空气储罐内的压缩空气经管汇送往各个用户。
　　水流线:温度低于32℃的冷却水经过压缩机和冷冻式干燥机后成为42℃的高温冷却水,高温冷却水经过冷却塔冷却至低于32℃后,通过循环水泵再回到压缩机和冷冻式干燥机,对压缩机和冷冻式干燥机进行冷却。
　　电流线:电气控制柜、控制面板电脑微处理控制器、压力(温度、振动和油位)传感器、主电机、辅助油泵电机、驱动除油雾器风扇的电机、油加热器、进口导叶定位器、放空阀定位器在气流量、水流量、电流量中以气流量为最重要参数,在空压机选型、构造以及运行过程中都起着至关重要的作用。
　　2空压机的常见故障与空压机的运行
　　2.1空压机的性能曲线
　　下面通过空压机流量与空压机出口压力(或出口压力与入口压力比)的关系来描述空压机运行过程中的不同工况。并将不同工况连接成曲线。
　　①一定转速下的级性能曲线。级性能曲线:在一定转速和进口条件下的压力比与流量、效率(功率)与流量的关系。性能曲线上的某一点即为压缩机的某一运行工作状态(简称工况)。所以该性能曲线也即压缩机的变工况性能曲线。最佳工况点:效率最高点称为最佳工况点,也是机器的设计工况点。如上图所示,在最佳工况点左右两边的工况点,其效率均有所降点。从节能的观点出发,要求选用机器时,尽量使机器运行在最佳工况点上或尽量靠近最佳工况点,以减少能量的消耗与浪费。
　　②各个转速下的级性能曲线。稳定工作范围:压缩机性能曲线的左边受到喘振工况的限制,右边受到堵塞工况的限制,在这两个工况之间的区域成为压缩机的稳定工作范围。压缩机变工况的稳定工作范围越宽越好。
　　③压缩机与管网联合工作的性能曲线。实际上压缩机总是与管网联合工作的,管网是压缩机前面及后面气体所经过的管道及设备的总称。
　　青岛场地的压缩机为电机驱动定转速压缩机,压缩机的工作点仅能沿一条固定的性能曲线移动。压缩机的高效工作范围仅能在最高效率点M附近。因此,不论对设计者还是对用户,正确计算所需流量与管网阻力对压缩机的设计和使用都是十分重要的。
　　2.2离心式空压机常见的3种故障的原理和解决方案
　　空压机在运行过程中随着流量的变化,随时都有可能出现3种常见的运行事故,现就这3种运行事故的发生原因和解决方案分析如下:
　　①压缩机的旋转脱离。当压缩机流量减少至某一值时,叶道进口正冲角很大,致使叶片非工作面上的气流边界层严重分离,并沿叶道扩展开来,但由于各叶片制造安装不尽相同,又由于来流的不均匀性,使气流脱离往往在一个或几个叶片上首先发生,造成叶道有效通道大为减少,从而使流过叶道的气流相当多的流向两侧叶道,造成脱离区朝叶轮旋转的反向以ω,旋转,由实验可知,ω,<ω,故从绝对坐标系观察脱离区与叶轮同向旋转,以上现象称为旋转脱离。旋转脱离有时可能同时在某几个叶道同时出现,而形成数个脱离团。叶片扩压器中同样存在旋转脱离,而且旋转脱离往往是首先在叶片扩压器中出现。旋转脱离使气流产生流速、压力等参数的周向脉动,其脉动的幅值小,而频率高。对叶轮产生周期性的交变力,如该交变力的频率与叶片的固有频率相近,有可能造成叶片共振而遭破坏。
　　②压缩机的喘振。当压缩机的流量进一步减小时,叶道中的若干脱离团就会联在一起成为大的脱离团,占据大部分叶道,这时气流受到严重阻塞,致使性能曲线中断与突降。叶轮仍旋转对气流做功,但不能提高气体的压力,于是压缩机出口压力显著下降。由于管网具有一定的容积,故管网中的气体压力不可能很快下降,于是会出现管网中的压力反大于压缩机的出口压力,从而使管网中的气体向压缩机倒流,并使压缩机中的气体冲出压缩机的进口,一直到管网中的压力下降至等于压缩机出口的压力,这时倒流停止。气流又在旋转叶轮的作用下正向流动,提高压力,并向管网供气,随之流经压缩机的流量又增大。但当管网中的压力迅速回升,流量又下降时,系统中的气流又产生倒流,如此正流、倒流反复出现,使整个系统发生了周期性的低频大振幅的轴向气流振荡现象,这种现象称为压缩机喘振。实验指出,管网容积越大,喘振频率越低,而振幅越大,反之亦然。以上对压缩机发生喘振的机理分析表明,旋转脱离是喘振的前奏,而喘振是旋转脱离进一步恶化的结果。发生喘振的内在因素是叶道中几乎充满了气流的脱离,而外在条件与管网的容积和管网的特性曲线有关。
　　③压缩机的堵塞工况。当流量增大时,气流产生较大的负冲角,使叶片工作面上发生分离,当流量达到最大值时,叶轮做功全变为能量损失,压力不再升高,甚至可能使叶道中的流动变为收敛性质,或者流道最小截面处出现了声速,这时压缩机达到堵塞工况,其气流压力得不到提高,流量也不可能再增大了。故压缩机性能曲线的右边受到堵塞工况的限制。
　　综上所述,流量极大、极小是上述三种空压机故障的根部原因,所以想解决这三种故障就必须从更好的调节空压机运行流量入手。
　　2.3喘振的危害
　　喘振造成的后果是很严重的,它不仅使压缩机的性能恶化,压力和效率显著降低,机器出现异常的噪声、吼叫和爆音,而且使机器出现强烈的振动,致使压缩机的轴承、密封遭到破坏,甚至发生转子和固定部件的碰撞,造成机器的严重破坏。
　　2.4防喘振的措施
　　由于喘振对机器危害严重,应严格防止压缩机进入喘振工况,一旦发生喘振,应立即采取措施消除或停机。防喘振有如下措施:
　　①操作者应具备在压缩机性能曲线上标注喘振线的能力,并能随时了解压缩机工况点处在性能曲线图上的位置。为便于运行安全,可在比喘振线的流量大出5%~10%的地方加注一条防喘振线,以提醒操作者注意。
　　②降低运行转速,可使流量减少而不至于进入喘振状态,但出口压力随之降低。
　　③在首级或各级设置导叶转动机构以调节导叶角度,使流量减少,从而使的进气冲角不致太大,避免发生喘振。
　　④在压缩机出口设置旁通管道,如生产中必须减少压缩机的输送流量时,让多余的气体放空,经降压后仍可回进气管。宁肯多消耗流量与功率,也要让空压机通过足够的流量,以防进入喘振状态。
　　⑤在压缩机进口安置温度、流量监视仪表,出口安置压力监视仪表,一旦出现异常或喘振及时报警,最好还能与防喘振控制操作联动或与紧急停车联动。
　　只要备有防喘振措施,特别是操作人员认真负责、严格监视,则能防止喘振的发生,确保机器的安全运行。
　　2.5 空压机的运行
　　作为空压机的一个运行人员, 首先应该对空压机的流量有一个深刻的认识,知道上述事故发生的机理,从事故的本质上去解决它应根据以下步骤:
　　①首先严格按照适用说明书进行开机前的检查,做好开机前的准备工作,然后再开机。②运行过程中,将压缩机与管网联合工作的性能曲线表输入到空压机控制系统中,通过空压机控制室内的显示器即可以显示。③找出空压机设计工况,即效率最高点。④通过相应的链接,将空压机的流量、压力,以及管网进口的流量、压力,在压缩机与管网联合工作的性能曲线表上显示出来。⑤实时监控空压机与管网之间的协作关系,随时做出相应的调整,譬如随时调节流量、开(停)某一台压缩机等措施。⑥每一个班必须记录出8h内流量和压力的最大和最小值,并绘制出流量和压力的变化曲线,以此与压缩机与管网联合工作的性能曲线表比较,来衡量空压机实际运行的工况是否总处在效率较高的范围内。⑦压缩机运行期间还必须定时的对润滑油的温度、液位,冷却水的流量、压力和进(回)水温度进行检测。
　　3空压站日常运行常见的故障及解决方案
　　空压站日常运行常见的故障及解决方案如下:
　　①压缩机不启动(发光二极管亮起来或闪烁)。滚动到状态数据菜单检查保护功能;压缩机每小时或每天启动的次数已经超过了程序设定的允许值;等到计时器所计的限制时间期满。②空气的温度超常。压缩机机房的通风不好,或压缩机排出的热风又被吸入,引起压缩机进口空气的温度过高;改善压缩机机房的通风条件;冷却水量不足或冷却水进口温度过高;检查并增加冷却水的流量,或降低冷却水的进口温度;冷却不足或冷却水系统的局限引起水垢的生成或污物的沉淀。③超常的振动和噪音。驱动电动机运行不稳定;检查电动机并测量振动值。轴的对中状态改变;将压缩机与电动机的轴重新对中;轴承上出现了结焦现象。④轴承油膜振荡,振幅大而不稳定。改成多油楔轴承或加大间隙。⑤转子不平衡,径向振幅大。检查转子是否积垢,联轴器是否不平衡,如有必要,转子重新动平衡。⑥轴向振幅较大,振动频率为n、2n、3n卸下联轴器,让驱动机自身旋转,如果驱动机运转正常,则可能是轴没对中,应重新找正。⑦连接管应力大,破坏机器对中气体接管不应因重量和热胀冷缩而对机器有作用力,管道应很好固定,并装膨胀节。
　　4结语
　　任何一个设备都是一个有机体,都有它的生命,都有它们的青年、壮年、老年,怎样才能正确利用设备青年和老年?怎样才能使设备在壮年时期充分发挥潜力?这就是一个优秀的设备管理者应该具有的基本素质!另外还与运行者的熟练程度和自身素质有关。在这个设备、使用者、产品组成的生产链中有任何一个组成元素脱节,都会造成直接的经济损失。
　　设备的正确使用首先应从原理上了解它,然后再从结构组成上了解它,心中应装着设备的各个组成部分,以及设备各组成部分之间的连接关系,善于在日常的运行中积累经验。
　　参考文献:
　　[1] 李贵忠.内燃机与空压机[M].北京:地质出版社,1994.

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