影响离心式空气压缩机平稳运行的原因分析及措施
2022-06-09
0.引言
空分车间是公司炼油系统的风氮供应中心，是动力系统的重要组成部分。第一空压站及新建空分空压装置主要设备是大型离心式空气压缩机组，机组能否平稳运行直接关系到风氮系统安全。本文从机组关键润滑油温度、机间风温、叶轮结垢和中间冷却器堵塞等方面入手，探索保证压缩机安全运行的控制手段。
1.润滑油温度超标对压缩机影响
我们常用的离心式压缩机使是一种高速运转的设备，为保证机组安全运行，在机组轴瓦和变速齿轮等处必须使用润滑油进行润滑，因此润滑油的温度高低对机组运行状况起着决定性的作用。
油温过低一般发生在压缩机开机前，停用的压缩机在开机前必须将机组油温加热到30℃以上，否则开机后容易加大机组传动部位的摩擦，设备得不到充分润滑，造成设备危害。油温过低主要发生在冬季，应加强厂房的密封和采暖保温，室内可关闭油冷器循环水阀门，保持油温在30℃以上。
机组油温过高主要发生在机组运行中。以英格索兰机组为例，它的油温要求控制在40℃-45℃之间，高于49℃则可能使油质变差，润滑油起不到润滑效果，加大设备的磨损。导致油温过高的因素较多，且主要发生在夏季，其中主要因素有：气温过高；循环冷却水的温度较高或油冷却器堵塞；油冷却器效率低等。
针对夏季循环冷却水的水温居高不下导致的油温升高，应及时采取降温措施，降低循环水温或增大循环水量。目前我们已对机组原有油冷却器进行了改造，用板式换热器代替原有管束式换热器，有效提高了油冷器换热效率；通常油冷却器堵塞也是油温升高的原因之一，因此应定期检查冷却器的使用效果，发现油冷却器堵塞要及时清理，以保证油冷却器的冷却效果和设备的正常运行。
2.中间冷却器温度对机组运行的影响
中间冷却器有压缩机之肺的形象比喻，它的冷却效果和可靠性直接影响压缩机的整机效率。中间冷却器通过降低进入下一级压缩空气温度达到降低压缩功率，有助于增加设备效率。在离心式空气压缩机中，中冷器的冷却效果不好可能会引起某一级叶轮进入喘振工作区，从而导致整个机组喘振。影响中间冷却器效果的原因有：
①供水量不足。空气的热量不足以被冷却水带走，造成气温升高。在运行中一般通过监视冷却水温度和控制供水量来保证换热效果。
②供水温度太高。水温高使水、气之间温差缩小，传热冷却效果差，同样的冷却水量，使气体冷却后温度仍然很高。
③冷却水管内水垢多或被泥沙、有机质堵塞，或者冷却器气测冷却后有水分析出，未能及时排出，都会影响传热工况，影响冷却效果。
图-1是压缩机由实验得出的当冷却水温度由10℃升到30℃时的性能曲线变化。此外，当下级吸气量减少时，造成前一级压出的气量无法全部"吃进"，容易使前一级的工作进入喘振区，在该级发生喘振。通过长期的操作摸索，我们得出中间冷却器的温度应控制在30℃～38℃之间为宜，温度过低会使空气中水分大量析出，排放不及进入下一级易导致机组振动升高发生喘振或叶轮损坏；温度过高三级出口温度升高，则使机组功耗增大、效率下降，易导致机组末级温度超高而联锁停机。
3.空气压缩机叶轮结垢对压缩机的影响
在对压缩机运行的监控中，我们发现影响压缩机运行的另一重要原因是压缩机的振动。从运行维护角度来说，造成机组轴振动高的原因主要是机组叶轮结垢造成的机组转子动平衡被破坏，尤其兰州地处西北部沙尘较多的地区，机组叶轮结垢就更应值得重视。
3.1叶轮表面结垢对压缩机的影响
叶轮表面结垢是一种常见现象，特别是入口过滤器长时间使用以后，机组叶轮结垢会造成机组动平衡破坏，振动上升的速度相对较快。在解决这一问题上，我们曾采取了很多方法，最终通过反复论证采取了以下措施：
①每年定期清洗机组叶轮和扩压器，消除叶轮结垢。
②由于大气质量差，粉尘含量高等问题，提高压缩机入口过滤器滤芯的过滤精度。
③加强对入口过滤器压差的观察，当过滤器压差>650Pa时及时更换过滤筒。
④消除气体短路，对入口过滤器到一级叶轮部位的管道和外露部位加强密封，同时应注意过滤器本身的密封。
通过以上措施，在工艺方面能够有效的控制机组轴振动在控制范围内。
3.2减少叶轮磨损的方法
在机组检修时，我们发现叶轮的叶片根部常有磨损现象，有时磨损还比较严重，这说明在气体压缩过程中有冷凝水进入了入下一级叶轮中。为了最大限度地减少冷凝水对叶轮的磨损，减少机组检修维护次数，我们采取了以下措施：
①给压缩机每个中间冷却器都增加了电子疏水器，确保冷凝液能全部排出。同时将连接中间冷却器与疏水器的旁通阀保持一定的开度，避免中间冷却器内部积水进入下一级。
空分车间是公司炼油系统的风氮供应中心，是动力系统的重要组成部分。第一空压站及新建空分空压装置主要设备是大型离心式空气压缩机组，机组能否平稳运行直接关系到风氮系统安全。本文从机组关键润滑油温度、机间风温、叶轮结垢和中间冷却器堵塞等方面入手，探索保证压缩机安全运行的控制手段。
1.润滑油温度超标对压缩机影响
我们常用的离心式压缩机使是一种高速运转的设备，为保证机组安全运行，在机组轴瓦和变速齿轮等处必须使用润滑油进行润滑，因此润滑油的温度高低对机组运行状况起着决定性的作用。
油温过低一般发生在压缩机开机前，停用的压缩机在开机前必须将机组油温加热到30℃以上，否则开机后容易加大机组传动部位的摩擦，设备得不到充分润滑，造成设备危害。油温过低主要发生在冬季，应加强厂房的密封和采暖保温，室内可关闭油冷器循环水阀门，保持油温在30℃以上。
机组油温过高主要发生在机组运行中。以英格索兰机组为例，它的油温要求控制在40℃-45℃之间，高于49℃则可能使油质变差，润滑油起不到润滑效果，加大设备的磨损。导致油温过高的因素较多，且主要发生在夏季，其中主要因素有：气温过高；循环冷却水的温度较高或油冷却器堵塞；油冷却器效率低等。
针对夏季循环冷却水的水温居高不下导致的油温升高，应及时采取降温措施，降低循环水温或增大循环水量。目前我们已对机组原有油冷却器进行了改造，用板式换热器代替原有管束式换热器，有效提高了油冷器换热效率；通常油冷却器堵塞也是油温升高的原因之一，因此应定期检查冷却器的使用效果，发现油冷却器堵塞要及时清理，以保证油冷却器的冷却效果和设备的正常运行。
2.中间冷却器温度对机组运行的影响
中间冷却器有压缩机之肺的形象比喻，它的冷却效果和可靠性直接影响压缩机的整机效率。中间冷却器通过降低进入下一级压缩空气温度达到降低压缩功率，有助于增加设备效率。在离心式空气压缩机中，中冷器的冷却效果不好可能会引起某一级叶轮进入喘振工作区，从而导致整个机组喘振。影响中间冷却器效果的原因有：
①供水量不足。空气的热量不足以被冷却水带走，造成气温升高。在运行中一般通过监视冷却水温度和控制供水量来保证换热效果。
②供水温度太高。水温高使水、气之间温差缩小，传热冷却效果差，同样的冷却水量，使气体冷却后温度仍然很高。
③冷却水管内水垢多或被泥沙、有机质堵塞，或者冷却器气测冷却后有水分析出，未能及时排出，都会影响传热工况，影响冷却效果。
图-1是压缩机由实验得出的当冷却水温度由10℃升到30℃时的性能曲线变化。此外，当下级吸气量减少时，造成前一级压出的气量无法全部"吃进"，容易使前一级的工作进入喘振区，在该级发生喘振。通过长期的操作摸索，我们得出中间冷却器的温度应控制在30℃～38℃之间为宜，温度过低会使空气中水分大量析出，排放不及进入下一级易导致机组振动升高发生喘振或叶轮损坏；温度过高三级出口温度升高，则使机组功耗增大、效率下降，易导致机组末级温度超高而联锁停机。
3.空气压缩机叶轮结垢对压缩机的影响
在对压缩机运行的监控中，我们发现影响压缩机运行的另一重要原因是压缩机的振动。从运行维护角度来说，造成机组轴振动高的原因主要是机组叶轮结垢造成的机组转子动平衡被破坏，尤其兰州地处西北部沙尘较多的地区，机组叶轮结垢就更应值得重视。
3.1叶轮表面结垢对压缩机的影响
叶轮表面结垢是一种常见现象，特别是入口过滤器长时间使用以后，机组叶轮结垢会造成机组动平衡破坏，振动上升的速度相对较快。在解决这一问题上，我们曾采取了很多方法，最终通过反复论证采取了以下措施：
①每年定期清洗机组叶轮和扩压器，消除叶轮结垢。
②由于大气质量差，粉尘含量高等问题，提高压缩机入口过滤器滤芯的过滤精度。
③加强对入口过滤器压差的观察，当过滤器压差>650Pa时及时更换过滤筒。
④消除气体短路，对入口过滤器到一级叶轮部位的管道和外露部位加强密封，同时应注意过滤器本身的密封。
通过以上措施，在工艺方面能够有效的控制机组轴振动在控制范围内。
3.2减少叶轮磨损的方法
在机组检修时，我们发现叶轮的叶片根部常有磨损现象，有时磨损还比较严重，这说明在气体压缩过程中有冷凝水进入了入下一级叶轮中。为了最大限度地减少冷凝水对叶轮的磨损，减少机组检修维护次数，我们采取了以下措施：
①给压缩机每个中间冷却器都增加了电子疏水器，确保冷凝液能全部排出。同时将连接中间冷却器与疏水器的旁通阀保持一定的开度，避免中间冷却器内部积水进入下一级。