【壓縮機網(wǎng)】摘要:雙級螺桿空壓機作為壓縮空氣站的主要設備,具有效率高、節能效果顯著(zhù)等優(yōu)點(diǎn),應用越來(lái)越廣泛。但在應用過(guò)程中,也存在排氣溫度高、油分離芯使用壽命短以及排氣中油含量超標等諸多問(wèn)題,給壓縮空氣站安穩長(cháng)周期運行帶來(lái)了不利的影響。本文分析了影響雙級螺桿空壓機排氣溫度、油分離芯使用壽命、排氣中油含量超標的因素,通過(guò)對油冷卻器循環(huán)水進(jìn)行改進(jìn)、油分離芯結構改造、合理控制潤滑油油位,提高油分離芯質(zhì)量及工況適應性,規范二次回油管的安裝標準等,有效降低了排氣溫度,使排氣溫度較為恒定,提高了油氣分離芯使用壽命,使壓縮空氣中的含油量低于3ppm,同時(shí)將重要設備運行參數引入DCS中進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,保證了雙級螺桿空壓機的安穩運行,使其在煉油裝置中得到了良好的應用。
關(guān)鍵詞 雙級螺桿空壓機 排氣溫度 油氣分離芯 含油量 二次回油管
一、 概述
雙級螺桿空壓機在主機部件里帶有兩級螺桿,壓縮過(guò)程由第一級螺桿和第二級螺桿通過(guò)分級串聯(lián)壓縮的方式完成,除了秉承雙螺桿空壓機具有的結構簡(jiǎn)單、安裝靈活以及高效率的優(yōu)點(diǎn)外,還能夠降低軸承負載,提高容積效率,在部分負載情況下運轉時(shí),更能提高效率,節能效果顯著(zhù),應用也越來(lái)越廣泛。
二、存在問(wèn)題
某煉油廠(chǎng)壓空系統有4臺英格索蘭雙級螺桿空壓機,型號為MSC250W-2S。自2009年7月份投入運行后,運行過(guò)程中一直存在主機排氣溫度高、油氣分離芯使用壽命短、排氣含油量超標等問(wèn)題:
?。ㄒ唬┲鳈C排氣溫度高
空壓機在運行1個(gè)多月后,正值南方8月份的高溫季節,主機排氣溫度上升到95℃以上,其中排氣溫度z*低的1#機溫度z*高時(shí)95℃,z*高的4#機高達100℃,幾乎要觸頂109±3℃的自保停車(chē)值,整個(gè)壓縮空氣面臨系統崩潰的險境,為保整個(gè)裝置的平穩運行,不得不考慮采用氮氣來(lái)補充壓縮空氣系統,以備不時(shí)之需。
?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短
油氣分離芯是決定噴油螺桿空壓機排氣含油量的關(guān)鍵部件。一個(gè)質(zhì)量?jì)?yōu)良的油氣分離芯在工作中會(huì )受到空壓機的多種不良因素的影響,常常表現為濾芯應有的工作壽命未到就開(kāi)始噴油(壓縮空氣含油量過(guò)大),或其濾芯壓差升高過(guò)快,從而必須更換濾芯。以2#空壓機為例,運行達到712小時(shí)后分離前壓力達到1.2MPa,分離后壓力0.7MPa,差壓達到0.5 MPa,排氣溫度高聯(lián)鎖停車(chē)。停機后將油氣分離器打開(kāi)后發(fā)現,油氣分離芯上部失穩造成了嚴重破損(如圖1所示),濾層及支撐網(wǎng)板由于變形與邊緣板張口導致分離短路,造成油氣分離器內潤滑油全部跑損。

空壓站4臺空壓機自7月運行,保持3開(kāi)1備的運行狀態(tài),8月20日以后,運行的1#、2#、3#機分離差壓均從60kPa上漲至100kPa以上(現場(chǎng)壓力表顯示),而且每天以60kPa的速度不斷上漲。由于當時(shí)空壓機廠(chǎng)家提易損件清單時(shí),油分離芯的使用壽命估計為4000h,此時(shí)倉庫并沒(méi)有油分離芯庫存,使整個(gè)裝置面臨停風(fēng)的險境。z*后廠(chǎng)家連夜將油分離芯帶來(lái)進(jìn)行更換,雖然暫時(shí)緩解了面臨的問(wèn)題,但油分離芯壽命短的問(wèn)題卻未能解決。4臺空壓機油分離芯更換時(shí)間如表1所示:

從表中可以看出,運行時(shí)間z*短的油分離芯只有548小時(shí),z*長(cháng)的也不過(guò)1054小時(shí),平均使用壽命也只有841.6小時(shí)。
?。ㄈ┡艢夂土砍瑯说膯?wèn)題
一般來(lái)說(shuō)用于噴油螺桿式空壓機的出口壓縮空氣殘油量不大于3ppm,空壓機出口空氣含油量超標通常稱(chēng)之為耗油量大,又稱(chēng)跑油。跑油問(wèn)題是長(cháng)久以來(lái)一直困擾著(zhù)廠(chǎng)家及使用單位的頭痛問(wèn)題。若空壓機出現跑油,除了造成潤滑油消耗量加大,還會(huì )污染后處理設備,縮短后處理設備的使用壽命。
空壓站投運后,4臺空壓排氣中帶油現象時(shí)有發(fā)生,壓縮空氣緩沖罐排凝口和后處理設備中的前置除油過(guò)濾器自動(dòng)疏水閥中不時(shí)有油排出,為了保證空壓機正常運行,油氣分離器中經(jīng)常要補充潤滑油,使其保持在正常油位,潤滑油消耗量較大。
?。ㄋ模C組運行監測不完善,不能實(shí)現DCS遠程數據監測
空壓站采用無(wú)人值守、定期巡檢的運行方式。但MS250W-2S眾多重要參數都只能現場(chǎng)進(jìn)行讀取,如:(1)主機排氣溫度、分離差壓、電機前后軸承溫度等,排氣溫度表為現場(chǎng)機械指針式,容易損壞,先后更換過(guò)5塊表;(2)DCS上顯示的排氣溫度為冷卻后的排氣溫度,沒(méi)有實(shí)際指導作用;(3)每次空壓機跳停后只能通過(guò)總管風(fēng)壓報警判斷,延誤了處理時(shí)間,使得全過(guò)程跟蹤和監控空壓機運行狀況難以實(shí)現。
三、原因分析
?。ㄒ唬┡艢鉁囟雀咴蚍治?br />
雙級螺桿空壓機工作原理如圖2所示,由進(jìn)氣過(guò)濾系統、壓縮機和電機總成、帶冷卻器的壓力潤滑系統、分離系統、氣量調節系統、電氣控制系統、儀器儀表系統、安全保護系統、后冷卻器、水分離器和排放裝置組成。在雙級螺桿式壓縮機里,通過(guò)兩組帶螺旋的轉子(陰轉子和陽(yáng)轉子)嚙合壓縮空氣。一、二級轉子軸線(xiàn)相互平行,形成分級串聯(lián)方式,安裝在高強度鑄鐵的氣缸體內。氣缸體的兩個(gè)端面對角位置上開(kāi)有進(jìn)排氣孔口。陰轉子的齒槽同陽(yáng)轉子嚙合,以被陽(yáng)轉子帶動(dòng)。轉子的排氣側一端裝有推力滾子軸承,以防止轉子軸向移動(dòng)??諝鉂櫥突旌蠚怏w從壓縮機排出后,進(jìn)入分離系統,這個(gè)系統就在油分離器內?;旌蠚怏w流經(jīng)分離系統后,幾乎從排出的空氣中除盡所有的潤滑油,此時(shí)空氣里只含幾個(gè)ppm的油量。分離下來(lái)的油返回潤滑系統,與此同時(shí),壓縮空氣流入后冷卻器。后冷卻器系統由熱交換器、冷凝水分離器和冷凝水自動(dòng)排放裝置組成(后兩者組成水分離器)。利用壓縮空氣的冷卻作用,空氣里含有的水蒸汽大部分被冷凝析出,再進(jìn)入后處理單元到各用氣點(diǎn)。潤滑油系統由油分離器、油冷卻器、溫控閥和油過(guò)濾器組成。分離后的潤滑油通過(guò)溫控閥進(jìn)入油冷卻器冷卻,經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器過(guò)濾后回到壓縮腔完成一個(gè)循環(huán)。

因此可以看出,除運轉部件本身運行狀況不好導致發(fā)熱溫度升高,吸氣溫度、潤滑油質(zhì)量、回油量、回油溫度是影響排氣溫度z*為重要的因素。
1.吸氣溫度的影響
吸氣溫度主要受環(huán)境溫度的影響,如果環(huán)境溫度較高,導致吸入空氣溫度較高,必然導致壓縮溫度升高從而使排氣溫度隨之升高。如果要降低吸氣溫度,需要將吸氣口改到室內,目前不具備改進(jìn)的條件。
2.潤滑油質(zhì)量
潤滑油質(zhì)量的影響主要是,如果潤滑油乳化或油量太少,致使潤滑油冷卻效果不夠而使排氣溫度升高。檢查潤滑油量,發(fā)現符合潤滑油量標準規定。潤滑油質(zhì)量分析也是合格的,可以排除潤滑油質(zhì)量的影響。
3.潤滑油回油量
回油量主要與油過(guò)濾芯有關(guān),螺桿空壓機的油過(guò)濾芯精度比較高,一般小于20μm,當油過(guò)濾芯使用時(shí)間過(guò)長(cháng),容易出現堵塞時(shí),導致回油不暢,回油量減少,造成主機因供油不足而使排氣溫度升高。
4.回油溫度的影響
回油主要通過(guò)油冷卻器冷卻,冷卻器是固定式銅管換熱器,殼程介質(zhì)為潤滑油,管程介質(zhì)為循環(huán)水,在油冷器冷卻面積一定的情況下,管程的循環(huán)水量是影響回油溫度的重要因素。在油冷卻器殼程入口,還裝有一個(gè)溫控閥,溫控閥的作用主要是控制壓縮機的z*低噴油溫度,因為較低的噴油溫度會(huì )使壓縮機的主機排氣溫度偏低,而在油分離器內析出冷凝水,惡化潤滑油的品質(zhì),縮短其使用壽命。在控制噴油溫度高于一定溫度時(shí),排出的空氣和潤滑油的混合氣始終會(huì )高于露點(diǎn)溫度。溫控閥控制潤滑油的盤(pán)通量,以使噴油溫度控制在一個(gè)合適的范圍之中。在壓縮機剛啟動(dòng)時(shí),機器較冷,部分潤滑油不經(jīng)過(guò)冷卻器。當溫度升高并超過(guò)溫控閥設定值時(shí),潤滑油將全部流過(guò)冷卻器。在環(huán)境工作溫度較高期間,所有潤滑油會(huì )全部經(jīng)過(guò)冷卻器,因此溫控閥的運行狀況也將影響回油溫度。

5.油冷卻器循環(huán)冷卻水存在的問(wèn)題
空壓站循環(huán)水處在循環(huán)水管網(wǎng)的末端,相鄰有熱水循環(huán)水換熱器、氣壓機級間冷卻器等循環(huán)水消耗大戶(hù),現場(chǎng)壓力為0.3MPa左右,而空壓站循環(huán)水主管公稱(chēng)通徑為DN100,接入油冷卻器支管公稱(chēng)通徑為DN32,支管長(cháng)約1.5米左右,采用精密壓力表在油冷卻器冷卻水入口測得現場(chǎng)壓力約為0.2MPa左右。這表明從空壓站循環(huán)水主管經(jīng)油冷器循環(huán)水支管,進(jìn)入油冷器管程壓降過(guò)大,從而導致油冷器管程出入口壓差太小,循環(huán)水量嚴重不足。從表2也可看出,油冷器循環(huán)水溫差2#機高達30℃,排水溫度60℃,這使得為了保證空壓機運行,在高溫時(shí)間段,甚至不得不將排水改為直排,浪費了大量的水資源。
?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短原因分析
油氣混合物經(jīng)分離器內的機械(初級)分離后,再經(jīng)油氣分離濾芯進(jìn)行精細分離。經(jīng)初級分離后的含油0.05%(500ppm)油氣混合物中,油微粒直徑約為0.01μm~1.00μm,呈懸浮狀。在流經(jīng)微米級玻纖濾料層時(shí),通過(guò)慣性碰撞,直接攔截和擴散機理以及凝聚作用將小油滴聚合成大油滴,在氣流及重力的作用下,油滴聚集在濾芯的底部凹處,由芯內經(jīng)油管返回機頭。
1.空壓機潤滑油的質(zhì)量
潤滑油的選用對油氣分離芯的使用壽命有非常大的關(guān)系,噴油螺桿空壓機用油有合成油、半合成油、礦物油。由于各種油的性能不盡相同,試驗證明,一個(gè)優(yōu)質(zhì)油氣分離芯在不同潤滑油的工況條件下其工作壽命不相同。
潤滑油的選擇應選抗老化、對水不敏感、耐高溫、不易揮發(fā)的油??寡趸芰Σ畹挠驮诟邷匮趸笮纬绅こ沓恋砦?,容易附著(zhù)在油氣分離芯表面層將濾料的微孔堵塞。高溫下油容易老化,在更換油時(shí)應盡量將已用過(guò)的油全部更換以免新油受到污染。
2.油氣分離器
經(jīng)機頭壓縮后的油氣混合物液相油滴尺寸范圍很廣,大部分油滴直徑尺寸通常處于1μm~50μm,少部分微滴可小至與氣相分子具有相同的數量級,僅為0.01μm。當油氣混合物進(jìn)入分離器經(jīng)精心設計的折流板機械分離(碰撞、離心、擴散、重力)后,應將混合物中99.7%的油分離掉,使進(jìn)入油氣分離濾芯處的混合物含油量為0.05%(500ppm)。有些空壓機廠(chǎng)家因油氣分離罐結構設計不合理、尺寸過(guò)小以及氣液相間的高度過(guò)小等因素,導致開(kāi)機后即使使用進(jìn)口濾芯還是噴油,油氣分離器的初級(機械)分離效果亦是決定油氣分離芯工作壽命的關(guān)鍵因素。
3.空氣濾芯、潤滑油濾芯的更換
油氣分離芯不僅從油氣混合物中分離出油,同時(shí)也將其中的固體雜質(zhì)分離掉,這些固體粒子被濾芯攔截,沉積依附在濾料上,從而使濾芯壓差(阻力)不斷增加。若空氣濾芯未能將大氣中的臟物有效過(guò)濾掉,潤滑油內的固體顆粒污物將進(jìn)入到潤滑油系統中,而當潤滑油過(guò)濾芯未能良好地將其過(guò)濾掉,就會(huì )使其附著(zhù)在油氣分離芯濾層上。油氣分離芯的使用壽命與潤滑油的污染程度相關(guān),為減少油的污染應定期更換空氣濾芯、潤滑油濾芯,并對其過(guò)濾精度有所要求①。
4.油氣分離芯的結構與尺寸
油氣分離芯的分離機理:含油0.05%(500ppm)油氣混合物中的油微粒直徑為0.01μm~1.00μm,呈懸浮狀,在流經(jīng)微米級玻纖濾層時(shí),通過(guò)慣性碰撞,直接攔截和擴散機理以及凝聚結作用將小油滴聚合成大油滴。在氣流及重力的作用下,油滴聚集在濾芯的底部凹處,由芯內經(jīng)油管返回機頭。濾芯的設計通常按照其流速,一般高流速濾芯流速0.18m/s,尺寸較小,壽命較短;低流速(標準型)濾芯流速0.08 m/s,尺寸較大,但壽命長(cháng)些??諌簷C廠(chǎng)家按照國外標準選用濾芯,但濾芯的工作條件卻低于國外機型,從而造成濾芯先天工況條件差,當然濾芯壽命達不到應有的工作時(shí)間。
5.空壓機運行溫度及工況環(huán)境
一些空壓機運行溫度高達90~100℃,在此溫度下潤滑油不僅容易老化,而且容易蒸發(fā),加之工作環(huán)境不佳,若環(huán)境溫度高,使得大量油蒸汽通過(guò)油氣分離芯排出,油氣分離芯容易造成堵塞。
?。ㄈ?排氣含油量超標原因分析
空壓機排出氣體中含油量超標不但降低氣體的潔凈度,減少了后處理設備的使用壽命,而且還會(huì )污染用氣設備,使空壓機油耗量增大,生產(chǎn)成本增加。因此,降低排氣中含油量是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題,在空壓機運行過(guò)程中,對影響排氣含油量的因素進(jìn)行分析,主要有以下原因:
1.潤滑油油位
油氣分離器油位過(guò)高,氣流會(huì )把潤滑油卷入壓縮空氣中,不僅降低了油分離芯的使用壽命,同時(shí)還會(huì )使排氣中油含量超標。
2.z*小壓力閥的開(kāi)啟壓力值
z*小壓力閥的一個(gè)重要作用是保證油分離器前后差壓不致過(guò)大,降低氣流速度,以確保油分離的效果。若開(kāi)啟壓力太低,油分離器前后壓差大,器內氣流速度高,筒壁和油分離芯上凝聚的油液會(huì )被高速氣流卷走,影響油分離效果。
3.油氣分離芯
油氣分離芯使用后容易被潤滑油中的雜質(zhì)堵塞,造成氣體壓降增大,速度提高,甚至使油氣分離芯擊穿,徹底失去分離能力,造成排氣中油含量嚴重超標,甚至導致空壓機中潤滑油短時(shí)間全部跑光。
4.二次回油管
油氣分離芯的二次回油管由油管、回油過(guò)濾器和節流孔接頭組成?;赜瓦^(guò)濾器和回油節流孔堵塞,會(huì )使油氣分離芯內油位過(guò)高,使油氣分離芯中間底部的潤滑油來(lái)不及返回空壓機入口,增大排出氣體的油含量。
5.排氣系統疏水閥
空壓機排氣中的含油經(jīng)過(guò)油氣分離器分離后,一般小于3ppm,經(jīng)過(guò)氣冷卻器冷卻后,部分油氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步冷凝,通過(guò)疏水閥排出,使進(jìn)入后處理設備的壓縮空氣中含油量進(jìn)一步降低。如果疏水閥被不斷冷凝積聚的油水混合物堵塞,將導致疏水閥失去作用,冷凝的油水混合物將被高速流動(dòng)的壓縮空氣帶入后處理設備中。
四、改進(jìn)措施
?。ㄒ唬┲鳈C排氣溫度高改進(jìn)
根據以上情況分析,必須將進(jìn)油冷器循環(huán)水支管加以擴徑才能解決回油溫度高的問(wèn)題,但空壓機油冷器接口法蘭通徑僅為DN32,如果將該法蘭進(jìn)行擴徑,需要將空壓機整體結構破壞,影響空壓站整潔性。因此決定采用如圖3非標準法蘭進(jìn)行聯(lián)接。

考慮油冷器使用一段時(shí)間存在循環(huán)水結垢現象,影響傳熱效果,在對出入口管線(xiàn)進(jìn)行改造時(shí),對管程進(jìn)行了機械清洗。
?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短改進(jìn)
從影響油氣分離芯使用壽命的因素來(lái)看,潤滑油為主機廠(chǎng)家提供的英格索蘭專(zhuān)業(yè)潤滑油(超級冷卻液),空氣濾芯和油濾芯均按要求進(jìn)行了更換,空壓機的排氣溫度也已經(jīng)進(jìn)行了改進(jìn)。油氣分離器的結構是固定的,目前能夠進(jìn)行改進(jìn)的只有油氣分離芯結構與尺寸,原油氣分離芯尺寸及外形結構如圖4所示:

壓縮混合空氣中的油以3種型態(tài)存在:直徑在1μm以上的呈油滴狀;直徑在0.01μm~1μm之間的呈懸浮狀;直徑更小的是以油蒸汽形式存在于壓縮混合空氣中。油滴和懸浮油??衫媚墼聿⒉捎贸毨w維介質(zhì)進(jìn)行油氣分離。經(jīng)初分離的壓縮空氣流過(guò)超細纖維介質(zhì)后,氣流中的懸浮油粒會(huì )逐漸被凝聚成較大的油滴,即利用了懸浮油粒擴散,直接被過(guò)濾介質(zhì)攔截和慣性碰撞的凝聚原理,捕集壓縮空氣中的液態(tài)油滴。
初分離后帶有微小油粒的氣體先流過(guò)第一級分離層,該層的玻璃纖維孔隙尺寸和厚度是受控制的。一些油粒流過(guò)玻璃纖維后形成一潮濕的表面,這有利于油粒的凝聚。其他一些較小的油粒在玻璃纖維內多次變換前進(jìn)方向。經(jīng)上述擴散、直接攔截和慣性碰撞的凝聚過(guò)程后,大多數細小的懸浮油粒被凝集下來(lái),落入油分離器內。為防止通過(guò)超細玻璃凝聚后的油滴被夾帶或重新形成霧沫,又設置第二級防霧沫夾帶層。該層的持油能力很大,當油的濃度在防霧沫夾帶層越來(lái)越高時(shí),油由于重力作用會(huì )通過(guò)防霧沫夾帶層而落入油氣分離芯的底部,由插入油氣分離芯內的回油管排出②。
因此采用以下措施對油氣分離芯進(jìn)行改進(jìn):
1.采用深層折疊結構
在油氣分離芯表面空氣流速越低,停留時(shí)間越長(cháng),分離效率越好。油氣分離芯的第一級多層玻璃纖維采用深層折疊結構,折疊分離芯由許多自中心向外輻射的褶組成,褶較寬。折疊結構可以增加分離面積,阻力降較小,并有較大的容塵量。在油氣分離芯外徑和高度變化后,分離面積比原來(lái)增加52%,以確保表面流速在經(jīng)驗值0.63m/s以下。
2.采用復合濾芯結構,外層增加耐磨材料層
濾芯濾料的制作現為兩種型式。纏繞式濾芯,即把濾芯纏繞在網(wǎng)筒外;另一種為折疊濾芯,將濾芯夾在兩層絲網(wǎng)內,在拍折機上進(jìn)行折疊。單從濾料制作型式區分濾芯,質(zhì)量并無(wú)優(yōu)劣之分,平纏式濾料濾紙纏繞的層數遠較折疊濾料層數多,但折疊濾芯在相同直徑及高度下容納的濾料面積大。油氣分離芯在使用過(guò)程中,壓降進(jìn)一步增大是因為過(guò)濾介質(zhì)上固體雜質(zhì)量增加的原因,油氣使第一級玻璃纖維的孔隙堵塞而使壓降增大??諝鉃V清器若未將大氣中的臟物有效濾去,或潤滑油內的污物未經(jīng)油過(guò)濾器的良好過(guò)濾,會(huì )在油氣分離芯這z*后一道分離元件上堆積下來(lái)。因此在油氣分離芯外筒再增加一層粗耐磨材料。同時(shí),由于減少內層玻璃纖維過(guò)濾層數,使外層纏繞式濾層孔隙較大,并且具備一定的耐磨性能,起到粗過(guò)濾器的作用,保護內層玻璃纖維精細過(guò)濾層,不僅有利于提高內層濾料的使用壽命,同時(shí)使內層孔隙較小的玻璃纖維層不致過(guò)早堵塞引起壓差過(guò)高,有效提高了油氣分離芯的使用壽命。
?。ㄈ┡艢夂土砍瑯烁倪M(jìn)
分析影響排氣含油量超標的因素分析后,針對這些影響因素采取如下改進(jìn)措施:
1.嚴格控制油氣分離器潤滑油油位,保持在油標的1/2~2/3處。
2.檢查z*小壓力閥的壓力設定,將z*小壓力閥拆下,放在安全閥校驗平臺上,逐步提升壓力,直到z*小壓力閥開(kāi)啟,此時(shí)的壓力就是z*小壓力閥設定壓力,保證該壓力在0.85MPa。
3.定期檢查油氣分離芯分離壓差,當分離壓差大于0.1MPa時(shí)予以更換。
4.正確安裝二次回油管,定期清洗節流孔接頭。
安裝回油管時(shí)應嚴格控制其與油氣分離芯底部的距離。距離過(guò)大,油分離芯底部油位過(guò)高,積累的油會(huì )被重新卷入壓縮空氣中;距離過(guò)小,易造成回油管進(jìn)口堵塞,導致油位過(guò)高。該距離z*好是在2~4mm之間,如圖5所示:

節油孔接頭孔徑僅0.4mm,使用時(shí)間較長(cháng)后由于潤滑油中存在的一些固體顆粒及被沖刷的油分離芯濾料,會(huì )導致節流孔堵塞,導致回油不暢而使排氣中油含量增加。
5.采用空氣疏水閥
采用KSS43H系列空氣疏水閥,該種類(lèi)型的疏水閥是在不使用其它外接動(dòng)力的情況下,專(zhuān)門(mén)用于各行業(yè)各類(lèi)壓縮空氣系統以及化工工藝過(guò)程中各類(lèi)氣體系統的疏水設備。具有能夠連續、自動(dòng)、全部排除系統中的凝結水及污油、阻氣嚴密,在工作過(guò)程中無(wú)氣體泄漏、自動(dòng)沉降固體污物,實(shí)行定期排污,可避免流道堵塞和安裝方便,操作簡(jiǎn)單,運行平衡,安全可靠,使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。
?。ㄋ模〥CS增加監控參數
對監測儀表進(jìn)行了技術(shù)改造。利用現場(chǎng)機械式排氣溫度表接口更換為雙支路熱電偶,一路進(jìn)現場(chǎng)參與聯(lián)鎖控制,另一路進(jìn)DCS畫(huà)面做操作指示;增加分離前壓力變送器,將分離前后壓力進(jìn)DCS畫(huà)面,并換算精確的差壓值以供觀(guān)測;從現場(chǎng)電子巡檢儀接出電纜,使電機軸承溫度進(jìn)DCS畫(huà)面。螺桿空壓機的運行參數可在DCS畫(huà)面中進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,有利于操作人員和技術(shù)人員對機組運行情況進(jìn)行檢查和控制。
五、改進(jìn)后效果
對冷卻器改進(jìn)后,通過(guò)表3可以看出,循環(huán)水量明顯加大,循環(huán)水出入口溫差保持在10℃左右。主機排氣溫度改善較為明顯,都已經(jīng)降到90℃以下。在環(huán)境溫度高時(shí),也不需要開(kāi)排凝進(jìn)行出口直排來(lái)降低排氣溫度,排氣溫度受環(huán)境溫度影響較大的狀況也明顯改善。

改進(jìn)后的油分離芯在3#空壓機上進(jìn)行試驗,2010年2月3日進(jìn)行更換,至2010年6月15日分離前后壓差達到100kPa時(shí),進(jìn)行更換,不間斷運行時(shí)間達到3000小時(shí)以上,較原油分離芯提高了3倍的使用壽命。在使用期間,運行平穩,排氣中油含量保持在3ppm以下,證明改進(jìn)型的油分離芯有了很大的改進(jìn)。
六、結語(yǔ)
針對雙級螺桿式空壓機出現的排氣溫度高、油氣分離芯使用壽命短、排氣中油含量超標等問(wèn)題,通過(guò)分析影響排氣溫度、油分離芯使用壽命、影響空壓機排氣中油含量超標的因素,進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。通過(guò)油冷卻器循環(huán)水改進(jìn)、油分離芯結構改造、合理控制潤滑油油位,提高油分離芯質(zhì)量及工況適應性,規范二次回油管的安裝標準,采用適合系統工況的疏水閥加強疏油和疏水,有效延長(cháng)了油分離芯使用壽命,降低了排氣溫度,使排氣溫度恒定,壓縮空氣中的含油量,控制在小于3ppm的指標范圍內,保證了螺桿空壓機良好的運行。
參考文獻
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來(lái)源:中石化銷(xiāo)售華中公司長(cháng)嶺庫站 陳相
【壓縮機網(wǎng)】摘要:雙級螺桿空壓機作為壓縮空氣站的主要設備,具有效率高、節能效果顯著(zhù)等優(yōu)點(diǎn),應用越來(lái)越廣泛。但在應用過(guò)程中,也存在排氣溫度高、油分離芯使用壽命短以及排氣中油含量超標等諸多問(wèn)題,給壓縮空氣站安穩長(cháng)周期運行帶來(lái)了不利的影響。本文分析了影響雙級螺桿空壓機排氣溫度、油分離芯使用壽命、排氣中油含量超標的因素,通過(guò)對油冷卻器循環(huán)水進(jìn)行改進(jìn)、油分離芯結構改造、合理控制潤滑油油位,提高油分離芯質(zhì)量及工況適應性,規范二次回油管的安裝標準等,有效降低了排氣溫度,使排氣溫度較為恒定,提高了油氣分離芯使用壽命,使壓縮空氣中的含油量低于3ppm,同時(shí)將重要設備運行參數引入DCS中進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,保證了雙級螺桿空壓機的安穩運行,使其在煉油裝置中得到了良好的應用。
關(guān)鍵詞 雙級螺桿空壓機 排氣溫度 油氣分離芯 含油量 二次回油管
一、 概述
雙級螺桿空壓機在主機部件里帶有兩級螺桿,壓縮過(guò)程由第一級螺桿和第二級螺桿通過(guò)分級串聯(lián)壓縮的方式完成,除了秉承雙螺桿空壓機具有的結構簡(jiǎn)單、安裝靈活以及高效率的優(yōu)點(diǎn)外,還能夠降低軸承負載,提高容積效率,在部分負載情況下運轉時(shí),更能提高效率,節能效果顯著(zhù),應用也越來(lái)越廣泛。
二、存在問(wèn)題
某煉油廠(chǎng)壓空系統有4臺英格索蘭雙級螺桿空壓機,型號為MSC250W-2S。自2009年7月份投入運行后,運行過(guò)程中一直存在主機排氣溫度高、油氣分離芯使用壽命短、排氣含油量超標等問(wèn)題:
?。ㄒ唬┲鳈C排氣溫度高
空壓機在運行1個(gè)多月后,正值南方8月份的高溫季節,主機排氣溫度上升到95℃以上,其中排氣溫度z*低的1#機溫度z*高時(shí)95℃,z*高的4#機高達100℃,幾乎要觸頂109±3℃的自保停車(chē)值,整個(gè)壓縮空氣面臨系統崩潰的險境,為保整個(gè)裝置的平穩運行,不得不考慮采用氮氣來(lái)補充壓縮空氣系統,以備不時(shí)之需。
?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短
油氣分離芯是決定噴油螺桿空壓機排氣含油量的關(guān)鍵部件。一個(gè)質(zhì)量?jì)?yōu)良的油氣分離芯在工作中會(huì )受到空壓機的多種不良因素的影響,常常表現為濾芯應有的工作壽命未到就開(kāi)始噴油(壓縮空氣含油量過(guò)大),或其濾芯壓差升高過(guò)快,從而必須更換濾芯。以2#空壓機為例,運行達到712小時(shí)后分離前壓力達到1.2MPa,分離后壓力0.7MPa,差壓達到0.5 MPa,排氣溫度高聯(lián)鎖停車(chē)。停機后將油氣分離器打開(kāi)后發(fā)現,油氣分離芯上部失穩造成了嚴重破損(如圖1所示),濾層及支撐網(wǎng)板由于變形與邊緣板張口導致分離短路,造成油氣分離器內潤滑油全部跑損。

空壓站4臺空壓機自7月運行,保持3開(kāi)1備的運行狀態(tài),8月20日以后,運行的1#、2#、3#機分離差壓均從60kPa上漲至100kPa以上(現場(chǎng)壓力表顯示),而且每天以60kPa的速度不斷上漲。由于當時(shí)空壓機廠(chǎng)家提易損件清單時(shí),油分離芯的使用壽命估計為4000h,此時(shí)倉庫并沒(méi)有油分離芯庫存,使整個(gè)裝置面臨停風(fēng)的險境。z*后廠(chǎng)家連夜將油分離芯帶來(lái)進(jìn)行更換,雖然暫時(shí)緩解了面臨的問(wèn)題,但油分離芯壽命短的問(wèn)題卻未能解決。4臺空壓機油分離芯更換時(shí)間如表1所示:

從表中可以看出,運行時(shí)間z*短的油分離芯只有548小時(shí),z*長(cháng)的也不過(guò)1054小時(shí),平均使用壽命也只有841.6小時(shí)。
?。ㄈ┡艢夂土砍瑯说膯?wèn)題
一般來(lái)說(shuō)用于噴油螺桿式空壓機的出口壓縮空氣殘油量不大于3ppm,空壓機出口空氣含油量超標通常稱(chēng)之為耗油量大,又稱(chēng)跑油。跑油問(wèn)題是長(cháng)久以來(lái)一直困擾著(zhù)廠(chǎng)家及使用單位的頭痛問(wèn)題。若空壓機出現跑油,除了造成潤滑油消耗量加大,還會(huì )污染后處理設備,縮短后處理設備的使用壽命。
空壓站投運后,4臺空壓排氣中帶油現象時(shí)有發(fā)生,壓縮空氣緩沖罐排凝口和后處理設備中的前置除油過(guò)濾器自動(dòng)疏水閥中不時(shí)有油排出,為了保證空壓機正常運行,油氣分離器中經(jīng)常要補充潤滑油,使其保持在正常油位,潤滑油消耗量較大。
?。ㄋ模C組運行監測不完善,不能實(shí)現DCS遠程數據監測
空壓站采用無(wú)人值守、定期巡檢的運行方式。但MS250W-2S眾多重要參數都只能現場(chǎng)進(jìn)行讀取,如:(1)主機排氣溫度、分離差壓、電機前后軸承溫度等,排氣溫度表為現場(chǎng)機械指針式,容易損壞,先后更換過(guò)5塊表;(2)DCS上顯示的排氣溫度為冷卻后的排氣溫度,沒(méi)有實(shí)際指導作用;(3)每次空壓機跳停后只能通過(guò)總管風(fēng)壓報警判斷,延誤了處理時(shí)間,使得全過(guò)程跟蹤和監控空壓機運行狀況難以實(shí)現。
三、原因分析
?。ㄒ唬┡艢鉁囟雀咴蚍治?br />
雙級螺桿空壓機工作原理如圖2所示,由進(jìn)氣過(guò)濾系統、壓縮機和電機總成、帶冷卻器的壓力潤滑系統、分離系統、氣量調節系統、電氣控制系統、儀器儀表系統、安全保護系統、后冷卻器、水分離器和排放裝置組成。在雙級螺桿式壓縮機里,通過(guò)兩組帶螺旋的轉子(陰轉子和陽(yáng)轉子)嚙合壓縮空氣。一、二級轉子軸線(xiàn)相互平行,形成分級串聯(lián)方式,安裝在高強度鑄鐵的氣缸體內。氣缸體的兩個(gè)端面對角位置上開(kāi)有進(jìn)排氣孔口。陰轉子的齒槽同陽(yáng)轉子嚙合,以被陽(yáng)轉子帶動(dòng)。轉子的排氣側一端裝有推力滾子軸承,以防止轉子軸向移動(dòng)??諝鉂櫥突旌蠚怏w從壓縮機排出后,進(jìn)入分離系統,這個(gè)系統就在油分離器內?;旌蠚怏w流經(jīng)分離系統后,幾乎從排出的空氣中除盡所有的潤滑油,此時(shí)空氣里只含幾個(gè)ppm的油量。分離下來(lái)的油返回潤滑系統,與此同時(shí),壓縮空氣流入后冷卻器。后冷卻器系統由熱交換器、冷凝水分離器和冷凝水自動(dòng)排放裝置組成(后兩者組成水分離器)。利用壓縮空氣的冷卻作用,空氣里含有的水蒸汽大部分被冷凝析出,再進(jìn)入后處理單元到各用氣點(diǎn)。潤滑油系統由油分離器、油冷卻器、溫控閥和油過(guò)濾器組成。分離后的潤滑油通過(guò)溫控閥進(jìn)入油冷卻器冷卻,經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器過(guò)濾后回到壓縮腔完成一個(gè)循環(huán)。

因此可以看出,除運轉部件本身運行狀況不好導致發(fā)熱溫度升高,吸氣溫度、潤滑油質(zhì)量、回油量、回油溫度是影響排氣溫度z*為重要的因素。
1.吸氣溫度的影響
吸氣溫度主要受環(huán)境溫度的影響,如果環(huán)境溫度較高,導致吸入空氣溫度較高,必然導致壓縮溫度升高從而使排氣溫度隨之升高。如果要降低吸氣溫度,需要將吸氣口改到室內,目前不具備改進(jìn)的條件。
2.潤滑油質(zhì)量
潤滑油質(zhì)量的影響主要是,如果潤滑油乳化或油量太少,致使潤滑油冷卻效果不夠而使排氣溫度升高。檢查潤滑油量,發(fā)現符合潤滑油量標準規定。潤滑油質(zhì)量分析也是合格的,可以排除潤滑油質(zhì)量的影響。
3.潤滑油回油量
回油量主要與油過(guò)濾芯有關(guān),螺桿空壓機的油過(guò)濾芯精度比較高,一般小于20μm,當油過(guò)濾芯使用時(shí)間過(guò)長(cháng),容易出現堵塞時(shí),導致回油不暢,回油量減少,造成主機因供油不足而使排氣溫度升高。
4.回油溫度的影響
回油主要通過(guò)油冷卻器冷卻,冷卻器是固定式銅管換熱器,殼程介質(zhì)為潤滑油,管程介質(zhì)為循環(huán)水,在油冷器冷卻面積一定的情況下,管程的循環(huán)水量是影響回油溫度的重要因素。在油冷卻器殼程入口,還裝有一個(gè)溫控閥,溫控閥的作用主要是控制壓縮機的z*低噴油溫度,因為較低的噴油溫度會(huì )使壓縮機的主機排氣溫度偏低,而在油分離器內析出冷凝水,惡化潤滑油的品質(zhì),縮短其使用壽命。在控制噴油溫度高于一定溫度時(shí),排出的空氣和潤滑油的混合氣始終會(huì )高于露點(diǎn)溫度。溫控閥控制潤滑油的盤(pán)通量,以使噴油溫度控制在一個(gè)合適的范圍之中。在壓縮機剛啟動(dòng)時(shí),機器較冷,部分潤滑油不經(jīng)過(guò)冷卻器。當溫度升高并超過(guò)溫控閥設定值時(shí),潤滑油將全部流過(guò)冷卻器。在環(huán)境工作溫度較高期間,所有潤滑油會(huì )全部經(jīng)過(guò)冷卻器,因此溫控閥的運行狀況也將影響回油溫度。

5.油冷卻器循環(huán)冷卻水存在的問(wèn)題
空壓站循環(huán)水處在循環(huán)水管網(wǎng)的末端,相鄰有熱水循環(huán)水換熱器、氣壓機級間冷卻器等循環(huán)水消耗大戶(hù),現場(chǎng)壓力為0.3MPa左右,而空壓站循環(huán)水主管公稱(chēng)通徑為DN100,接入油冷卻器支管公稱(chēng)通徑為DN32,支管長(cháng)約1.5米左右,采用精密壓力表在油冷卻器冷卻水入口測得現場(chǎng)壓力約為0.2MPa左右。這表明從空壓站循環(huán)水主管經(jīng)油冷器循環(huán)水支管,進(jìn)入油冷器管程壓降過(guò)大,從而導致油冷器管程出入口壓差太小,循環(huán)水量嚴重不足。從表2也可看出,油冷器循環(huán)水溫差2#機高達30℃,排水溫度60℃,這使得為了保證空壓機運行,在高溫時(shí)間段,甚至不得不將排水改為直排,浪費了大量的水資源。
?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短原因分析
油氣混合物經(jīng)分離器內的機械(初級)分離后,再經(jīng)油氣分離濾芯進(jìn)行精細分離。經(jīng)初級分離后的含油0.05%(500ppm)油氣混合物中,油微粒直徑約為0.01μm~1.00μm,呈懸浮狀。在流經(jīng)微米級玻纖濾料層時(shí),通過(guò)慣性碰撞,直接攔截和擴散機理以及凝聚作用將小油滴聚合成大油滴,在氣流及重力的作用下,油滴聚集在濾芯的底部凹處,由芯內經(jīng)油管返回機頭。
1.空壓機潤滑油的質(zhì)量
潤滑油的選用對油氣分離芯的使用壽命有非常大的關(guān)系,噴油螺桿空壓機用油有合成油、半合成油、礦物油。由于各種油的性能不盡相同,試驗證明,一個(gè)優(yōu)質(zhì)油氣分離芯在不同潤滑油的工況條件下其工作壽命不相同。
潤滑油的選擇應選抗老化、對水不敏感、耐高溫、不易揮發(fā)的油??寡趸芰Σ畹挠驮诟邷匮趸笮纬绅こ沓恋砦?,容易附著(zhù)在油氣分離芯表面層將濾料的微孔堵塞。高溫下油容易老化,在更換油時(shí)應盡量將已用過(guò)的油全部更換以免新油受到污染。
2.油氣分離器
經(jīng)機頭壓縮后的油氣混合物液相油滴尺寸范圍很廣,大部分油滴直徑尺寸通常處于1μm~50μm,少部分微滴可小至與氣相分子具有相同的數量級,僅為0.01μm。當油氣混合物進(jìn)入分離器經(jīng)精心設計的折流板機械分離(碰撞、離心、擴散、重力)后,應將混合物中99.7%的油分離掉,使進(jìn)入油氣分離濾芯處的混合物含油量為0.05%(500ppm)。有些空壓機廠(chǎng)家因油氣分離罐結構設計不合理、尺寸過(guò)小以及氣液相間的高度過(guò)小等因素,導致開(kāi)機后即使使用進(jìn)口濾芯還是噴油,油氣分離器的初級(機械)分離效果亦是決定油氣分離芯工作壽命的關(guān)鍵因素。
3.空氣濾芯、潤滑油濾芯的更換
油氣分離芯不僅從油氣混合物中分離出油,同時(shí)也將其中的固體雜質(zhì)分離掉,這些固體粒子被濾芯攔截,沉積依附在濾料上,從而使濾芯壓差(阻力)不斷增加。若空氣濾芯未能將大氣中的臟物有效過(guò)濾掉,潤滑油內的固體顆粒污物將進(jìn)入到潤滑油系統中,而當潤滑油過(guò)濾芯未能良好地將其過(guò)濾掉,就會(huì )使其附著(zhù)在油氣分離芯濾層上。油氣分離芯的使用壽命與潤滑油的污染程度相關(guān),為減少油的污染應定期更換空氣濾芯、潤滑油濾芯,并對其過(guò)濾精度有所要求①。
4.油氣分離芯的結構與尺寸
油氣分離芯的分離機理:含油0.05%(500ppm)油氣混合物中的油微粒直徑為0.01μm~1.00μm,呈懸浮狀,在流經(jīng)微米級玻纖濾層時(shí),通過(guò)慣性碰撞,直接攔截和擴散機理以及凝聚結作用將小油滴聚合成大油滴。在氣流及重力的作用下,油滴聚集在濾芯的底部凹處,由芯內經(jīng)油管返回機頭。濾芯的設計通常按照其流速,一般高流速濾芯流速0.18m/s,尺寸較小,壽命較短;低流速(標準型)濾芯流速0.08 m/s,尺寸較大,但壽命長(cháng)些??諌簷C廠(chǎng)家按照國外標準選用濾芯,但濾芯的工作條件卻低于國外機型,從而造成濾芯先天工況條件差,當然濾芯壽命達不到應有的工作時(shí)間。
5.空壓機運行溫度及工況環(huán)境
一些空壓機運行溫度高達90~100℃,在此溫度下潤滑油不僅容易老化,而且容易蒸發(fā),加之工作環(huán)境不佳,若環(huán)境溫度高,使得大量油蒸汽通過(guò)油氣分離芯排出,油氣分離芯容易造成堵塞。
?。ㄈ?排氣含油量超標原因分析
空壓機排出氣體中含油量超標不但降低氣體的潔凈度,減少了后處理設備的使用壽命,而且還會(huì )污染用氣設備,使空壓機油耗量增大,生產(chǎn)成本增加。因此,降低排氣中含油量是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題,在空壓機運行過(guò)程中,對影響排氣含油量的因素進(jìn)行分析,主要有以下原因:
1.潤滑油油位
油氣分離器油位過(guò)高,氣流會(huì )把潤滑油卷入壓縮空氣中,不僅降低了油分離芯的使用壽命,同時(shí)還會(huì )使排氣中油含量超標。
2.z*小壓力閥的開(kāi)啟壓力值
z*小壓力閥的一個(gè)重要作用是保證油分離器前后差壓不致過(guò)大,降低氣流速度,以確保油分離的效果。若開(kāi)啟壓力太低,油分離器前后壓差大,器內氣流速度高,筒壁和油分離芯上凝聚的油液會(huì )被高速氣流卷走,影響油分離效果。
3.油氣分離芯
油氣分離芯使用后容易被潤滑油中的雜質(zhì)堵塞,造成氣體壓降增大,速度提高,甚至使油氣分離芯擊穿,徹底失去分離能力,造成排氣中油含量嚴重超標,甚至導致空壓機中潤滑油短時(shí)間全部跑光。
4.二次回油管
油氣分離芯的二次回油管由油管、回油過(guò)濾器和節流孔接頭組成?;赜瓦^(guò)濾器和回油節流孔堵塞,會(huì )使油氣分離芯內油位過(guò)高,使油氣分離芯中間底部的潤滑油來(lái)不及返回空壓機入口,增大排出氣體的油含量。
5.排氣系統疏水閥
空壓機排氣中的含油經(jīng)過(guò)油氣分離器分離后,一般小于3ppm,經(jīng)過(guò)氣冷卻器冷卻后,部分油氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步冷凝,通過(guò)疏水閥排出,使進(jìn)入后處理設備的壓縮空氣中含油量進(jìn)一步降低。如果疏水閥被不斷冷凝積聚的油水混合物堵塞,將導致疏水閥失去作用,冷凝的油水混合物將被高速流動(dòng)的壓縮空氣帶入后處理設備中。
四、改進(jìn)措施
?。ㄒ唬┲鳈C排氣溫度高改進(jìn)
根據以上情況分析,必須將進(jìn)油冷器循環(huán)水支管加以擴徑才能解決回油溫度高的問(wèn)題,但空壓機油冷器接口法蘭通徑僅為DN32,如果將該法蘭進(jìn)行擴徑,需要將空壓機整體結構破壞,影響空壓站整潔性。因此決定采用如圖3非標準法蘭進(jìn)行聯(lián)接。

考慮油冷器使用一段時(shí)間存在循環(huán)水結垢現象,影響傳熱效果,在對出入口管線(xiàn)進(jìn)行改造時(shí),對管程進(jìn)行了機械清洗。
?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短改進(jìn)
從影響油氣分離芯使用壽命的因素來(lái)看,潤滑油為主機廠(chǎng)家提供的英格索蘭專(zhuān)業(yè)潤滑油(超級冷卻液),空氣濾芯和油濾芯均按要求進(jìn)行了更換,空壓機的排氣溫度也已經(jīng)進(jìn)行了改進(jìn)。油氣分離器的結構是固定的,目前能夠進(jìn)行改進(jìn)的只有油氣分離芯結構與尺寸,原油氣分離芯尺寸及外形結構如圖4所示:

壓縮混合空氣中的油以3種型態(tài)存在:直徑在1μm以上的呈油滴狀;直徑在0.01μm~1μm之間的呈懸浮狀;直徑更小的是以油蒸汽形式存在于壓縮混合空氣中。油滴和懸浮油??衫媚墼聿⒉捎贸毨w維介質(zhì)進(jìn)行油氣分離。經(jīng)初分離的壓縮空氣流過(guò)超細纖維介質(zhì)后,氣流中的懸浮油粒會(huì )逐漸被凝聚成較大的油滴,即利用了懸浮油粒擴散,直接被過(guò)濾介質(zhì)攔截和慣性碰撞的凝聚原理,捕集壓縮空氣中的液態(tài)油滴。
初分離后帶有微小油粒的氣體先流過(guò)第一級分離層,該層的玻璃纖維孔隙尺寸和厚度是受控制的。一些油粒流過(guò)玻璃纖維后形成一潮濕的表面,這有利于油粒的凝聚。其他一些較小的油粒在玻璃纖維內多次變換前進(jìn)方向。經(jīng)上述擴散、直接攔截和慣性碰撞的凝聚過(guò)程后,大多數細小的懸浮油粒被凝集下來(lái),落入油分離器內。為防止通過(guò)超細玻璃凝聚后的油滴被夾帶或重新形成霧沫,又設置第二級防霧沫夾帶層。該層的持油能力很大,當油的濃度在防霧沫夾帶層越來(lái)越高時(shí),油由于重力作用會(huì )通過(guò)防霧沫夾帶層而落入油氣分離芯的底部,由插入油氣分離芯內的回油管排出②。
因此采用以下措施對油氣分離芯進(jìn)行改進(jìn):
1.采用深層折疊結構
在油氣分離芯表面空氣流速越低,停留時(shí)間越長(cháng),分離效率越好。油氣分離芯的第一級多層玻璃纖維采用深層折疊結構,折疊分離芯由許多自中心向外輻射的褶組成,褶較寬。折疊結構可以增加分離面積,阻力降較小,并有較大的容塵量。在油氣分離芯外徑和高度變化后,分離面積比原來(lái)增加52%,以確保表面流速在經(jīng)驗值0.63m/s以下。
2.采用復合濾芯結構,外層增加耐磨材料層
濾芯濾料的制作現為兩種型式。纏繞式濾芯,即把濾芯纏繞在網(wǎng)筒外;另一種為折疊濾芯,將濾芯夾在兩層絲網(wǎng)內,在拍折機上進(jìn)行折疊。單從濾料制作型式區分濾芯,質(zhì)量并無(wú)優(yōu)劣之分,平纏式濾料濾紙纏繞的層數遠較折疊濾料層數多,但折疊濾芯在相同直徑及高度下容納的濾料面積大。油氣分離芯在使用過(guò)程中,壓降進(jìn)一步增大是因為過(guò)濾介質(zhì)上固體雜質(zhì)量增加的原因,油氣使第一級玻璃纖維的孔隙堵塞而使壓降增大??諝鉃V清器若未將大氣中的臟物有效濾去,或潤滑油內的污物未經(jīng)油過(guò)濾器的良好過(guò)濾,會(huì )在油氣分離芯這z*后一道分離元件上堆積下來(lái)。因此在油氣分離芯外筒再增加一層粗耐磨材料。同時(shí),由于減少內層玻璃纖維過(guò)濾層數,使外層纏繞式濾層孔隙較大,并且具備一定的耐磨性能,起到粗過(guò)濾器的作用,保護內層玻璃纖維精細過(guò)濾層,不僅有利于提高內層濾料的使用壽命,同時(shí)使內層孔隙較小的玻璃纖維層不致過(guò)早堵塞引起壓差過(guò)高,有效提高了油氣分離芯的使用壽命。
?。ㄈ┡艢夂土砍瑯烁倪M(jìn)
分析影響排氣含油量超標的因素分析后,針對這些影響因素采取如下改進(jìn)措施:
1.嚴格控制油氣分離器潤滑油油位,保持在油標的1/2~2/3處。
2.檢查z*小壓力閥的壓力設定,將z*小壓力閥拆下,放在安全閥校驗平臺上,逐步提升壓力,直到z*小壓力閥開(kāi)啟,此時(shí)的壓力就是z*小壓力閥設定壓力,保證該壓力在0.85MPa。
3.定期檢查油氣分離芯分離壓差,當分離壓差大于0.1MPa時(shí)予以更換。
4.正確安裝二次回油管,定期清洗節流孔接頭。
安裝回油管時(shí)應嚴格控制其與油氣分離芯底部的距離。距離過(guò)大,油分離芯底部油位過(guò)高,積累的油會(huì )被重新卷入壓縮空氣中;距離過(guò)小,易造成回油管進(jìn)口堵塞,導致油位過(guò)高。該距離z*好是在2~4mm之間,如圖5所示:

節油孔接頭孔徑僅0.4mm,使用時(shí)間較長(cháng)后由于潤滑油中存在的一些固體顆粒及被沖刷的油分離芯濾料,會(huì )導致節流孔堵塞,導致回油不暢而使排氣中油含量增加。
5.采用空氣疏水閥
采用KSS43H系列空氣疏水閥,該種類(lèi)型的疏水閥是在不使用其它外接動(dòng)力的情況下,專(zhuān)門(mén)用于各行業(yè)各類(lèi)壓縮空氣系統以及化工工藝過(guò)程中各類(lèi)氣體系統的疏水設備。具有能夠連續、自動(dòng)、全部排除系統中的凝結水及污油、阻氣嚴密,在工作過(guò)程中無(wú)氣體泄漏、自動(dòng)沉降固體污物,實(shí)行定期排污,可避免流道堵塞和安裝方便,操作簡(jiǎn)單,運行平衡,安全可靠,使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。
?。ㄋ模〥CS增加監控參數
對監測儀表進(jìn)行了技術(shù)改造。利用現場(chǎng)機械式排氣溫度表接口更換為雙支路熱電偶,一路進(jìn)現場(chǎng)參與聯(lián)鎖控制,另一路進(jìn)DCS畫(huà)面做操作指示;增加分離前壓力變送器,將分離前后壓力進(jìn)DCS畫(huà)面,并換算精確的差壓值以供觀(guān)測;從現場(chǎng)電子巡檢儀接出電纜,使電機軸承溫度進(jìn)DCS畫(huà)面。螺桿空壓機的運行參數可在DCS畫(huà)面中進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,有利于操作人員和技術(shù)人員對機組運行情況進(jìn)行檢查和控制。
五、改進(jìn)后效果
對冷卻器改進(jìn)后,通過(guò)表3可以看出,循環(huán)水量明顯加大,循環(huán)水出入口溫差保持在10℃左右。主機排氣溫度改善較為明顯,都已經(jīng)降到90℃以下。在環(huán)境溫度高時(shí),也不需要開(kāi)排凝進(jìn)行出口直排來(lái)降低排氣溫度,排氣溫度受環(huán)境溫度影響較大的狀況也明顯改善。

改進(jìn)后的油分離芯在3#空壓機上進(jìn)行試驗,2010年2月3日進(jìn)行更換,至2010年6月15日分離前后壓差達到100kPa時(shí),進(jìn)行更換,不間斷運行時(shí)間達到3000小時(shí)以上,較原油分離芯提高了3倍的使用壽命。在使用期間,運行平穩,排氣中油含量保持在3ppm以下,證明改進(jìn)型的油分離芯有了很大的改進(jìn)。
六、結語(yǔ)
針對雙級螺桿式空壓機出現的排氣溫度高、油氣分離芯使用壽命短、排氣中油含量超標等問(wèn)題,通過(guò)分析影響排氣溫度、油分離芯使用壽命、影響空壓機排氣中油含量超標的因素,進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。通過(guò)油冷卻器循環(huán)水改進(jìn)、油分離芯結構改造、合理控制潤滑油油位,提高油分離芯質(zhì)量及工況適應性,規范二次回油管的安裝標準,采用適合系統工況的疏水閥加強疏油和疏水,有效延長(cháng)了油分離芯使用壽命,降低了排氣溫度,使排氣溫度恒定,壓縮空氣中的含油量,控制在小于3ppm的指標范圍內,保證了螺桿空壓機良好的運行。
參考文獻
?、?nbsp;徐明,壓縮空氣設計手冊,1993.12,186
?、?邢子文,螺桿壓縮機-理論、設計及應用,2000.8,235
來(lái)源:中石化銷(xiāo)售華中公司長(cháng)嶺庫站 陳相


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