浅谈活塞式压缩机排气温度过高

浅谈活塞式压缩机排气温度过高
摘要：压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械。

从能量的观点来看，压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。

随着科学技术的发展，压力能的应用日益广泛，使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可少的关键设备之一。

压缩机在运转过程中，难免会出现一些故障，如不及时排除故障就可能引发事故。

关键词：压缩机排气温度高
南京汽车集团有限公司动能分公司原使用的大部分压缩机都是六、七十年代的产品，使用年限较久，设备老化，在夏季已经发生由于Ⅱ级排气温度过高，造成后冷却器和联络管道内积炭过多，引起了燃烧或爆炸事故的发生。

近年该公司对机组进行了安全性更新改造，现对压缩机的排气温度过高原因、后果及防治措施进行分析总结，以供参考。

1．原因分析
1．1排气温度过高的原因
通过我公司多个空压站运行情况发现普遍存在压缩机Ⅱ级排气温度过高的问题。

原因主要是由于管路堵塞、泄漏及水压偏低造成冷却水量供给不足；冷却塔冷却效果不好致使进水温度过高；中间冷却器换热管堵塞，冷却器芯子沾上油污、灰尘降低冷却效果；冷却水中的灰尘及杂质遇高温在气缸水套形成水垢，水垢严重防碍导热，降低冷却效果。

综上原因压缩空气没有得到有效的冷却，从而造成排气温度过高。

1．2积炭和润滑油分解物的形成
在活塞压缩机的运行过程中，每小时都消耗近105g的润滑油。

在高温作用下，润滑油以油蒸气和油雾的形式被压缩空气带入管网及后冷却器，随温度的降低和压力脉动碰撞的结果，油蒸气和油雾逐渐形成油滴并在后冷却器及连接管路等部位析出，与铁锈、灰尘等形成积炭层。

1．3积炭速度的影响
一般来说，当排气温度小于140℃，积炭层的生成速度可以忽略不计。

但是，如果因为某些原因（如进气温度过高、润滑不足、冷却效果不好等）致使排气温度超过140℃，甚至达到180℃，会造成普遍积炭现象。

据有关资料介绍，在0.6Mpa的压力下、温度为80℃时，压缩机油的油蒸气浓度为2.1mg/m3；温度为160℃时，浓度为430mg/m3，随温度的继续上升，浓度将大幅度的上升，从而导致积炭速度加快。

压缩机在其运转过程中难免发生半负荷或空载情况，排气量下降也会使润
滑油油蒸气浓度上升数百倍。

同样，如果活塞环和排气阀产生泄漏，这部分泄漏气体经过多次压缩，温度会较大幅度上升，从而使积炭现象更容易发生。

润滑油的油质也会对积炭起一定的作用。

闪点高粘度大的润滑油由于蒸发温度高，在压缩机热区停留时间较长，积炭形成速度也较快。

由于我公司压缩机使用年限较久，填料函磨损或弹簧损坏，使密封环与活塞杆不能很好的接触，造成大量润滑油通过间隙进入气缸；另外注油器调整不当，注油量过大等，也会引起积炭速度加快。

2．燃爆事故的发生
19#润滑油闪点一般在210～240℃以上。

排气温度很难达到闪点，一般比润滑油闪点低30～40℃，气缸工作温度也在闪点以下。

事实上，在远低于润滑油自燃点之前，润滑油和积炭就已发生热分解和氧化放热反应。

热分解反应主要是由于排气温度过高，使润滑油粘度下降，并使积聚在气阀和后冷却器的润滑油中的轻馏分迅速挥发而形成危险的含油气比例，同时挥发掉轻馏分的余部构成积炭的一种化学反应。

氧化反应主要是润滑油与铁锈在高温状态下（154～250℃），与氧气产生化合并释放出热量的一种化学反应。

当反应热不能及时带走，就会产生局部过热，使反应速度加快，温度迅速上升，同时产生大量的混合爆炸性气体（压缩空气中润滑油蒸气混合物爆炸极限的下限值为30000mg/m3），一旦达到某临界温度，便会发生爆炸。

我公司发生的后冷却器燃烧的事故原因为：空压机的消音过滤器损坏，吸入的空气杂质较多，杂质与油混合后易形成积炭；气缸水套积垢严重，阻碍冷却效果，使得排气温度过高；填料密封不严，造成大量润滑油进入气缸，加剧积炭的形成；中间冷却器效果不好，使得二级进气温度过高，也促使Ⅱ级排气温度过高。

以上原因使得油垢与灰尘在高温下形成积炭并产生大量润滑油分解物，长期积存的积炭与润滑油分解物在与气流发生冲击时产生的摩擦静电接触，从而发生燃爆事故。

3．防范措施
3．1降低排气温度
由以上分析可见，排气温度的高低对积炭速度、润滑油热分解和氧化反应至关重要。

首先要保证冷却水量，严格控制冷却塔的冷却效果及进水温度，定期对水池进行清理，防止淤泥进入冷却水管路；其次对气缸的水套进行定期清洗，清除水垢，保证压缩空气的冷却；再次对中间冷却器定期检查，防止密封垫的泄漏，及时清除冷却器芯的油污、水垢，保证中间冷却器的冷却效果；最终达到降低排气温度的目的。

3．2减少和清除积炭
3．2.1润滑油的使用
所选用的润滑油必须在工作温度下具有足够的粘度及良好的化学稳定性，但过高的粘度会增加动力消耗及产生积炭的倾向，所以夏季一般选用19#压缩机油；严格控制润滑油的供给量，避免过度润滑现象发生；润滑油的油质要经常检测、定期更换。

3．2.2定期清理积炭
为避免燃爆事故发生，必须在积炭层还未达到危险厚度（3mm左右）之前就将其清除。

一般要求半年清理一次排气系统（气缸、中冷、管路、后冷及气包）；3~6个月清理一次气阀室；半个月清理一次排气阀。

3．3压缩机的运行和维护
1）空气滤清器的性能好坏，直接影响压缩机的使用寿命，影响压缩空气的质量，因此应定期进行清洗维护。

2）中间冷却器芯子、后冷却器芯子应每年做一次除垢，同时清除换热器表面的油污和积炭，气缸水套内的淤泥、水垢也要及时清除。

3）加强气阀的维护和更换。

在设备运行中，坚决杜绝吸气阀漏汽的现象。

4）应加强对冷却塔和冷却水池的清扫工作，同时定期投放水质稳定剂和补充新水。

5）正确地选用润滑油的牌号，气缸用润滑油和曲轴箱用润滑油不能混用，油水应定时排放，以免带到下一级，有效地降低积炭的形成。

6）加强巡回检查，对于设备运行中出现的压力异常、温度异常、响声异常应及时查找原因，并且有效地排除。

7）压缩机空载或半负荷运行都会存在过润滑现象，使空气中的油蒸气含量大幅度上升。

因此，要尽量确保压缩机在额定工况下运行，同时保证一、二级排气超温报警、冷却水低压报警等保护良好。

做到尽量减少空载或半载的工作状况即少开空车。

希望我的分析总结能给空压站的管理、操作和维修人员带来帮助。

充分考虑设备在运行时可能出现的问题，则可以避免设备较大设备事故的发生。

加上设备操作者的精心操作和设备维护人员的认真维护的有机结合，才是空压设备安全、高效的根本保证。

只有加强对设备的巡视检查、加强对设备的管理、提高操作人员及维护人员的责任心及技术水平，才能避免设备隐患事故的发生，确保设备的完好，空压机的燃爆事故完全可以避免发生。

参考文献：
[1]张雷，王群.SM系列空气压缩机油耗过大的原因分析[J].煤矿机电.2005（6）
[2]林梅.活塞式压缩机北京：机械工艺出版社，1987
[3]郁永章容积式压缩机技术手册北京：机械工业出版社，2000。