压缩机打气量低原因分析及处理措施

离心式空气压缩机打气量低的原因及处理措施

离心式空气压缩机是透平压缩机的一种，主要用于空气压缩，提高空气压力，达到工艺需要。原理就是气体通过吸气室进入叶轮中心，并随叶轮高速旋转，气体在离心力和叶轮中的扩压流动的作用下被甩出叶轮，同时得到压强和速度都被提高的气体，进入扩压器，将气体的动能进一步转变为势能，即进一步提高气体的压强。高压气体自扩压器出来后通过弯道和回流器进入下一级进行同上的压缩。最后高压气体自最后一级扩压器出来进入蜗壳进一步扩压后排出机外。离心式压缩过程主要构造由叶轮、扩压器、中间冷却器、除湿器等组成。

在很多企业中，往往由于压缩机打气量低于标准值而制约了生产的稳定高效进行。例如硝酸生产中，压缩机打气量的大小直接影响硝酸产量。根据硝酸反应方程式4NH3＋5O2＝4NO＋6H2O

2NO＋O2＝2NO2

3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO

我们可以知道空气量每提高1m3硝酸产量可增加1.41Kg。对于压缩机打气量低我们进行了详细的考察及分析总结，主要有以下几个方面：

一、入口气体温度高

离心式空气压缩机吸入气体一般直接从大气中获取，因此空气温度随大气温度不断变化，根据理想气体状态方程PV=nRT可以知道，气体温度越高，密度越小，在压缩时很不容易压缩，直接导致压缩机压力降低，打气量降低。尤其在夏季，大气温度高达40℃，这时的压缩机压力直线下降，有的生产企业不得不降低负荷，底线生产。下图为一生产企业全年压缩机温度与压力变化趋势：

图1 某企业全年压缩机温度与压力变化趋势

从图1中我们明显看出在夏季时，压缩机打气量及压力都处于较低水平，严重影响了生产的稳定进行。对于吸入口气体温度高时如何提高压缩机负荷，我们进行过专门的调查研究，现在各生产企业普遍采用的是在吸入口处安装空气冷却器，主要可以采用翅片管式冷却器，其翅片管的基管材质可以是碳钢、不锈钢等。其散热管具有热阻小（无接触热阻）、传热性能好、强度高、阻力小、不易结垢等特点。冷却效果较好。由于我国一年当中温度变化较大，各生产企业都应该有针对性的安装空气冷却器。不过值得注意的是：当夏季时，由于冷却器冷却作用，造成空气湿度增大，因此生产企业要注意空气的除湿工作。

二、中冷器结垢、堵塞

中冷器俗称中间冷却器，是离心式压缩机特有的组成部分，安装在级与级之间，起到降低空气温度，利于下一级空气压缩的目的。由于中冷器是用冷却水换热的设备，中冷器结垢就很常见，直接导致空气冷却效果降低，空气出口温度高，进入下一级压缩时会增加轴功率，耗能多，长时间就会损坏设备。且一般温度高，密度会降低，不易压缩，直接导致的结果就是空气流量和压力下降。

中冷器一般设置成环形，冷却水在管子外侧流过，管子内带有翅片，空气穿过管子，同时水沿着与空气流动方向相反的方向流动，这种布置可以获得较高的换热效率，由于各生产企业对冷却水的要求不同，冷却水就会在中冷器上形成水垢，直接粘附于管壁上，降低了空气的冷却效果。

中冷器结垢后，会随着时间的延长，造成堵塞现象，一旦列管堵塞，空气温度就会快速升高，级间温度也会升高，可能引起压缩机喘振，或者会造成轴承温度过高，严重者会造成叶轮损坏，损毁机器。另外压缩机出口气体温度也会升高，对下游接收装置会造成很大的影响。另外中冷器一般内管为铜管，长时间的结垢堵塞，会造成列管的氧化腐蚀泄露，如果是低压级泄漏，因水侧压力高于气侧压力，冷却水将进入气侧通道，并进一步被气流夹带进入叶轮及扩压器，导致空气流量减少，另外大量的水雾长时间冲击叶轮，会造成叶轮损坏。如果是高压级泄漏，因气侧压力高于水侧，压缩空气将漏入冷却水中跑掉，使排气量减少。

对于中冷器结垢、堵塞、泄露这种情况，我们最根本的方法就是控制好冷却用水指标，一般要求冷却用水应当清洁且不含腐蚀性成分，像CaCO3之类的硬物质浓度应小于100PPM，酸度应在6.0PH~8.5PH范围内，悬浮物浓度不得超过50PPM。另外就是在每一级冷却上水管道上设置过滤器，并配置副线管路，定期清洗滤网。

三、密封不好，气体泄漏

压缩机因密封不好造成的漏气，主要分为两种，一种是内侧漏气，一种是外侧漏气。内侧漏气指的是级间窜气，本来经过压缩过的气体要进入下一级压缩，但由于密封不好，使压缩过的气体倒回，再进行第二次压缩，它将影响各级的工况，使低压级压比增加，高压级压比下降，使整个压缩机偏离设计工况，导致排气量下降。这种漏气会显示在设备运行参数，包括压缩机的振动位移、级间压力等，我们可以通过一段时间的趋势变化，判断出是否是内部漏气。

第二种漏气指外漏，即从轴端密封处或压缩机壳体法兰连接处向机壳外漏气。吸入量虽然不变，但压缩后的气体漏掉一部分，自然造成排气量减少。外漏我们可以在生产中通过试漏技术或简单的手感式试漏很容易发现。

在生产实践中，我们要通过经验的积累，对离心式压缩机打气量低及时做出正确的判断，及时处理，保障设备安全及生产稳定进行。