活塞式空气压缩机中间冷却器改造
王连学
（中国铝业兰州分公司动力厂水风气车间）
摘 要：针对水冷空气压缩机二级进、出口空气温度高问题，对其原因进行了分析，并
对空气压缩机的中间冷却器进行了改造，在增大了换热面积的同时，改变了空气和循环水的工艺流向，彻底解决了二级空气进口温度高的问题，保证了空气压缩机的正常运行，为正常的生产提供了保证。
关键词：空气压缩机；换热面积；温度；中间冷却器
1 引言
我厂使用的D-100/7(8)-X型空气压缩机运行的参数为：一级排气压力为0.15-0.20MPa,二级排气压力为＜0.80 MPa，一级排气温度不超过150℃，二级排气压力不超过170℃，排气量100m3/min。
目前，该种机型在我厂有两台机组，安装运行以来，Ⅱ级入口的温度和出口的温度一直处于偏高状态，尤其是在夏季环境温度较高的情况下，Ⅱ级的排气温度时常超过170℃,导致机组因温度过高而保护停机，无法正常运行，只有等到机组温度下降以后在重新启动，尤其是在生产供料期间，如果突然停机，还会直接影响生产，为此，我厂决定更换中间冷却器，以达到冷却效果是机组良好运行的前提。 2 故障现象
该机组自安装运行以来，大约运行半年后，机组的Ⅱ级入口进气温度出现偏高现象，导致Ⅱ级出口的排气温度也偏高，Ⅱ级缸体的温度也急剧上升，当超过170℃时,启动保护自动停机，严重影响了相关设备的正常运行，为了不影响生产，保证机组运行，采取了增大了循环水的循环量和在排气缓冲器上加装了冷却系统措施，但是效果还是不明显，只要环境温度偏高或者是机组长周期的运行的情况，都会导致因排气温度高，而使机组自动停机，又因生产的需求必须开机运行，不能待机组温度完全降下，就又重新启动，这样频繁的启动，不但增加了电耗和机械设备的磨损，还给生产带来了很多不必要的麻烦。 3 故障分析
3.1 清洗中间冷却器和增加循环水量
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通过实际运行情况看，可能是中间冷却器结垢，影响了热量交换，使换热效率下降，所以就对中间冷却器进行清洗，清洗完后，重新投入使用，但是机组的排气温度还是很高，不能解决现存的问题；另外，就是将循环水的压力控制在0.15 MPa内，增大循环水量，结果Ⅱ级入口的温度由原来的67℃降至63℃，在用风量小的时候，能连续运行几个小时，一旦用风量增大，排气量增加，排气温度立即上升，Ⅱ级的排气温度就会超过170℃，也不能彻底解决温度高的问题，但是相对来说，机组在冬季运行要比夏季好一些，就是在环境的温度较低的情况下，使Ⅰ级的排气温度有所降低，加上循环水的温度也偏低，这样，Ⅱ级的入口压缩空气温度偏低，机组基本可以保证运行，但是不可以连续长周期运行。 3.2循环水温度影响
正常运行时的循环水回水温度都在30～40℃之间，通过试验，循环水通过壳程，壳程的温度也在正常的范围内，可以说明循环水温度不是造成排气温度高的主要因素。 3.3加强空气流通
通过一个辅助台式大功率的轴流风机，在排气温高的时候，将轴流风机开启，正对Ⅱ级侧进行加强空气流通来冷却系统，利用强制对流的方式来降低Ⅱ级侧的温度，以提高机组的开机率，但是效果不明显，一旦环境温度增高，特别是在夏季的下午和晚上（由于这时的环境温度较高），增加的空气流通也不起作用，只有停机自然冷却。 4 原因分析
通过以上的分析可以看出，所有的引起排气温度高的原因，根本上是在Ⅱ级的入口温度偏高，Ⅱ级的入口温度高是由Ⅰ级的排气温度引起的，但是Ⅰ级的排气温度同柳州的D-100/8-e2型运行正常的机组相比，排气温度的温差不是很大，但柳州的D-100/8-e2型机组的Ⅱ级入口的温度在40℃左右， 而无锡的D-100/7（8）-X机组Ⅱ级入口的温度时常超过70℃，因此可以断定是中间冷却器的冷却效率达不到，也就是中间冷却器的换热面积不足或是工艺流程存在问题，就从这两个方面入手解决Ⅱ级的入口温度上偏高问题，如果能将Ⅱ级的入口温度降低，那么Ⅱ级的排气温度也就相应的降低了，问题的根源就是中间冷却器换热效果达不到所致。 5 采取的措施
根据前面的分析，导致Ⅱ级的排气温度偏高的主要原因是中间冷却器的换热面积不足和工艺流程不合理造成的，针对以上故障原因的分析和实际的使用情况，提出了以下
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两个方面的改造措施：
（1）增大中间冷却器的换热面积；
（2）改造中间冷却器的工艺流程，即将原来的循环水流过换热器（即中间冷却器）壳程改为从管程流过，将压缩空气由原来从换热器（即中间冷却器）的管程流过改为从壳程流过，循环水的流向和空气流向是逆流方向。
改造前、改造后冷却器的原理图分别如图一、图二所示
出水口一级排气进二级入口图一 改造前的中间冷却器及工艺流程水口出 水 口进 水 口一级排气二级入口 图二 改造后的中间冷却器及工艺流线 3
5 取得的成效
从改造后运行情况来看，Ⅱ级入口的温度明显降低，Ⅱ级的排气温度也明显降低，受环境的影响也不是很大，彻底解决了因Ⅱ级排气温度高而造成的停机现象，为电解的生产提供了保障，同时也节约了大量的维修成本，为机组的正常运行奠定了坚实的基础。下面就以4#空压机改造前、后的机组运行的温度记录数据为例说明此次改造的成效：
年份 项目 日期 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 平均值 2004年8月份4#空压机运行15天的记录 Ⅰ级出口温度 （℃） 124 127 134 126 121 122 131 122 127 130 130 132 129 135 129 127.9 Ⅱ级入口温度 （℃） 56 60 67 61 58 65 60 54 65 68 66 62.4 Ⅱ级出口温度 （℃） 160 157 169 172 162 170 1 158 165 1 1 169 170 174 174 166.1 2005年8月份4#空压机运行15天的记录 Ⅰ级出口温度 （℃） 130 137 145 138 132 137 124 130 130 132 132 137 132 143 124 133.5 Ⅱ级入口温度 （℃） 29 29 34 31 26 28 32 32 30 31 26 42 28 36 27 30.7 Ⅱ级出口温度 （℃） 137 140 151 144 141 143 147 145 142 145 124 155 131 150 118 140.8 注：以上数据采集于车站空压站空压机运行记录本中
通过以上的数据可以看出：Ⅰ级出口压缩空气平均温度改造后比改造前高了5.6℃（133.5-127.9=5.6），而Ⅱ级入口压缩空气的平均温度改造前为62.4℃，改造后为30.7℃，
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改造后比改造前降低了31.7℃，也就是说，改造后比改造前相当于总计降低了37.3℃（31.7+5.6=37.3）；Ⅱ级出口压缩空气的平均温度也比改造前降低了25.3℃（166.1-140.8=25.3），而改造前Ⅱ级入口的最高温度为68℃，改造后Ⅱ级入口的最高温度为42℃，以上这些实际运行的数据充分说明了中间冷却器改造后的显著效果，通过实际运行情况看，机组运行正常，所以说，这次改造是从根本上解决了机组Ⅱ级排气温度高的问题。 6 结 论
经过对 D-100/7(8)-X型空气压缩机中间冷却器的改造，改造完成并投入运行后，再没有出现由于温度过高而造成停机的现象，运行的参数也符合规程中规定的标准，通过这次对中间冷却器的技术改造，确保了机组能平稳、高效的运行，充分发挥了机组的效力，为正常的生产提供了有利的保障。
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